Polimerizacija propilena: shema, jednadžba, formula

Što je polimerizacija propilena? Koje su karakteristike tijeka ove kemijske reakcije? Pokušajmo pronaći detaljne odgovore na ta pitanja.

Karakteristike spojeva

Reakcijske sheme za polimerizaciju etilena i propilena pokazuju tipična kemijska svojstva koja posjeduju svi članovi klase olefina. Ovaj neobičan naziv dobio je ovu klasu iz starog imena ulja koje se koristi u kemijskoj proizvodnji. U 18. stoljeću dobiven je etilen klorid, koji je bio uljna tekućina.

Među obilježjima svih predstavnika klase nezasićenih alifatskih ugljikovodika, uočavamo prisutnost jedne dvostruke veze u njima.

Radikalna polimerizacija propilena objašnjena je upravo prisutnošću dvostruke veze u strukturi tvari.

Opća formula

Za sve predstavnike serije homologije opće formule alkene ima oblik C_nH_2n. Nedostatak vodika u strukturi objašnjava osobitost kemijskih svojstava ovih ugljikovodika.

Jednadžba za reakciju polimerizacije propilena izravna je potvrda mogućnosti rupture u takvoj vezi korištenjem povišene temperature i katalizatora.

Nezasićeni radikal naziva se alil ili propenil-2. Zašto je polimerizacija propilena? Proizvod ove interakcije koristi se za sintezu sintetička guma, što je zauzvrat potražnja u suvremenoj kemijskoj industriji.

Fizička svojstva

Polimerizacijska jednadžba za propilen potvrđuje ne samo kemijsku, već i fizička svojstva tvari. Propilen je plinovita tvar s niskim vrelištem i topljenjem. Ovaj predstavnik klase alkena ima neznatnu topljivost u vodi.

Kemijska svojstva

Jednadžbe za reakciju polimerizacije propilena i izobutilena pokazuju da se procesi odvijaju duž dvostruke veze. Alkeni djeluju kao monomeri, a konačni proizvodi ove interakcije su polipropilen i poliizobutilen. To je veza ugljik-ugljik u ovoj interakciji koja će propasti, a na kraju će se formirati i odgovarajuće strukture.

Dvostrukom vezom nastaje nastajanje novih jednostavnih veza. Kako nastaje polimerizacija propilena? Mehanizam tog postupka sličan je procesu koji se pojavljuje u svim ostalim predstavnicima ove klase nezasićenih ugljikovodika.

Reakcija polimerizacije propilena uključuje nekoliko varijanti perkolacije. U prvom slučaju, postupak se provodi u plinskoj fazi. U drugoj varijanti, reakcija se odvija u tekućoj fazi.

Osim toga, polimerizacija propilena također napreduje prema nekim zastarjelim postupcima koji uključuju uporabu zasićenog tekućeg ugljikovodika kao reakcijskog medija.

Moderna tehnologija

Polimerizacija propilena u masi prema Spheripol tehnologiji je kombinacija reaktora mulja za izradu homopolimera. Postupak uključuje upotrebu reaktora plinovite faze s pseudo-tekućim slojem kako bi se stvorili blok-kopolimeri. U takvom slučaju, reakcija polimerizacije propilena podrazumijeva dodavanje dodatnih kompatibilnih katalizatora na uređaj, kao i predpolimerizaciju.

Značajke procesa

Tehnologija uključuje miješanje komponenti u posebnom uređaju namijenjenom pre-transformaciji. Ova smjesa se zatim dodaje reaktorima polimerizacije u petlji, gdje se dovode i vodik i potrošeni propilen.

Reaktori rade na temperaturi od 65 do 80 stupnjeva Celzijusa. Tlak u sustavu ne prelazi 40 bara. Reaktori, koji su raspoređeni u seriji, koriste se u tvornicama namijenjene velikim količinama proizvodnje polimera.

Polimerna otopina se uklanja iz drugog reaktora. Polimerizacija propilena uključuje prijenos otopine u degazator povećanog tlaka. Ovdje je praškasti homopolimer uklonjen iz tekućeg monomera.

Proizvodnja blok kopolimera

Polimerizacijska jednadžba za propilen CH2= CH - CH3 u ovoj situaciji ima standardni mehanizam protoka, postoje razlike samo u uvjetima procesa. Zajedno s propilenom i etilenom, prašak iz degazatora ide u reaktor plinovite faze koji radi na temperaturi od oko 70 stupnjeva Celzijusa i tlakom koji nije veći od 15 bara.

Blok kopolimeri, nakon što se povuku iz reaktora, ulaze u poseban sustav odvajanja od monomera praškastog polimera.

Polimerizacija propilena i butadiena tipa otpornog na udar omogućuje upotrebu drugog reaktora plinskog faza. Omogućuje povećanje razine propilena u polimeru. Osim toga, moguće je dodati aditive u gotov proizvod, upotrebu granulacije, pomaže poboljšanju kvalitete dobivenog proizvoda.

