Šta je polimerizacija propilena? Koje su karakteristike ove hemijske reakcije? Pokušajmo pronaći detaljne odgovore na ova pitanja.
Karakteristike veza
Reakcione šeme polimerizacije etilena i propilena pokazuju tipična hemijska svojstva koja imaju svi članovi klase olefina. Ova klasa je dobila tako neobično ime po starom nazivu ulja koje se koristi u hemijskoj proizvodnji. U 18. veku je dobijen etilen hlorid, koji je bio uljasta tečna supstanca.
Među karakteristikama svih predstavnika klase nezasićenih alifatskih ugljovodonika, uočavamo prisustvo jedne dvostruke veze u njima.
Radikalna polimerizacija propilena se objašnjava upravo prisustvom dvostruke veze u strukturi supstance.
Opšta formula
Za sve predstavnike homolognog niza alkena, opšta formula ima oblik SpN2p. Nedovoljna količina vodonika u strukturi objašnjava posebnost hemijskih svojstava ovih ugljovodonika.
jednačina reakcije polimerizacije propilenaje direktna potvrda mogućnosti prekida takve veze pri korištenju povišene temperature i katalizatora.
Nezasićeni radikal se naziva alil ili propenil-2. Zašto polimerizirati propilen? Proizvod ove interakcije koristi se za sintetizaciju sintetičke gume, koja je zauzvrat tražena u modernoj hemijskoj industriji.
Fizička svojstva
Jednačina polimerizacije propilena potvrđuje ne samo hemijska, već i fizička svojstva ove supstance. Propilen je gasovita supstanca sa niskim tačkama ključanja i topljenja. Ovaj predstavnik klase alkena ima blagu rastvorljivost u vodi.
Hemijska svojstva
Reakcione jednadžbe za polimerizaciju propilena i izobutilena pokazuju da se procesi odvijaju kroz dvostruku vezu. Alkeni djeluju kao monomeri, a krajnji proizvodi takve interakcije bit će polipropilen i poliizobutilen. To je veza ugljik-ugljik koja će biti uništena tokom takve interakcije, i na kraju će se formirati odgovarajuće strukture.
Kod dvostruke veze, formiraju se nove jednostavne veze. Kako se odvija polimerizacija propilena? Mehanizam ovog procesa sličan je procesu koji se javlja kod svih ostalih predstavnika ove klase nezasićenih ugljovodonika.
Reakcija polimerizacije propilena uključuje nekoliko opcijacurenja. U prvom slučaju, proces se odvija u gasnoj fazi. Prema drugoj opciji, reakcija se odvija u tečnoj fazi.
Pored toga, polimerizacija propilena se također odvija prema nekim zastarjelim procesima koji uključuju upotrebu zasićenog tekućeg ugljovodonika kao reakcionog medija.
Moderna tehnologija
Polimerizacija propilena u rasutom stanju upotrebom Spheripol tehnologije je kombinacija kašastog reaktora za proizvodnju homopolimera. Proces uključuje korištenje reaktora u plinskoj fazi s pseudo-tečnim slojem za stvaranje blok kopolimera. U ovom slučaju, reakcija polimerizacije propilena uključuje dodavanje dodatnih kompatibilnih katalizatora u uređaj, kao i pretpolimerizaciju.
Funkcije procesa
Tehnologija uključuje miješanje komponenti u posebnom uređaju dizajniranom za preliminarnu transformaciju. Dalje, ova mješavina se dodaje u reaktore polimerizacije petlje, gdje ulaze i vodonik i istrošeni propilen.
Reaktori rade na temperaturama u rasponu od 65 do 80 stepeni Celzijusa. Pritisak u sistemu ne prelazi 40 bara. Reaktori, koji su raspoređeni u seriju, koriste se u postrojenjima dizajniranim za proizvodnju polimernih proizvoda velikih količina.
Otvor polimera se uklanja iz drugog reaktora. Polimerizacija propilena uključuje prenošenje rastvora u degazer pod pritiskom. Ovdje se vrši uklanjanje homopolimera u prahu iz tekućeg monomera.
Proizvodnja blok kopolimera
jednačina polimerizacije propilena CH2 =CH - CH3 u ovoj situaciji ima standardni mehanizam protoka, razlike postoje samo u uslovima procesa. Zajedno sa propilenom i etenom, prah iz degasera odlazi u reaktor u gasnoj fazi koji radi na temperaturi od oko 70 stepeni Celzijusa i pritisku ne većem od 15 bara.
Blok kopolimeri, nakon što se izvade iz reaktora, ulaze u poseban sistem za uklanjanje polimernog praha iz monomera.
