Polimerizacija propilena: shema, enačba, formula

Kakšna je polimerizacija propilena? Kakšne so značilnosti poteka te kemične reakcije? Poskusimo najti podrobne odgovore na ta vprašanja.

Značilnosti spojin

Reakcijske sheme za polimerizacijo etilena in propilena kažejo tipične kemične lastnosti, ki jih imajo vsi člani razreda olefina. To neobičajno ime je dobilo ta razred iz starega imena olja, uporabljenega v kemični proizvodnji. V 18. stoletju smo pridobili etilen klorid, ki je bila mastna tekočina.

Med značilnostmi vseh predstavnikov razreda nenasičenih alifatskih ogljikovodikov opazimo prisotnost v njih dvojne vezi.

Radikalna polimerizacija propilena je natančno razložena s prisotnostjo dvojne vezi v strukturi snovi.

Splošna formula

Za vse predstavnike homologne vrste alkenov ima splošna formula obliko C _n H _2n . Pomanjkanje vodika v strukturi pojasnjuje značilnosti kemijskih lastnosti teh ogljikovodikov.

Enačba za reakcijo polimerizacije propilena je neposredna potrditev možnosti razkroja v takšni vezi z uporabo povišane temperature in katalizatorja.

Nenasičen radikal se imenuje alil ali propenil-2. Zakaj je polimerizacija propilena? Produkt te interakcije se uporablja za sintezo sintetičnega kavčuka, ki pa je v sodobni kemični industriji v povpraševanju.

Fizične lastnosti

Polimerizacijska enačba za propilen potrjuje ne samo kemijske, ampak tudi fizikalne lastnosti snovi. Propilen je plinasta snov z nizkim vreliščem in tališčem. Ta predstavnik alkenskega razreda ima zanemarljivo topnost v vodi.

Kemijske lastnosti

Enačbe za reakcijo polimerizacije propilena in izobutilena kažejo, da procesi potekajo skozi dvojno vez. Alkenovi delujejo kot monomeri, končni produkti te interakcije pa so polipropilen in poliizobutilen. V tej interakciji, ki se bo propadla, bo vezana na ogljik-ogljik, sčasoma pa se bodo oblikovale ustrezne strukture.

Z dvojno vezjo nastanejo nove preproste vezi. Kako nadaljuje polimerizacija propilena? Mehanizem tega postopka je podoben postopku, ki se pojavlja pri vseh drugih predstavnikih tega razreda nenasičenih ogljikovodikov.

Polimerizacijska reakcija propilena vključuje več variant perkolacije. V prvem primeru se proces izvaja v plinski fazi. V drugi varianti reakcija poteka v tekoči fazi.

Poleg tega polimerizacija propilena poteka tudi skozi nekatere zastarele procese, ki vključujejo uporabo nasičenega tekočega ogljikovodika kot reakcijskega medija.

Moderna tehnologija

Polimerizacija propilena v masi po tehnologiji Spheripol je kombinacija goščnega reaktorja za izdelavo homopolimerov. Postopek vključuje uporabo plinskega faznega reaktorja s psevdo tekočim slojem za izdelavo blok kopolimerov. V takem primeru polimerizacijska reakcija propilena vključuje dodajanje dodatnih kompatibilnih katalizatorjev v napravo in predpolimerizacijo.

Procesne funkcije

Tehnologija vključuje mešanje komponent v posebno napravo, načrtovano za pred-transformacijo. To zmes nato dodamo k reaktorjem za polimerizacijo zanke, kjer napolnimo vodik in izrabljen propilen.

Reaktorji delujejo v temperaturnem območju od 65 do 80 stopinj Celzija. Tlak v sistemu ne presega 40 barov. Reaktorji, ki se nahajajo v seriji, se uporabljajo v tovarnah, namenjenih za velike količine proizvodnje polimerov.

Raztopino polimera odstranimo iz drugega reaktorja. Polimerizacija propilena vključuje prenos raztopine v degaser povečanega tlaka. Pri tem homopolimer prahu odstranimo iz tekočega monomera.

Izdelava blok kopolimerov

Polimerizacijska enačba za propilen CH2 = CH-CH3 v tem položaju ima standardni mehanizem toka, obstajajo samo razlike v pogojih procesa. Skupaj s propilenom in etilenom se prašek iz degazirja odpelje v plinski fazni reaktor, ki deluje pri temperaturi okoli 70 stopinj Celzija in tlak ne presega 15 barov.

Blok kopolimere, potem ko so bili umaknjeni iz reaktorja, vstopijo v poseben evakuacijski sistem iz monomera v praškastem polimeru.

Polimerizacija propilena in butadiena odpornega na udarce omogoča uporabo drugega plinskega faznega reaktorja. Omogoča povečanje nivoja propilena v polimeru. Poleg tega je mogoče dodati aditive končnemu izdelku, uporaba granulacije pa pomaga izboljšati kakovost pridobljenega izdelka.

