Hvad er polymerisationen af propylen? Hvad er karakteristika ved denne kemiske reaktion? Lad os prøve at finde detaljerede svar på disse spørgsmål.
Karakteristik af forbindelser
Ethylen- og propylenpolymerisationsreaktionsskemaer viser de typiske kemiske egenskaber, som alle medlemmer af olefinklassen har. Denne klasse fik et så usædvanligt navn fra det gamle navn på den olie, der blev brugt til kemisk produktion. I det 18. århundrede opnåede man ethylenchlorid, som var et olieagtigt flydende stof.
Blandt kendetegnene for alle repræsentanter for klassen af umættede alifatiske kulbrinter, bemærker vi tilstedeværelsen af en dobbeltbinding i dem.
Den radikale polymerisation af propylen forklares præcist af tilstedeværelsen af en dobbeltbinding i stoffets struktur.
Generel formel
For alle repræsentanter for den homologe serie af alkener har den generelle formel formen СpН2p. Den utilstrækkelige mængde af hydrogener i strukturen forklarer det særlige ved de kemiske egenskaber af disse kulbrinter.
Propylenpolymerisationsreaktionsligninger en direkte bekræftelse af muligheden for et brud i en sådan forbindelse ved brug af forhøjet temperatur og en katalysator.
Det umættede radikal kaldes allyl eller propenyl-2. Hvorfor polymerisere propylen? Produktet af denne interaktion bruges til at syntetisere syntetisk gummi, som igen er efterspurgt i den moderne kemiske industri.
Fysiske egenskaber
Propylenpolymerisationsligningen bekræfter ikke kun de kemiske, men også de fysiske egenskaber af dette stof. Propylen er et gasformigt stof med lave koge- og smeltepunkter. Denne repræsentant for alkenklassen har en lille opløselighed i vand.
Kemiske egenskaber
Reaktionsligningerne for polymerisation af propylen og isobuten viser, at processerne forløber gennem en dobbeltbinding. Alkener fungerer som monomerer, og slutprodukterne af en sådan interaktion vil være polypropylen og polyisobutylen. Det er carbon-carbon-bindingen, der vil blive ødelagt under en sådan interaktion, og til sidst vil de tilsvarende strukturer blive dannet.
Ved dobbeltbindingen dannes nye simple bindinger. Hvordan forløber polymerisationen af propylen? Mekanismen for denne proces ligner den proces, der forekommer i alle andre repræsentanter for denne klasse af umættede kulbrinter.
Propylenpolymerisationsreaktion involverer flere mulighederutætheder. I det første tilfælde udføres processen i gasfasen. Ifølge den anden mulighed foregår reaktionen i væskefasen.
Derudover forløber polymerisationen af propylen også ifølge nogle forældede processer, der involverer brugen af et mættet flydende carbonhydrid som reaktionsmedium.
Moderne teknologi
Polymerisering af propylen i bulk ved hjælp af Spheripol-teknologi er en kombination af en slamreaktor til fremstilling af homopolymerer. Processen involverer brugen af en gasfasereaktor med et pseudo-væske leje til at skabe blokcopolymerer. I dette tilfælde involverer propylenpolymerisationsreaktionen tilsætning af yderligere kompatible katalysatorer til indretningen såvel som præpolymerisation.
Procesfunktioner
Teknologien involverer blanding af komponenterne i en speciel enhed designet til foreløbig transformation. Yderligere tilsættes denne blanding til loop-polymerisationsreaktorerne, hvor både hydrogen og brugt propylen kommer ind.
Reaktorer fungerer ved temperaturer fra 65 til 80 grader Celsius. Trykket i systemet overstiger ikke 40 bar. Reaktorerne, som er arrangeret i serier, bruges i anlæg designet til højvolumenproduktion af polymerprodukter.
Polymeropløsningen fjernes fra den anden reaktor. Polymerisationen af propylen involverer overførsel af opløsningen til en trykafgasser. Her udføres fjernelse af pulverhomopolymeren fra den flydende monomer.
Produktion af blokcopolymerer
Propylenpolymerisationsligning CH2 =CH - CH3 har i denne situation en standardstrømningsmekanisme, der er kun forskelle i procesbetingelserne. Sammen med propylen og ethen går pulveret fra afgasseren til en gasfasereaktor, der arbejder ved en temperatur på omkring 70 grader Celsius og et tryk på højst 15 bar.
Blok-copolymererne, efter at være blevet fjernet fra reaktoren, går ind i et specielt system til fjernelse af polymerpulveret fra monomeren.
Polymerisering af propylen og slagfaste butadiener tillader brugen af en anden gasfasereaktor. Det giver dig mulighed for at øge niveauet af propylen i polymeren. Derudover er det muligt at tilføje additiver til det færdige produkt, brugen af granulering, som forbedrer kvaliteten af det resulterende produkt.
