Propilen oksid je jedan od proizvoda organske sinteze. Volumen potrošnje ovog spoja stalno raste, jer je sirovina za dobivanje vrijednih kemijskih proizvoda. Postoji nekoliko tehnologija za industrijsku sintezu ove tvari.
Opće informacije
Propilen oksid, ili propilen oksid, u normalnim uvjetima je bistra tekućina s karakterističnim eteričnim mirisom. Karakteriziraju ga reakcije adicije, što je povezano s lakoćom otvaranja tročlanog epoksidnog prstena u njegovoj strukturi. Zbog ovog svojstva ovaj spoj reagira s mnogim tvarima i jedan je od najvažnijih proizvoda koji se kasnije koristi za dobivanje mnogih drugih materijala.
Empirijska formula za propilen oksid je C3H6O. Sinonimi za ime ovog spoja su metiloksiran; 1, 2 – propilen oksid; 1, 2 - epoksipropan.
Fizička svojstva
Glavne fizičke karakteristike ove tvari su:
- gustoća (u normalnim uvjetima) – 859kg/m3;
- točka ključanja - 34,5 °S;
- toplinski kapacitet – 1,97 J/(kg∙K);
- indeks loma – 1, 366;
- dinamička viskoznost (na 25°S) – 0,28;
- donja koncentracija zapaljivosti - 2-21% (po volumenu).
Otrovnost
Tvar pripada drugoj klasi opasnosti, MPC u vodi je 0,01 mg/l. Kontakt s propilen oksidom može uzrokovati sljedeće poremećaje:
- iritacija kože i sluznica;
- poremećena koordinacija pokreta;
- poremećaji cirkulacije;
- depresija CNS-a;
- opeklina rožnice;
- utrnulost;
- koma.
Ovaj spoj je također kancerogen, mutagen i citotoksičan.
Kemijska svojstva
Kemijska svojstva propilen oksida uključuju:
- topljivost - dobra u većini organskih otapala i u vodi;
- reakcija s vodom proizvodi propilen glikol;
- u reakcijama s alkoholima i fenolima dobivaju se glikol eteri;
- reakcija s kiselinama koje sadrže karboksilne skupine daje estere (u prisutnosti alkalnih metala);
- polimerizacija uz sudjelovanje katalizatora (alkalije, alkoholi, fenoli i drugi) dovodi do stvaranja polipropilen oksida visoke molekularne mase.
U kemijskoj industriji od najveće su važnosti kopolimeri s etilen oksidom i propilen glikolom. Propilen se dobiva kao rezultat hidratacije propilen oksida kada se zagrije na 200 °C, višaktlak od 16 atmosfera i u prisutnosti lužine. Konačni proizvod također sadrži oko 20% polipropilen glikola.
Prijava
Propilen oksid se koristi u sljedeće svrhe:
- sinteza komponenti za poliesterske smole, polimere slične gume i poliuretan, koji se široko koristi u građevinarstvu, automobilskim dijelovima, namještaju, sportskim proizvodima, premazima, izolacijama, industriji obuće;
- proizvodnja propilen glikol eterskih otapala, maziva i kočionih tekućina, insekticida;
- sterilizacija medicinske opreme, pakiranih prehrambenih proizvoda;
- proizvodnja deterdženata, emulgatora i demulgatora za tehničke potrebe.
Proizvodnja
U industrijskim razmjerima, dobivanje propilen oksida provodi se na nekoliko načina:
- Hipokloracija u otopini hipoklorne kiseline, nakon čega slijedi saponifikacija propilen klorohidrina i izolacija konačnog proizvoda (dehidrokloracija). Nedostatak ove metode su skupe sirovine (klor i gašeno vapno), kao i stvaranje velike količine kalcijevog klorida u otopljenom obliku.
- Epoksidacija propilena s kumen hidroperoksidom. Ovu tehnologiju karakterizira visok stupanj prinosa proizvoda (do 99%).
- Istovremena sinteza stirena i propilen oksida. Ova tehnika je savladana u petrokemijskoj tvrtki Nizhnekamskneftekhim. Sirovina je etilbenzen. Oksidira se kisikomtemperatura od 130 °C, nakon čega se dobiva hidroperoksid koji reagira s propilenom. Zatim se provodi dehidracija metilfenilkarbinola u prisutnosti titanovog dioksida.
- Peroksidni način. Propilen se oksidira organskim hidroperoksidima (metilpropan i etilbenzen ili terc-butil peroksid). Proces se odvija na temperaturi od 100 °C i tlaku od 20-30 atmosfera, kao i u prisutnosti katalizatora - molibden oksida.
NRPO proces
Od 2000-ih, nova tehnologija bazirana na vodikovom peroksidu (HPPO proces) također se koristi u proizvodnji propilen oksida. Temelji se na izravnoj oksidaciji propilena s H2O2. Mnogi znanstvenici su ranije pokušavali dobiti ovaj proizvod na ovaj način kako bi pojednostavili proces, smanjili troškove proizvodnje i smanjili broj nusproizvoda, ali predložene metode su bile neisplative i nesigurne.
Epoksidacija propilena se provodi u reaktoru gdje se kao otapalo koristi metanol peroksid s metil alkoholom. Polimerne ili kemijske vrste propilena koriste se kao početni materijal. Reakcija se odvija u stacionarnom katalizatoru pri umjerenoj temperaturi i povišenom tlaku.
Prednosti HPPO procesa su sljedeće:
- nekoliko nusproizvoda;
- bez klora, koji je opasan i otrovan reagens;
- dug vijek trajanja katalizatora;
- visok stupanj konverzije (prijenos peroksida u gotov proizvod) i selektivnost kemijske reakcije;
- ubacivanje pročišćenog otapala u recikliranje.
ruski proizvođači
U Rusiji se propilen oksid proizvodi samo u dva poduzeća:
- JSC Nizhnekamskneftekhim (smješten u Tatarstanu). Ovdje su savladane 2 tehnologije - zajednička sinteza S8N8 i C3H 6 O, kao i klorohidrinska metoda (miješanje propilena s klorom, dobivanje intermedijarnog propilen klorohidrina i obrada vapnenim mlijekom).
- Khimprom (grad Kemerovo).
U smislu proizvedenog volumena, 99% tvari se dobiva u prvom poduzeću.