Polimerizacija propilena i butadiena otpornih na udarce omogućava upotrebu drugog gasnofaznog reaktora. Omogućava vam da povećate nivo propilena u polimeru. Osim toga, moguće je dodavanje aditiva u gotov proizvod, korištenjem granulacije, čime se poboljšava kvalitet dobijenog proizvoda.
Specifičnost polimerizacije alkena
Postoje neke razlike između proizvodnje polietilena i polipropilena. Jednačina polimerizacije propilena jasno pokazuje da je predviđen drugačiji temperaturni režim. Osim toga, neke razlike postoje u završnoj fazi tehnološkog lanca, kao iu oblastima upotrebe krajnjih proizvoda.
Peroksid se koristi za smole koje imaju odlična reološka svojstva. Imaju povećan nivo tečenja taline, slična fizička svojstva kao oni materijali koji imaju nisku brzinu protoka.
Smola,sa odličnim reološkim svojstvima, koriste se u procesu brizganja, kao iu slučaju proizvodnje vlakana.
Da bi se povećala transparentnost i čvrstoća polimernih materijala, proizvođači pokušavaju da dodaju posebne kristalizirajuće aditive u reakcijsku smjesu. Dio polipropilenskih prozirnih materijala postepeno se zamjenjuje drugim materijalima u oblasti duvanja i livenja.
Karakteristike polimerizacije
Polimerizacija propilena u prisustvu aktivnog uglja se odvija brže. Trenutno se koristi katalitički kompleks ugljika s prijelaznim metalom, zasnovan na kapacitetu adsorpcije ugljika. Rezultat polimerizacije je proizvod sa odličnim performansama.
Glavni parametri procesa polimerizacije su brzina reakcije, kao i molekulska težina i stereoizomerni sastav polimera. Fizička i hemijska priroda katalizatora, medijum za polimerizaciju, stepen čistoće komponenti reakcionog sistema su takođe važni.
Linearni polimer se dobija iu homogenoj iu heterogenoj fazi, kada je u pitanju etilen. Razlog je odsustvo prostornih izomera u ovoj tvari. Za dobijanje izotaktičkog polipropilena pokušavaju da koriste čvrste titanijum hloride, kao i organoaluminijumska jedinjenja.
Kada se koristi kompleks adsorbovan na kristalnom titanijum hloridu (3), moguće je dobiti proizvod sa željenim karakteristikama. Pravilnost potporne rešetke nije dovoljan faktor zasticanje visoke stereospecifičnosti od strane katalizatora. Na primjer, ako se odabere titan jodid (3), dobija se više ataktični polimer.
Razmatrane katalitičke komponente imaju Lewisov karakter, stoga su povezane sa izborom medijuma. Najpovoljniji medij je upotreba inertnih ugljikovodika. Budući da je titan (5) hlorid aktivan adsorbent, uglavnom se biraju alifatski ugljovodonici. Kako se odvija polimerizacija propilena? Formula proizvoda je (-CH2-CH2-CH2-)p. Sam algoritam reakcije sličan je toku reakcije kod drugih predstavnika ovog homolognog niza.
Kemijska interakcija
Hajde da analiziramo glavne opcije interakcije za propilen. S obzirom da u njegovoj strukturi postoji dvostruka veza, glavne reakcije se odvijaju upravo njenim razaranjem.
Halogenacija se odvija na normalnoj temperaturi. Na mjestu rupture kompleksne veze dolazi do nesmetanog dodavanja halogena. Kao rezultat ove interakcije, formira se dihalogenirano jedinjenje. Najteži dio je jodiranje. Bromiranje i hlorisanje odvijaju se bez dodatnih uslova i troškova energije. Fluoriranje propilena je eksplozivno.
Reakcija hidrogenacije uključuje upotrebu dodatnog akceleratora. Platina i nikl djeluju kao katalizator. Kao rezultat hemijske interakcije propilena sa vodonikom, nastaje propan - predstavnik klase zasićenih ugljovodonika.
Hidracija (dodatak vode)izvedeno prema pravilu V. V. Markovnikova. Njegova suština je vezanje atoma vodika na dvostruku vezu propilena, koja ima svoju maksimalnu količinu. U ovom slučaju, halogen će se vezati za onaj C, koji ima minimalni broj vodonika.
Propilen karakteriše sagorevanje u atmosferskom kiseoniku. Kao rezultat ove interakcije, dobiće se dva glavna proizvoda: ugljični dioksid, vodena para.
Kada je ova hemikalija izložena jakim oksidantima, kao što je kalijum permanganat, primećuje se njena promena boje. Među produktima hemijske reakcije biće i dihidrični alkohol (glikol).
Proizvodnja propilena
Sve metode se mogu podijeliti u dvije glavne grupe: laboratorijske, industrijske. U laboratorijskim uslovima, propilen se može dobiti odvajanjem halogenovodonika od originalnog haloalkila izlaganjem alkoholnom rastvoru natrijum hidroksida.