Specificitet af polymerisation af alkener
Der er nogle forskelle mellem fremstilling af polyethylen og polypropylen. Propylenpolymerisationsligningen gør det klart, at der er tilsigtet et andet temperaturregime. Derudover er der nogle forskelle i den sidste fase af den teknologiske kæde, såvel som i anvendelsesområderne for slutprodukter.
Peroxid bruges til harpikser, der har fremragende rheologiske egenskaber. De har et øget niveau af smelteflow, lignende fysiske egenskaber som de materialer, der har en lav flowhastighed.
Harpiks,med fremragende rheologiske egenskaber, anvendes i sprøjtestøbningsprocessen såvel som i tilfælde af fremstilling af fibre.
For at øge gennemsigtigheden og styrken af polymere materialer forsøger producenterne at tilføje specielle krystalliserende additiver til reaktionsblandingen. En del af de transparente polypropylenmaterialer bliver gradvist erstattet af andre materialer inden for blæsestøbning og støbning.
Funktioner ved polymerisation
Polymerisering af propylen i nærværelse af aktivt kul forløber hurtigere. På nuværende tidspunkt anvendes et katalytisk kompleks af kulstof med et overgangsmetal baseret på kulstofs adsorptionskapacitet. Resultatet af polymerisation er et produkt med fremragende ydeevne.
De vigtigste parametre for polymerisationsprocessen er reaktionshastigheden, såvel som polymerens molekylvægt og stereoisomere sammensætning. Katalysatorens fysiske og kemiske natur, polymerisationsmediet, renhedsgraden af komponenterne i reaktionssystemet er også vigtige.
En lineær polymer opnås både i en homogen og i en heterogen fase, når det kommer til ethylen. Årsagen er fraværet af rumlige isomerer i dette stof. For at opnå isotaktisk polypropylen forsøger de at bruge faste titaniumchlorider, samt organoaluminiumforbindelser.
Når der anvendes et kompleks adsorberet på krystallinsk titaniumchlorid (3), er det muligt at opnå et produkt med ønskede egenskaber. Regelmæssigheden af støttegitteret er ikke en tilstrækkelig faktor forkatalysatorens erhvervelse af høj stereospecificitet. Hvis f.eks. titaniumiodid (3) vælges, opnås mere ataktisk polymer.
De betragtede katalytiske komponenter har en Lewis-karakter, derfor er de forbundet med udvælgelsen af mediet. Det mest fordelagtige medium er anvendelsen af inerte carbonhydrider. Da titanium(5)chlorid er en aktiv adsorbent, vælges almindeligvis alifatiske carbonhydrider. Hvordan forløber polymerisationen af propylen? Produktformlen er (-CH2-CH2-CH2-)s. Selve reaktionsalgoritmen ligner reaktionsforløbet i andre repræsentanter for denne homologe serie.
Kemisk interaktion
Lad os analysere de vigtigste interaktionsmuligheder for propylen. I betragtning af, at der er en dobbeltbinding i dens struktur, fortsætter hovedreaktionerne netop med dens ødelæggelse.
Halogenering fortsætter ved normal temperatur. På stedet for brud på den komplekse binding sker den uhindrede tilsætning af halogenet. Som et resultat af denne interaktion dannes en dihalogeneret forbindelse. Den sværeste del er jodisering. Bromering og klorering forløber uden yderligere betingelser og energiomkostninger. Propylenfluorering er eksplosiv.
Hogeneringsreaktionen involverer brugen af en ekstra accelerator. Platin og nikkel fungerer som en katalysator. Som et resultat af den kemiske interaktion mellem propylen og brint dannes propan - en repræsentant for klassen af mættede kulbrinter.
Hydrering (vandtilsætning)udført i henhold til reglen om V. V. Markovnikov. Dens essens er at knytte et hydrogenatom til dobbeltbindingen af propylen, som har sin maksimale mængde. I dette tilfælde vil halogenet binde sig til det C, som har det mindste antal brint.
Propylen er karakteriseret ved forbrænding i atmosfærisk oxygen. Som et resultat af denne interaktion opnås to hovedprodukter: kuldioxid, vanddamp.
Når dette kemikalie udsættes for stærke oxidationsmidler, såsom kaliumpermanganat, observeres dets misfarvning. Blandt produkterne fra den kemiske reaktion vil være en divalent alkohol (glykol).
Propylenproduktion
Alle metoder kan opdeles i to hovedgrupper: laboratorie-, industri-. Under laboratorieforhold kan propylen opnås ved at sp alte hydrogenhalogenid fra den originale halogenalkyl ved at udsætte dem for en alkoholisk opløsning af natriumhydroxid.
Propylen dannes ved katalytisk hydrogenering af propyn. Under laboratorieforhold kan dette stof opnås ved dehydrering af propanol-1. I denne kemiske reaktion anvendes phosphor- eller svovlsyre, aluminiumoxid som katalysatorer.
Hvordan produceres propylen i store mængder? På grund af det faktum, at dette kemikalie er sjældent i naturen, er der udviklet industrielle muligheder for dets produktion. Den mest almindelige er isolering af alken fra olieprodukter.
