Propilen oksid je jedan od proizvoda organske sinteze. Obim potrošnje ovog jedinjenja stalno raste, jer je sirovina za dobijanje vrednih hemijskih proizvoda. Postoji nekoliko tehnologija za industrijsku sintezu ove supstance.
Opće informacije
Propilen oksid, ili propilen oksid, u normalnim uslovima je bistra tečnost sa karakterističnim eteričnim mirisom. Karakteriziraju ga reakcije adicije, što je povezano s lakoćom otvaranja tročlanog epoksidnog prstena u njegovoj strukturi. Zbog ovog svojstva ovo jedinjenje reaguje sa mnogim supstancama i jedan je od najvažnijih proizvoda koji se kasnije koristi za dobijanje mnogih drugih materijala.
Empirijska formula za propilen oksid je C3H6O. Sinonimi za ime ovog jedinjenja su metiloksiran; 1, 2 – propilen oksid; 1, 2 - epoksipropan.
Fizička svojstva
Glavne fizičke karakteristike ove supstance su:
- gustina (u normalnim uslovima) – 859kg/m3;
- tačka ključanja - 34,5 °S;
- toplinski kapacitet – 1,97 J/(kg∙K);
- indeks refrakcije – 1, 366;
- dinamički viskozitet (na 25°S) – 0,28;
- donja koncentracija zapaljivosti - 2-21% (po zapremini).
Toksičnost
Supstanca pripada drugoj klasi opasnosti, MPC u vodi je 0,01 mg/l. Kontakt sa propilen oksidom može uzrokovati sljedeće poremećaje:
- iritacija kože i sluzokože;
- poremećena koordinacija pokreta;
- poremećaji cirkulacije;
- CNS depresija;
- opekotine rožnice;
- utrnulost;
- coma.
Ovo jedinjenje je takođe kancerogeno, mutageno i citotoksično.
Hemijska svojstva
Kemijska svojstva propilen oksida uključuju:
- rastvorljivost - dobra u većini organskih rastvarača i u vodi;
- reakcija s vodom proizvodi propilen glikol;
- u reakcijama sa alkoholima i fenolima dobijaju se glikol eteri;
- reakcija sa kiselinama koje sadrže karboksilne grupe daju estre (u prisustvu alkalnih metala);
- polimerizacija uz učešće katalizatora (alkalije, alkoholi, fenoli i drugi) dovodi do stvaranja polipropilen oksida visoke molekularne težine.
U hemijskoj industriji, kopolimeri sa etilen oksidom i propilen glikolom su od najveće važnosti. Propilen se dobija kao rezultat hidratacije propilen oksida kada se zagrije na 200°C, višakpritisak od 16 atmosfera i u prisustvu alkalija. 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 rastvarača propilen glikol etera, maziva i kočionih tečnosti, insekticida;
- sterilizacija medicinske opreme, upakovanih prehrambenih proizvoda;
- proizvodnja deterdženata, emulgatora i demulgatora za tehničke potrebe.
Proizvodnja
U industrijskom obimu, dobijanje propilen oksida se izvodi na nekoliko načina:
- Hipohlorisanje u rastvoru hipohlorne kiseline, praćeno saponifikacijom propilen hlorohidrina i izolovanjem konačnog proizvoda (dehidrokloracija). Nedostatak ove metode je skupa sirovina (hlor i gašeno vapno), kao i stvaranje velike količine kalcijum hlorida u rastvorenom obliku.
- Epoksidacija propilena sa kumen hidroperoksidom. Ovu tehnologiju karakteriše visok stepen prinosa proizvoda (do 99%).
- Simultana sinteza stirena i propilen oksida. Ova tehnika je savladana u petrohemijskoj kompaniji Nizhnekamskneftekhim. Sirovina je etilbenzen. Oksidira se kiseonikomtemperatura od 130 °C, nakon čega se dobija hidroperoksid koji reaguje sa propilenom. Zatim se vrši dehidracija metilfenilkarbinola u prisustvu titanijum dioksida.
- Peroksidni način. Propilen se oksidira organskim hidroperoksidima (metilpropan i etilbenzol ili terc-butil peroksid). Proces se odvija na temperaturi od 100 °C i pritisku od 20-30 atmosfera, kao i u prisustvu katalizatora - molibden oksida.
NRPO proces
Od 2000-ih, nova tehnologija bazirana na vodikovom peroksidu (HPPO proces) također se koristi u proizvodnji propilen oksida. Zasnovan je na direktnoj oksidaciji propilena sa H2O2. Mnogi naučnici su ranije pokušavali da nabave ovaj proizvod na ovaj način kako bi pojednostavili proces, smanjili troškove proizvodnje i smanjili broj nusproizvoda, ali su predložene metode bile neisplative i nesigurne.
Epoksidacija propilena se izvodi u reaktoru u kojem se kao rastvarač koristi metanol peroksid sa metil alkoholom. Polimerne ili hemijske klase propilena koriste se kao polazni materijal. Reakcija se odvija u stacionarnom katalizatoru na umjerenoj temperaturi i povišenom pritisku.
Prednosti HPPO procesa su sljedeće:
- nekoliko nusproizvoda;
- bez hlora, koji je opasan i otrovan reagens;
- dug vijek trajanja katalizatora;
- visok stepen konverzije (prenos peroksida u gotov proizvod) i selektivnost hemijske reakcije;
- ubacivanje pročišćenog rastvarača u reciklažu.
ruski proizvođači
U Rusiji se propilen oksid proizvodi samo u dva preduzeća:
- JSC Nizhnekamskneftekhim (lociran u Tatarstanu). Ovdje su savladane 2 tehnologije - zajednička sinteza S8N8 i C3H 6 O, kao i hlorohidrinska metoda (miješanje propilena sa hlorom, dobijanje intermedijera propilen hlorohidrina i tretman sa krečnim mlekom).
- Khimprom (grad Kemerovo).
U pogledu proizvedene količine, 99% supstanci se dobija u prvom preduzeću.
