Što je polimerizacija propilena? Koje su karakteristike ove kemijske reakcije? Pokušajmo pronaći detaljne odgovore na ova pitanja.
Karakteristike veza
Sheme reakcije polimerizacije etilena i propilena pokazuju tipična kemijska svojstva koja imaju svi članovi klase olefina. Ova klasa dobila je tako neobično ime po starom nazivu ulja koje se koristilo u kemijskoj proizvodnji. U 18. stoljeću dobiven je etilen klorid, koji je bio uljasta tečna tvar.
Među značajkama svih predstavnika klase nezasićenih alifatskih ugljikovodika bilježimo prisutnost jedne dvostruke veze u njima.
Radikalna polimerizacija propilena objašnjava se upravo prisutnošću dvostruke veze u strukturi tvari.
Opća formula
Za sve predstavnike homolognog niza alkena, opća formula ima oblik SpN2p. Nedovoljna količina vodika u strukturi objašnjava posebnost kemijskih svojstava ovih ugljikovodika.
jednadžba reakcije polimerizacije propilenaje izravna potvrda mogućnosti prekida takve veze pri korištenju povišene temperature i katalizatora.
Nezasićeni radikal naziva se alil ili propenil-2. Zašto polimerizirati propilen? Proizvod ove interakcije koristi se za sintetiziranje sintetičke gume, koja je zauzvrat tražena u modernoj kemijskoj industriji.
Fizička svojstva
Jednadžba polimerizacije propilena potvrđuje ne samo kemijska, već i fizička svojstva ove tvari. Propilen je plinovita tvar s niskim vrelištem i talištem. Ovaj predstavnik klase alkena ima blagu topljivost u vodi.
Kemijska svojstva
Reakcijske jednadžbe za polimerizaciju propilena i izobutilena pokazuju da se procesi odvijaju kroz dvostruku vezu. Alkeni djeluju kao monomeri, a krajnji produkti takve interakcije bit će polipropilen i poliizobutilen. To je veza ugljik-ugljik koja će se uništiti tijekom takve interakcije i na kraju će se formirati odgovarajuće strukture.
Na dvostrukoj vezi nastaju nove jednostavne veze. Kako se odvija polimerizacija propilena? Mehanizam ovog procesa sličan je procesu koji se događa kod svih ostalih predstavnika ove klase nezasićenih ugljikovodika.
Reakcija polimerizacije propilena uključuje nekoliko opcijacurenja. U prvom slučaju, proces se provodi u plinskoj fazi. Prema drugoj opciji, reakcija se odvija u tekućoj fazi.
Osim toga, polimerizacija propilena također se odvija prema nekim zastarjelim procesima koji uključuju upotrebu zasićenog tekućeg ugljikovodika kao reakcijskog medija.
Moderna tehnologija
Polimerizacija propilena u rasutom stanju korištenjem Spheripol tehnologije kombinacija je reaktora s suspenzijom za proizvodnju homopolimera. Proces uključuje korištenje reaktora u plinskoj fazi s pseudo-tekućim slojem za stvaranje blok kopolimera. U ovom slučaju, reakcija polimerizacije propilena uključuje dodavanje dodatnih kompatibilnih katalizatora u uređaj, kao i pretpolimerizaciju.
Procesne značajke
Tehnologija uključuje miješanje komponenti u posebnom uređaju dizajniranom za preliminarnu transformaciju. Nadalje, ova smjesa se dodaje u reaktore polimerizacije petlje, gdje ulaze i vodik i istrošeni propilen.
Reaktori rade na temperaturama u rasponu od 65 do 80 stupnjeva Celzija. Tlak u sustavu ne prelazi 40 bara. Reaktori, koji su raspoređeni u seriju, koriste se u postrojenjima dizajniranim za proizvodnju polimernih proizvoda velikih količina.
Otopina polimera se uklanja iz drugog reaktora. Polimerizacija propilena uključuje prijenos otopine u stlačeni degasser. Ovdje se provodi uklanjanje homopolimera u prahu iz tekućeg monomera.
Proizvodnja blok kopolimera
Jednadžba polimerizacije propilena CH2 =CH - CH3 u ovoj situaciji ima standardni mehanizam protoka, razlike postoje samo u uvjetima procesa. Zajedno s propilenom i etenom, prah iz otplinjača odlazi u reaktor plinske faze koji radi na temperaturi od oko 70 stupnjeva Celzija i tlaku ne većem od 15 bara.
Blok kopolimeri, nakon što se izvade iz reaktora, ulaze u poseban sustav za uklanjanje polimernog praha iz monomera.
Polimerizacija propilena i butadiena otpornih na udarce omogućuje korištenje drugog plinskofaznog reaktora. Omogućuje vam povećanje razine propilena u polimeru. Osim toga, moguće je dodavanje aditiva u gotov proizvod, korištenjem granulacije, čime se poboljšava kvaliteta dobivenog proizvoda.