Propilen nastaje katalitičkom hidrogenacijom propina. U laboratorijskim uslovima ova supstanca se može dobiti dehidratacijom propanola-1. U ovoj hemijskoj reakciji, fosforna ili sumporna kiselina, aluminijum 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 njenu proizvodnju. Najčešća je izolacija alkena iz naftnih derivata.
Na primjer, sirova nafta se puca u posebnom fluidiziranom sloju. Propilen se dobija pirolizom benzinske frakcije. ATtrenutno je alken izolovan i iz povezanog gasa, gasovitih produkata koksovanja uglja.
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 treba istaći i katalitičku dehidrogenaciju zasićenih ugljovodonika.
Prijava
Propilen ima razne primjene, te se stoga proizvodi u velikoj mjeri u industriji. Ovaj nezasićeni ugljovodonik svoj izgled duguje Nattinom radu. Sredinom dvadesetog veka razvio je tehnologiju polimerizacije koristeći Zieglerov katalitički sistem.
Natta je uspio dobiti stereoregularni proizvod, koji je nazvao izotaktičnim, budući da su u strukturi metilne grupe bile smještene na jednoj strani lanca. Zbog ovakvog "pakiranja" molekula polimera, dobijena polimerna supstanca ima odlične 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. Sve do sredine prošlog stoljeća ova organska supstanca se dobijala metodom hlorohidrina. Reakcija se odvijala kroz formiranje međuproizvoda propilen hlorohidrina. Ova tehnologija ima određene nedostatke, koji su povezani sa upotrebom skupog hlora i gašenog vapna.
U naše vrijeme ova tehnologija je zamijenjena halkon postupkom. Zasniva se na hemijskoj interakciji propena sa hidroperoksidima. Propilen oksid se koristi u sintezi propilen glikola, koji se koristi u proizvodnji poliuretanske pjene. Smatraju se odličnim materijalom za amortizaciju, a koriste se za izradu ambalaže, prostirki, namještaja, termoizolacijskih materijala, upijajućih tekućina i materijala za filtriranje.
Pored toga, među glavnim primjenama propilena, potrebno je spomenuti sintezu acetona i izopropil alkohola. Izopropil alkohol, kao odličan rastvarač, smatra se vrednim hemijskim proizvodom. Početkom dvadesetog veka ovaj organski proizvod je dobijen metodom sumporne kiseline.
Pored toga, razvijena je tehnologija direktne hidratacije propena sa uvođenjem kiselih katalizatora u reakcijsku smjesu. Otprilike polovina proizvedenog propanola troši se na sintezu acetona. Ova reakcija uključuje eliminaciju vodonika, odvija se na 380 stepeni Celzijusa. 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 veka. Trenutno ova reakcija zauzima važno mjesto u petrohemiji. U kemijskoj interakciji propilena sa sintetskim plinom (mješavina ugljičnog monoksida i vodika) na temperaturi od 180 stupnjeva, katalizatorom kob alt oksida i tlaku od 250 atmosfera, uočeno je stvaranje dva aldehida. Jedan ima normalnu strukturu, drugi ima zakrivljenukarbonski lanac.
Neposredno nakon otkrića ovog tehnološkog procesa, upravo je ova reakcija postala predmet istraživanja mnogih naučnika. Tražili su načine da ublaže uslove njenog protoka, pokušavali da smanje procenat razgranatog aldehida u nastaloj mešavini.
Za to su izmišljeni ekonomični procesi koji uključuju upotrebu drugih katalizatora. Bilo je moguće smanjiti temperaturu, pritisak, povećati prinos linearnog aldehida.
Estri akrilne kiseline, koji su takođe povezani sa polimerizacijom propilena, koriste se kao kopolimeri. Oko 15 posto petrokemijskog propena koristi se kao početni materijal za stvaranje akrionitrila. Ova organska komponenta je neophodna za proizvodnju vrijednih hemijskih vlakana - nitrona, stvaranje plastike, proizvodnju gume.
Zaključak
Polipropilen se trenutno smatra najvećom petrohemijskom industrijom. Potražnja za ovim visokokvalitetnim i jeftinim polimerom raste, pa postepeno zamjenjuje polietilen. Neophodan je u izradi krute ambalaže, ploča, filmova, automobilskih dijelova, sintetičkog papira, užadi, dijelova tepiha, kao i za izradu raznovrsne kućne opreme. Početkom dvadeset prvog veka, proizvodnja polipropilena je bila na drugom mestu u industriji polimera. Uzimajući u obzir zahtjeve različitih industrija, možemo zaključiti da će se trend masovne proizvodnje propilena i etilena nastaviti iu bliskoj budućnosti.