Råolie er f.eks. revnet i en speciel fluid bed. Propylen opnås ved pyrolyse af benzinfraktionen. PÅpå nuværende tidspunkt er alken også isoleret fra tilhørende gas, gasformige produkter fra kulkoks.
Der er forskellige muligheder for propylenpyrolyse:
- i rørovne;
- i en reaktor, der bruger en kvartskølevæske;
- Lavrovsky-proces;
- autotermisk pyrolyse ifølge Barthlome-metoden.
Blandt de gennemprøvede industrielle teknologier bør katalytisk dehydrogenering af mættede kulbrinter også bemærkes.
Application
Propylen har en række anvendelsesmuligheder og produceres derfor i stor skala i industrien. Dette umættede kulbrinte skylder sit udseende til Nattas arbejde. I midten af det tyvende århundrede udviklede han polymerisationsteknologi ved hjælp af Zieglers katalytiske system.
Natta var i stand til at opnå et stereoregulært produkt, som han kaldte isotaktisk, da methylgrupperne i strukturen var placeret på den ene side af kæden. På grund af denne type "pakning" af polymermolekyler har det resulterende polymerstof fremragende mekaniske egenskaber. Polypropylen bruges til fremstilling af syntetiske fibre og er efterspurgt som plastmasse.
Cirka ti procent af petroleumspropylen forbruges til at producere dets oxid. Indtil midten af forrige århundrede blev dette organiske stof opnået ved chlorhydrinmetoden. Reaktionen forløb gennem dannelsen af mellemproduktet propylenchlorhydrin. Denne teknologi har visse ulemper, som er forbundet med brugen af dyrt klor og læsket kalk.
I vores tid er denne teknologi blevet erstattet af chalcone-processen. Det er baseret på den kemiske interaktion mellem propen og hydroperoxider. Propylenoxid bruges til syntese af propylenglycol, som bruges til fremstilling af polyurethanskum. Anset for at være fremragende stødabsorberende materialer, bruges de til fremstilling af emballage, tæpper, møbler, termiske isoleringsmaterialer, absorberende væsker og filtermaterialer.
Herudover er det blandt de vigtigste anvendelser af propylen nødvendigt at nævne syntesen af acetone og isopropylalkohol. Isopropylalkohol, som er et fremragende opløsningsmiddel, betragtes som et værdifuldt kemisk produkt. I begyndelsen af det tyvende århundrede blev dette organiske produkt fremstillet ved svovlsyremetoden.
Derudover er teknologien med propen-direkte hydrering med indføring af syrekatalysatorer i reaktionsblandingen blevet udviklet. Omkring halvdelen af al produceret propanol bruges på syntese af acetone. Denne reaktion involverer eliminering af brint, udføres ved 380 grader Celsius. Katalysatorerne i denne proces er zink og kobber.
Blandt de vigtige anvendelser af propylen indtager hydroformylering en særlig plads. Propen bruges til at fremstille aldehyder. Oxysyntese er blevet brugt i vores land siden midten af forrige århundrede. På nuværende tidspunkt indtager denne reaktion en vigtig plads i petrokemi. Den kemiske interaktion af propylen med syntesegas (en blanding af carbonmonoxid og brint) ved en temperatur på 180 grader, en koboltoxidkatalysator og et tryk på 250 atmosfærer, observeres dannelsen af to aldehyder. Den ene har en normal struktur, den anden har en buetkulstofkæde.
Umiddelbart efter opdagelsen af denne teknologiske proces, var det denne reaktion, der blev genstand for forskning for mange videnskabsmænd. De ledte efter måder at blødgøre betingelserne for dets flow, forsøgte at reducere procentdelen af forgrenet aldehyd i den resulterende blanding.
Til dette blev økonomiske processer opfundet, der involverer brugen af andre katalysatorer. Det var muligt at reducere temperaturen, trykket, øge udbyttet af lineært aldehyd.
estere af akrylsyre, som også er forbundet med polymerisationen af propylen, anvendes som copolymerer. Omkring 15 procent af den petrokemiske propen bruges som udgangsmateriale til at skabe acrionitril. Denne organiske komponent er nødvendig til fremstilling af en værdifuld kemisk fiber - nitron, fremstilling af plast, produktion af gummi.
Konklusion
Polypropylen betragtes i øjeblikket som den største petrokemiske industri. Efterspørgslen efter denne højkvalitets og billige polymer vokser, så den erstatter gradvist polyethylen. Det er uundværligt i skabelsen af stiv emballage, plader, film, bildele, syntetisk papir, reb, tæppedele samt til fremstilling af en række husholdningsudstyr. I begyndelsen af det enogtyvende århundrede var produktionen af polypropylen nummer to i polymerindustrien. Under hensyntagen til kravene fra forskellige industrier kan vi konkludere, at tendensen med storskalaproduktion af propylen og ethylen vil fortsætte i den nærmeste fremtid.