Specifičnost polimerizacije alkenov

Med proizvodnjo polietilena in polipropilena obstaja nekaj razlik. Polimerizacijska enačba za propilen nam omogoča, da razumemo, da se predpostavlja drugačen temperaturni režim. Poleg tega obstajajo razlike v zaključni fazi procesne verige, pa tudi pri uporabi končnih izdelkov.

Peroksid se uporablja za smole, ki imajo odlične reološke lastnosti. Imajo povečano stopnjo tekočine talitev, podobne fizikalne lastnosti s tistimi materiali, ki imajo nizek indeks donosa.

Smole, ki imajo odlične reološke lastnosti, se uporabljajo pri postopku brizganja, kot tudi pri izdelavi vlaken.

Da bi povečali prozornost in trdnost polimernih materialov, proizvajalci poskusijo dodati posebne kristalizacijske aditive v reakcijsko zmes. Nekateri polipropilenski prozorni materiali se postopoma nadomeščajo z drugimi materiali na področju pihanja in litja.

Posebnosti polimerizacije

Polimerizacija propilena v prisotnosti aktivnega ogljika poteka hitreje. Trenutno se uporablja katalitski kompleks ogljika s prehodno kovino, ki temelji na adsorpcijski kapaciteti ogljika. Kot rezultat polimerizacije dobimo izdelek z odličnimi lastnostmi delovanja.

Glavni parametri postopka polimerizacije so hitrost reakcije, pa tudi molekulska masa in stereoizomerna sestava polimera. Pomembna sta tudi fizikalna in kemijska narava katalizatorja, sredstvo za polimerizacijo in stopnja čistosti sestavin reakcijskega sistema.

Linearni polimer dobimo tako v homogeni kot v heterogeni fazi, ko govorimo o etilenu. Razlog je, da današnja snov nima prostorskih izomerov. Za pridobitev izotaktičnega polipropilena poskusite uporabiti trdne titanov klorid, kot tudi organoaluminijske spojine.

Kadar se uporablja kompleksno adsorbirano na kristalnem titanovem kloridu (3), je mogoče dobiti izdelek z vnaprej določenimi lastnostmi. Pravilnost nosilne rešetke ni zadosten dejavnik, da bi katalizator pridobil visoko stereospecifičnost. Na primer, v primeru izbire titanovega jodida (3), opazimo večjo količino ataktičnega polimera.

Ugotovljene katalitične komponente so tipa Lewis in so zato povezane z izbiro medija. Najbolj koristno okolje je uporaba inertnih ogljikovodikov. Ker je titanov klorid (5) aktiven adsorbent, so na splošno izbrani alifatski ogljikovodiki. Kako nadaljuje polimerizacija propilena? Proizvodna formula ima obliko (-CH2-CH2-CH2-) n. Algoritem same reakcije je analogen poteku reakcije v preostalih predstavnikih danega homolognega zaporedja.

Kemijska interakcija

Analiziramo glavne možnosti interakcije za propilen. Glede na to, da v svoji strukturi obstaja dvojna vez, glavne reakcije nadaljujejo ravno s svojim uničenjem.

Halogenacija se nadaljuje pri navadni temperaturi. Na mestu prekinitve kompleksne komunikacije pride do neoviranega priklopa halogena. Zaradi te interakcije nastane dihalogenska spojina. Najtežje je jodiranje. Bromiranje in kloriranje poteka brez dodatnih pogojev in stroškov energije. Fluoracija propilena poteka z eksplozijo.

Reakcija hidrogeniranja vključuje uporabo dodatnega pospeševalnika. Katalizator je platina, nikelj. Zaradi kemične interakcije propilena z vodikom se oblikuje propan - predstavnik razreda mejnih ogljikovodikov.

Hidracija (dodajanje vode) poteka po pravilih VV Markovnikov. Njeno bistvo je vezanje dvojne vezi vodikovega atoma z propilenskim ogljikom, ki ima največjo količino. V tem primeru se halogen pritrdi na prostornino C, ki ima minimalno število vodika.

Za propilen je značilno, da v zraku gorijo v kisiku. Kot posledica te interakcije bomo pridobili dva glavna produkta: ogljikov dioksid, vodna para.

Kadar na tej kemiji delujejo močni oksidanti, kot je kalijev permanganat, se spremeni njegova razbarvanje. Med izdelki kemijske reakcije je dihidrični alkohol (glikol).

Priprava propilena

Vse metode je mogoče razdeliti na dve glavni skupini: laboratorijski, industrijski. V laboratorijskih pogojih je mogoče pridobiti propilen, ko se halogenid iz vodika odcepi od začetnega haloalkila, če je z njimi izpostavljena alkoholna raztopina natrijevega hidroksida.

Med katalitičnim hidrogeniranjem propina nastane propilen. V laboratoriju se ta snov lahko pridobi z dehidracijo propanol-1. V tej kemični reakciji se kot katalizator uporablja fosforna ali žveplova kislina, aluminijev oksid.

Kako se propilen proizvaja v velikih količinah? Zaradi dejstva, da se ta kemikalija redko nahaja v naravi, so bile razvite industrijske različice njegove priprave. Najpogostejši je izolacija alkena iz rafiniranih izdelkov.