Specifičnost polimerizacije alkena
Postoje neke razlike između proizvodnje polietilena i polipropilena. Jednadžba polimerizacije propilena jasno pokazuje da je predviđen drugačiji temperaturni režim. Osim toga, neke razlike postoje u završnoj fazi tehnološkog lanca, kao iu područjima upotrebe krajnjih proizvoda.
Peroksid se koristi za smole koje imaju izvrsna reološka svojstva. Imaju povećanu razinu protoka taline, slična fizička svojstva onim materijalima koji imaju nisku brzinu protoka.
Smola,imaju izvrsna reološka svojstva, koriste se u procesu injekcijskog prešanja, kao iu slučaju proizvodnje vlakana.
Kako bi povećali transparentnost i čvrstoću polimernih materijala, proizvođači pokušavaju dodati posebne kristalizirajuće aditive u reakcijsku smjesu. Dio polipropilenskih prozirnih materijala postupno se zamjenjuje drugim materijalima u području puhanja i lijevanja.
Značajke polimerizacije
Polimerizacija propilena u prisutnosti aktivnog ugljena odvija se brže. Trenutno se koristi katalitički kompleks ugljika s prijelaznim metalom, koji se temelji na adsorpcijskom kapacitetu ugljika. Rezultat polimerizacije je proizvod izvrsnih performansi.
Glavni parametri procesa polimerizacije su brzina reakcije, kao i molekularna težina i stereoizomerni sastav polimera. Fizička i kemijska priroda katalizatora, polimerizacijski medij, stupanj čistoće komponenti reakcijskog sustava također su važni.
Linearni polimer se dobiva iu homogenoj i u heterogenoj fazi, kada je u pitanju etilen. Razlog je odsutnost prostornih izomera u ovoj tvari. Za dobivanje izotaktičkog polipropilena pokušavaju koristiti čvrste titan kloride, kao i organoaluminijeve spojeve.
Kada se koristi kompleks adsorbiran na kristalnom titanijevom kloridu (3), moguće je dobiti proizvod sa željenim karakteristikama. Pravilnost potporne rešetke nije dovoljan faktor zastjecanje visoke stereospecifičnosti katalizatorom. Na primjer, ako se odabere titanov jodid (3), dobiva se više ataktični polimer.
Razmatrane katalitičke komponente imaju Lewisov karakter, stoga su povezane s odabirom medija. Najpovoljniji medij je uporaba inertnih ugljikovodika. Budući da je titan (5) klorid aktivan adsorbens, općenito se biraju alifatski ugljikovodici. Kako se odvija polimerizacija propilena? Formula proizvoda je (-CH2-CH2-CH2-)str. Sam algoritam reakcije sličan je tijeku reakcije kod drugih predstavnika ovog homolognog niza.
Kemijska interakcija
Analizirajmo glavne mogućnosti interakcije za propilen. S obzirom da u njegovoj strukturi postoji dvostruka veza, glavne reakcije se odvijaju upravo njezinim razaranjem.
Halogenacija se odvija na normalnoj temperaturi. Na mjestu puknuća složene veze dolazi do nesmetanog dodavanja halogena. Kao rezultat ove interakcije nastaje dihalogenirani spoj. Najteži dio je jodiranje. Bromiranje i kloriranje odvijaju se bez dodatnih uvjeta i troškova energije. Fluoriranje propilena je eksplozivno.
Reakcija hidrogenacije uključuje korištenje dodatnog akceleratora. Platina i nikal djeluju kao katalizator. Kao rezultat kemijske interakcije propilena s vodikom nastaje propan - predstavnik klase zasićenih ugljikovodika.
Hidracija (dodavanje vode)provedena prema pravilu V. V. Markovnikova. Njegova je bit vezati atom vodika na dvostruku vezu propilena, koja ima svoju maksimalnu količinu. U ovom slučaju, halogen će se vezati za onaj C, koji ima minimalni broj vodika.
Propilen je karakteriziran izgaranjem u atmosferskom kisiku. Kao rezultat ove interakcije, dobit će se dva glavna proizvoda: ugljični dioksid, vodena para.
Kada je ova kemikalija izložena jakim oksidirajućim agensima, kao što je kalijev permanganat, uočava se njezina promjena boje. Među produktima kemijske reakcije bit će i dihidrični alkohol (glikol).
Proizvodnja propilena
Sve metode se mogu podijeliti u dvije glavne skupine: laboratorijske, industrijske. U laboratorijskim uvjetima, propilen se može dobiti odvajanjem halovodika od izvornog haloalkila izlaganjem alkoholnoj otopini natrijevog hidroksida.
Propilen nastaje katalitičkom hidrogenacijom propina. U laboratorijskim uvjetima ova se tvar može dobiti dehidracijom propanola-1. U ovoj kemijskoj reakciji, fosforna ili sumporna kiselina, aluminijev oksid se koriste kao katalizatori.
Kako se propilen proizvodi u velikim količinama? Zbog činjenice da je ova kemikalija rijetka u prirodi, razvijene su industrijske mogućnosti za njezinu proizvodnju. Najčešća je izolacija alkena iz naftnih derivata.