Specifičnost polimerizacije alkena

Postoje neke razlike između proizvodnje polietilena i polipropilena. Polimerizacijska jednadžba za propilen omogućuje nam da shvatimo da se pretpostavlja drugačiji temperaturni režim. Osim toga, postoje i neke razlike u završnoj fazi procesnog lanca, kao i na područjima korištenja krajnjih proizvoda.

Peroksid se koristi za smole koje imaju izvrsna reološka svojstva. Oni imaju povećanu razinu fluidnosti taljeva, slična fizička svojstva s onim materijalima koji imaju niski indeks prinosa.

Smole koje su izvrsne reološka svojstva, se koriste u procesu injekcijskog prešanja, kao iu slučaju proizvodnje vlakana.

Da bi se povećala transparentnost i čvrstoća polimernih materijala, proizvođači nastoje dodati posebne kristalizacijske aditive u reakcijsku smjesu. Dio polipropilenskih prozirnih materijala postupno se zamjenjuje s drugim materijalima u području oblikovanja i lijevanja.

Osobitosti polimerizacije

Polimerizacija propilena u prisutnosti aktivnog ugljika napreduje brže. Trenutno se koristi katalitički kompleks ugljika s prijelaznim metalima zasnovanim na adsorpcijskom kapacitetu ugljika. Kao rezultat polimerizacije, dobiva se produkt koji ima izvrsne karakteristike performansi.

Glavni parametri procesa polimerizacije su: brzina reakcije, kao i molekularnu težinu i stereoizomerni sastav polimera. Također je važna fizikalna i kemijska priroda katalizatora, polimerizacijskog medija i stupnja čistoće sastojaka reakcijskog sustava.

Linearni polimer se dobiva kako u homogenoj tako iu heterogenoj fazi, kada je etilen. Razlog tome je da navedena tvar nema prostorni izomere. Da bi se dobio izotaktički polipropilen, pokušajte koristiti čvrste titanske kloride, kao i organoaluminijeve spojeve.

Kada se koristi kompleks apsorbiran na kristalnom titanovom kloridu (3), moguće je dobiti proizvod s unaprijed određenim karakteristikama. Pravilnost nosač rešetke nije dovoljan faktor za katalizator za stjecanje visoke stereospecifičnosti. Na primjer, u slučaju odabira titanij jodida (3), primjećuje se veća količina ataktičnog polimera.

Razmatrane katalitičke komponente imaju Lewis karakter i stoga se odnose na odabir medija. Najkorisnije okruženje je uporaba inertnih ugljikovodika. Budući da je titanijev klorid (5) aktivan adsorbent, alifatski ugljikovodici se općenito odabiru. Kako nastaje polimerizacija propilena? Formula produkta ima oblik (-CH₂-CH₂-CH₂-) n. Algoritam same reakcije analogan je tijeku reakcije u preostalim predstavnicima danih homolognih serija.

Kemijska interakcija

Analizirati glavne opcije za interakciju za propilen. S obzirom da u njegovoj strukturi postoji dvostruka veza, glavne reakcije odvijaju upravo njegovo uništenje.

Halogeniranje se odvija pri običnoj temperaturi. U trenutku prekida kompleksne komunikacije, halogen je lako pričvršćen. Kao rezultat ove interakcije nastaje dihalogen spoj. Najteže je jodinacija. Brominacija i kloriranje odvijaju se bez dodatnih uvjeta i troškova energije. Fluorizacija propilena proizlazi iz eksplozije.

Reakcija hidrogenacije uključuje upotrebu dodatnog akceleratora. Katalizator je platina, nikal. Kao rezultat kemijske interakcije propilena s vodikom nastaje propan - predstavnik klase ograničavajućih ugljikovodika.

Hidracija (dodavanje vode) provodi se prema pravilu VV Markovnikova. Njegova bit sastoji se u pripajanju atoma vodika na propilenski ugljik, koji ima maksimalni iznos, dvostrukom vezom. U tom slučaju, halogen će biti priključen na volumen C, koji ima minimalni broj vodika.

Propilen je karakteriziran spaljivanjem kisika u zraku. Kao rezultat ove interakcije, dobit će dva glavna proizvoda: ugljični dioksid, vodenu paru.

Kada se na ovu kemikaliju djeluje jaka oksidirajuća sredstva, poput kalij permanganata, opaža se njezina obezbojenost. Među proizvodima kemijske reakcije je dihidronski alkohol (glikol).

Priprava propilena

Sve metode mogu se podijeliti u dvije glavne skupine: laboratorij, industrijski. U laboratorijskim uvjetima, moguće je dobiti propilen kada se vodikov halogenid odvoji od početne haloalkila kada je izložena alkoholna otopina natrijevog hidroksida.

Propilen nastaje tijekom katalitičke hidrogenacije propina. U laboratorijskim uvjetima ova tvar može se dobiti dehidracijom propanola-1. U ovoj kemijskoj reakciji, fosforna ili sumporna kiselina, aluminij oksid se koristi kao katalizator.

Kako se propilen proizvodi u velikim količinama? Zbog činjenice da se ova kemikalija rijetko nalazi u prirodi, razvijene su industrijske varijante pripreme. Najčešći je odvajanje alkena od rafiniranih proizvoda.