Na primer, izpuščanje surovega olja v posebnem fluidiziranem sloju se izvaja. Propilen nastaja s pirolizo bencinske frakcije. Trenutno je alken ločen od pripadajočega plina, plinastih proizvodov koksanja premoga.

Obstajajo različne možnosti pirolize za propilen:

• V cevnih pečeh;
• V reaktorju s kvarčno hladilno sredstvo;
• Lavrovski proces;
• Avtotermalna piroliza po Bartlomovi metodi.

Med izčrpnimi industrijskimi tehnologijami je treba upoštevati katalitično dehidrogeniranje nasičenih ogljikovodikov.

Uporaba

Propilen ima različne aplikacije, zato se v industriji proizvaja v velikem obsegu. Videz tega nenasičenega ogljikovodika je posledica dela Natta. Sredi dvajsetega stoletja je z uporabo Zieglerjevega katalitičnega sistema razvil tehnologijo polimerizacije.

Nata je uspelo pridobiti stereoregularni izdelek, ki ga je imenoval izotaktičen, saj so bile v strukturi metilne skupine na eni strani verige. Zaradi te "embalaže" polimernih molekul dobljeni polimerni material ima odlične mehanske lastnosti. Polipropilen se uporablja za proizvodnjo sintetičnih vlaken, je povpraševanje kot plastična masa.

Približno deset odstotkov naftnega propilena porabi za proizvodnjo njegovega oksida. Do sredine prejšnjega stoletja je bila ta organska snov pridobljena s klorohidrinsko metodo. Reakcija je potekala skozi tvorbo vmesnega produkta propilen klorohidrina. Ta tehnologija ima določene pomanjkljivosti, ki so povezane z uporabo dragega klora in hidrirano apno.

V današnjem času je to tehnologijo nadomeščal proces halkona. Temelji na kemijski interakciji propena s hidroperoksidi. Propilen oksid se uporablja pri sintezi propilenglikolov, ki se uporablja za izdelavo poliuretanskih pen. Štejejo se za odlične oblazinjene materiale, zato bodo ustvarjali pakete, odeje, pohištvo, toplotnoizolacijske materiale, sorbilne tekočine in filtrirne materiale.

Poleg tega je treba med glavnimi aplikacijami propilena omeniti sintezo acetona in izopropil alkohola. Izopropilni alkohol, ki je odlično topilo, velja za dragocen kemični izdelek. V začetku dvajsetega stoletja je bil ta organski proizvod proizveden po metodi žveplove kisline.

Poleg tega je bila razvita tehnologija neposredne hidracije propena z uvedbo kislinskih katalizatorjev v reakcijsko zmes. Približno polovica vsega proizvedenega propanola gre v sintezo acetona. Ta reakcija vključuje odstranitev vodika, izvedeno pri 380 stopinjah Celzija. Katalizatorji v tem procesu so cink in baker.

Med pomembnimi aplikacijami propilena ima posebna vloga hidroformilacija. Propen gre za proizvodnjo aldehidov. Oksinosinteza v naši državi se je začela uporabljati že od sredine prejšnjega stoletja. Trenutno reakcija zavzema pomembno mesto v petrokemični industriji. Kemijska reakcija propilena s sinteznim plinom (zmesjo ogljikovega monoksida in vodika) pri temperaturi 180 stopinj, katalizatorju kobaltoksida in tlaku 250 atmosfer, nastajajo dve aldehidi. Ena ima normalno strukturo, drugi ima ukrivljeno verigo ogljika.

Takoj po odkritju tega tehnološkega procesa je ta reakcija postala predmet raziskovanja za mnoge znanstvenike. Poiskali so načine za ublažitev pogojev svojega poteka, poskušali zmanjšati odstotek v nastali mešanici aldehidne razvejane strukture.

V ta namen smo izumili ekonomske procese, ki vključujejo uporabo drugih katalizatorjev. Zmanjšali smo temperaturo, tlak, povečali donos aldehidne linearne strukture.

Kot kopolimeri se uporabljajo estri akrilne kisline, ki so tudi povezani s polimerizacijo propilena. Približno 15 odstotkov petrokemičnega propena se uporablja kot izhodiščni material za izdelavo akrilonitrila. Ta organska komponenta je potrebna za proizvodnjo dragocenih kemičnih vlaken - nitrona, ustvarjanja plastike, proizvodnje kavčuka.

Zaključek

Polipropilen se zdaj šteje za največjo petrokemično proizvodnjo. Povpraševanje po tej kvaliteti in poceni polimeru narašča, zato postopoma prestavlja polietilen. Nepogrešljiv je za izdelavo toge embalaže, plošč, filmov, avtomobilskih delov, sintetičnega papirja, vrvi, delov preprog, pa tudi za izdelavo različnih gospodinjskih naprav. Na začetku 21. stoletja je bila proizvodnja polipropilena v polimerni industriji druga največja. Glede na zahteve različnih industrij, lahko zaključimo: v bližnji prihodnosti se bo trend obsežne proizvodnje propilena in etilena nadaljeval.