Na primjer, sirova nafta se puca u posebnom fluidiziranom sloju. Propilen se dobiva pirolizom benzinske frakcije. NAtrenutno je alken također izoliran iz povezanog plina, plinovitih produkata koksiranja ugljena.
Postoje različite opcije za pirolizu propilena:
- u cijevnim pećima;
- u reaktoru koji koristi kvarcno rashladno sredstvo;
- Lavrovski proces;
- autotermalna piroliza prema Barthlome metodi.
Među dokazanim industrijskim tehnologijama također treba istaknuti katalitičku dehidrogenaciju zasićenih ugljikovodika.
Prijava
Propilen ima razne primjene, te se stoga proizvodi u velikim razmjerima u industriji. Ovaj nezasićeni ugljikovodik svoj izgled duguje Nattinom radu. Sredinom dvadesetog stoljeća razvio je tehnologiju polimerizacije koristeći Zieglerov katalitički sustav.
Natta je uspio dobiti stereoregularni proizvod, koji je nazvao izotaktičnim, budući da su u strukturi metilne skupine bile smještene na jednoj strani lanca. Zbog ovakvog tipa "pakiranja" polimernih molekula, dobivena polimerna tvar ima izvrsne mehaničke karakteristike. Polipropilen se koristi za proizvodnju sintetičkih vlakana, a tražen je i kao plastična masa.
Približno deset posto naftnog propilena se troši za proizvodnju njegovog oksida. Do sredine prošlog stoljeća ova se organska tvar dobivala klorohidrinskom metodom. Reakcija se odvijala kroz stvaranje međuprodukta propilen klorohidrina. Ova tehnologija ima određene nedostatke, koji su povezani s korištenjem skupog klora i gašenog vapna.
U naše vrijeme ova tehnologija je zamijenjena kalkonskim postupkom. Temelji se na kemijskoj interakciji propena s hidroperoksidima. Propilen oksid se koristi u sintezi propilen glikola, koji se koristi u proizvodnji poliuretanske pjene. Smatraju se izvrsnim materijalima za amortizaciju, a koriste se za izradu ambalaže, prostirki, namještaja, materijala za toplinsku izolaciju, upijajućih tekućina i materijala za filtriranje.
Osim toga, među glavnim primjenama propilena, potrebno je spomenuti sintezu acetona i izopropil alkohola. Izopropil alkohol, kao izvrsno otapalo, smatra se vrijednim kemijskim proizvodom. Početkom dvadesetog stoljeća ovaj organski proizvod dobiven je metodom sumporne kiseline.
Osim toga, razvijena je tehnologija direktne hidratacije propena s uvođenjem kiselih katalizatora u reakcijsku smjesu. Otprilike polovica proizvedenog propanola troši se na sintezu acetona. Ova reakcija uključuje eliminaciju vodika, provodi se na 380 stupnjeva Celzija. Katalizatori u ovom procesu su cink i bakar.
Među važnim upotrebama propilena, hidroformilacija zauzima posebno mjesto. Propen se koristi za proizvodnju aldehida. Oksisinteza se kod nas koristi od sredine prošlog stoljeća. Trenutno ova reakcija zauzima važno mjesto u petrokemiji. Kemijskom interakcijom propilena sa sinteznim plinom (mješavina ugljičnog monoksida i vodika) na temperaturi od 180 stupnjeva, katalizatorom kob alt oksida i tlakom od 250 atmosfera, uočeno je stvaranje dva aldehida. Jedan ima normalnu strukturu, drugi ima zakrivljenuugljični lanac.
Neposredno nakon otkrića ovog tehnološkog procesa, upravo je ta reakcija postala predmet istraživanja mnogih znanstvenika. Tražili su načine da ublaže uvjete njezina protoka, pokušavali smanjiti postotak razgranatog aldehida u nastaloj smjesi.
Za to su izmišljeni ekonomični procesi koji uključuju korištenje drugih katalizatora. Bilo je moguće smanjiti temperaturu, tlak, povećati prinos linearnog aldehida.
Estri akrilne kiseline, koji su također povezani s polimerizacijom propilena, koriste se kao kopolimeri. Oko 15 posto petrokemijskog propena koristi se kao početni materijal za stvaranje akrionitrila. Ova organska komponenta neophodna je za proizvodnju dragocjenog kemijskog vlakna - nitrona, stvaranje plastike, proizvodnju gume.
Zaključak
Polipropilen se trenutno smatra najvećom petrokemijskom industrijom. Potražnja za ovim visokokvalitetnim i jeftinim polimerom raste, pa postupno zamjenjuje polietilen. Neophodan je u izradi krute ambalaže, ploča, filmova, autodijelova, sintetičkog papira, užadi, dijelova tepiha, kao i za izradu raznih kućanskih aparata. Početkom dvadeset i prvog stoljeća proizvodnja polipropilena bila je na drugom mjestu u industriji polimera. Uzimajući u obzir zahtjeve različitih industrija, možemo zaključiti da će se trend masovne proizvodnje propilena i etilena nastaviti iu bliskoj budućnosti.