Na primjer, provodi se pucanje sirove nafte u posebnom fluidiziranom sloju. Propilen je proizveden pirolizom frakcije benzina. Trenutačno se alken odvaja od povezanog plina, plinovitih produkata koksiranja ugljena.

Postoji niz mogućnosti za pirolizu za propilen:

• u cijevnim pećima;
• u reaktoru korištenjem kvarcnog rashladnog sredstva;
• proces Lavrovsky;
• autotermalna piroliza prema Bartlomovoj metodi.

Među iscrpljenim industrijskim tehnologijama potrebno je primijetiti katalitičku dehidrogenaciju zasićenih ugljikovodika.

primjena

Propilen ima različite primjene, pa se stoga proizvodi u velikoj mjeri u industriji. Pojava ovog nezasićenog ugljikovodika posljedica je djelovanja Natta. Sredinom dvadesetog stoljeća, korištenjem Zieglerovog katalitičkog sustava, razvio je tehnologiju polimerizacije.

Natta je uspio dobiti stereoregularni proizvod, kojeg je nazvao izotaktičkim, jer su u strukturi bile smještene metilne skupine na jednoj strani lanca. Zahvaljujući ovoj "pakiranju" polimernih molekula, dobiveni polimerni materijal ima izvrsne mehaničke osobine. Polipropilen se koristi za proizvodnju sintetičkih vlakana, zahtijeva se kao plastična masa.

Približno deset posto naftnog propilena se potroši kako bi se proizveo njegov oksid. Do sredine prošlog stoljeća, ova organska tvar dobivena je klorohidrinom metodom. Reakcija je nastavljena stvaranjem međuprodukta propilen klorohidrina. Ova tehnologija ima određene nedostatke, koji su povezani s korištenjem skupe klime i hidratiziranog vapna.

U naše vrijeme ova tehnologija zamijenjena je procesom halkona. Temelji se na kemijskoj interakciji propena s hidroperoksidima. Propilen oksid se koristi u sintezi propilen glikola, koji se koristi za proizvodnju poliuretanskih pjena. Oni se smatraju izvrsnim materijalima za ublažavanje, pa će stvoriti pakete, sagove, namještaj, materijale za toplinsku izolaciju, tekućine i materijale za filtriranje.

Osim toga, među glavnim primjenama propilena, treba spomenuti sintezu acetona i izopropil alkohola. Izopropilni alkohol, kao izvrsno otapalo, smatra se vrijednim kemijskim proizvodom. Početkom dvadesetog stoljeća, ovaj organski proizvod proizveden je metodom sumporne kiseline.

Nadalje, razvijena je tehnologija izravne hidratacije propena uvođenjem kiselih katalizatora u reakcijsku smjesu. Oko polovice proizvedenog propanola ide do sinteze acetona. Ova reakcija uključuje cijepanje vodika, izvedeno na 380 stupnjeva Celzijusa. Katalizatori u ovom postupku su cink i bakar.

Među važnim primjenama propilena, hidroformilacija zauzima posebno mjesto. Propen ide u proizvodnju aldehida. Oksina sinteza u našoj zemlji počela se koristiti od sredine prošlog stoljeća. Trenutno, ova reakcija zauzima važno mjesto u petrokemijskoj industriji. Kemijska reakcija s propilen sintetskog plina (smjesa ugljičnog monoksida i vodika), na temperaturi od 180 stupnjeva, kobalt oksid katalizatora i na tlaku od 250 bara opaža nastajanje dva aldehida. Jedan ima normalnu strukturu, drugi ima zakrivljeni ugljikov lanac.

Neposredno nakon otkrića ovog tehnološkog procesa, ta je reakcija postala predmetom istraživanja mnogih znanstvenika. Tražili su načine kako ublažiti uvjete njenog tijeka, pokušavajući smanjiti postotak rezultirajuće mješavine aldehidne razgranate strukture.

U tu svrhu izumljeni su ekonomski procesi koji uključuju upotrebu drugih katalizatora. Moguće je smanjiti temperaturu, tlak, povećati prinos aldehidne linearne strukture.

Esteri 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 akronitrila. Ova organska komponenta nužna je za proizvodnju vrijednog kemijskog vlakna - nitrona, stvaranje plastike, proizvodnja gume.

zaključak

Polipropilen se sada smatra najvećom petrokemijskom proizvodnjom. Potražnja za ovom kvalitetom i jeftinim polimerom raste, pa postupno zamjenjuje polietilen. Neophodno je za izradu krutih ambalaža, ploča, filmova, automobilskih dijelova, sintetičkih papira, užadi, dijelova tepiha, kao i za stvaranje raznih kućanskih uređaja. Početkom dvadeset prvog stoljeća polipropilenska proizvodnja bila je druga po veličini u polimernoj industriji. S obzirom na zahtjeve različitih industrija, možemo zaključiti: u bliskoj budućnosti nastavit će se trend velike proizvodnje propilena i etilena.