Polimerizacija propilena: šema, jednačina, formula

Šta je polimerizacija propilena? Koje su karakteristike kursa ove hemijske reakcije? Pokušajmo pronaći detaljne odgovore na ova pitanja.

Karakteristike jedinjenja

Šeme reakcije za polimerizaciju etilena i propilena pokazuju tipična hemijska svojstva koja poseduju svi članovi klase olefina. Ovo neobično ime je dat ovoj klasi iz starog imena ulja koji se koristi u proizvodnji hemikalija. U 18. veku je dobijen etilen hlorid, koji je bio uljana tečnost.

Među osobinama svih predstavnika klase nenasićenih alifatskih ugljovodonika, primećujemo prisustvo u njima jednu dvostruku vezu.

Radikalna polimerizacija propilena objašnjena je precizno prisustvom dvostruke veze u strukturi supstance.

Opšta formula

Za sve predstavnike homologne serije alkena, opšta formula ima oblik C _n H _2n . Nedostatak vodonika u strukturi objašnjava posebnost hemijskih svojstava ovih ugljovodonika.

Jednačina za reakciju polimerizacije propilena je direktna potvrda mogućnosti rupture u takvoj vezi korišćenjem povišene temperature i katalizatora.

Nezasićeni radikal se naziva alil ili propenil-2. Zašto je polimerizacija propilena? Proizvod ove interakcije se koristi za sintezu sintetičkog kaučuka, koji je, zauzvrat, potreban u modernoj hemijskoj industriji.

Fizičke osobine

Jednačina polimerizacije za propilen potvrđuje ne samo hemijske, već i fizičke osobine supstance. Propilen je gasovita supstanca sa niskim temperaturama ključanja i topljenja. Ovaj predstavnik klase alkena ima neznatnu rastvorljivost u vodi.

Hemijska svojstva

Jednačine za reakciju polimerizacije propilena i izobutilena pokazuju da procesi prolaze kroz dvostruku vezu. Alkenovi deluju kao monomeri, a krajnji proizvodi ove interakcije su polipropilen i poliizobutilen. To je veza između ugljenika i ugljenika u ovoj interakciji koja će se raspasti, a na kraju će se formirati odgovarajuće strukture.

Dvostrukom vezom dolazi do formiranja novih jednostavnih veza. Kako polimerizacija propilena nastavlja? Mehanizam ovog procesa je analogan procesu koji se javlja u svim ostalim predstavnicima ove klase nezasićenih ugljovodonika.

Reakcija polimerizacije propilena uključuje nekoliko varijanti perkolacije. U prvom slučaju, proces se obavlja u gasnoj fazi. U drugoj varijanti, reakcija se nastavlja u tečnoj fazi.

Pored toga, polimerizacija propilena takođe prolazi kroz neke zastarele procese, koji uključuju upotrebu zasićenog tečnog ugljovodonika kao reakcionog medija.

Moderna tehnologija

Polimerizacija propilena u masi u skladu sa Spheripol tehnologijom je kombinacija gustog reaktora za izradu homopolimera. Proces uključuje upotrebu reaktora gasne faze sa pseudo-teškim slojem za stvaranje blok kopolimera. U takvom slučaju, reakcija polimerizacije propilena uključuje dodavanje dodatnih kompatibilnih katalizatora na uređaj, kao i prepolimerizaciju.

Karakteristike procesa

Tehnologija podrazumijeva mješanje komponenti u posebnom uređaju dizajniranom za pretvorbu. Ova smeša se zatim dodaje u reaktore za polimerizaciju petlje, gde se napajaju vodonik i potrošeni propilen.

Reaktori rade u temperaturnom opsegu od 65 do 80 stepeni Celzijusa. Pritisak u sistemu ne prelazi 40 bara. Reaktori, koji se nalaze u seriji, koriste se u fabrikama namenjenim velikim količinama proizvodnje polimera.

Rastvor polimera se uklanja iz drugog reaktora. Polimerizacija propilena podrazumeva prenos rastvora na degazir povećanog pritiska. Ovdje se homopolimer praha uklanja iz tečnog monomera.

Proizvodnja blok kopolimera

Jednačina polimerizacije za propilen CH2 = CH-CH3 u ovoj situaciji ima standardni mehanizam toka, postoje razlike samo u uslovima procesa. Zajedno sa propilenom i etilenom, prašak iz degazera ide u reaktor gasne faze koji radi na temperaturi od oko 70 stepeni Celzijusa i pritisku ne više od 15 bara.

Blok kopolimeri, nakon što su povučeni iz reaktora, unose poseban sistem evakuacije iz monomera polimera u prahu.

Polimerizacija propilena i butadiena otpornog na udarce omogućava upotrebu drugog reaktora gasne faze. Omogućava povećanje nivoa propilena u polimeru. Pored toga, moguće je dodati aditive za gotov proizvod, upotreba granulacije, pomaže u poboljšanju kvaliteta dobijenog proizvoda.

Specifičnost polimerizacije alkena

Postoje neke razlike između proizvodnje polietilena i polipropilena. Jednačina polimerizacije za propilen nam omogućava da razumemo da se pretpostavlja drugačiji režim temperature. Pored toga, postoje neke razlike u završnoj fazi lanca procesa, kao iu korišćenju krajnjih proizvoda.

Peroksid se koristi za smole koje imaju odlične reološke osobine. Oni imaju povećan stepen fluida taljenja, slična fizička svojstva sa materijalima koji imaju indeks niske potrošnje.

Smole koje imaju izvanredne reološke osobine se koriste u procesu brizganja, kao iu slučaju izrade vlakana.

Da bi se povećala transparentnost i čvrstoća polimernih materijala, proizvođači pokušavaju dodati posebne kristalizujuće aditive u reakcionu smešu. Neki od prozirnih materijala od polipropilena se postepeno zamenjuju drugim materijalima u oblasti izduvavanja i livenja.

Posebnosti polimerizacije

Polimerizacija propilena u prisustvu aktivnog ugljika nastavlja se brže. Trenutno se koristi katalitički kompleks ugljenika sa tranzicionim metalom baziran na adsorpcionom kapacitetu ugljenika. Kao rezultat polimerizacije, dobija se proizvod koji ima odlične karakteristike performansi.

Glavni parametri procesa polimerizacije su brzina reakcije, kao i molekulska težina i stereoizomerni sastav polimera. Takođe su važna fizička i hemijska priroda katalizatora, sredstvo za polimerizaciju i stepen čistoće sastojaka reakcionog sistema.

Linearni polimer se dobija iu homogeni iu heterogeni fazi, kada se govori o etilenu. Razlog je taj da navedena supstanca nema prostorne izomere. Da biste dobili izotaktični polipropilen, pokušajte koristiti čvrste titanove hloride, kao i organoaluminijumska jedinjenja.

Kada se koristi kompleksno adsorbiran na kristalnom titanijum hloridu (3), moguće je dobiti proizvod sa unapred određenim karakteristikama. Redovnost rešetka nosača nije dovoljan faktor da katalizator dobije visoku stereospecifičnost. Na primer, u slučaju selekcije jodida titana (3), primećuje se veća količina atarkatnog polimera.

Katalitičke komponente koje se smatraju su tipa Lewis-a, i stoga su povezane sa selekcijom medija. Najkorisnije okruženje je korišćenje inertnih ugljovodonika. Pošto je titanijum hlorid (5) aktivni adsorbent, uglavnom se odabiru alifatski ugljikovodici. Kako polimerizacija propilena nastavlja? Formula proizvoda ima oblik (-CH2-CH2-CH2-) n. Algoritam same reakcije analogan je toku reakcije u preostalim predstavnicima date homologne serije.

Hemijska interakcija

Hajde da analiziramo glavne opcije interakcije za propilen. Uzimajući u obzir da u svojoj strukturi postoji dvostruka veza, glavne reakcije nastavljaju se upravo s njegovim uništenjem.

Halogenacija se nastavlja na običnoj temperaturi. Na mjestu poremećaja složene komunikacije dolazi do nesmetanog priključivanja halogena. Kao rezultat ove interakcije formira se dihalogno jedinjenje. Najteže je jodiranje. Bromiranje i hlorisanje se odvijaju bez dodatnih uslova i troškova energije. Fluorizacija propilena nastavlja eksplozijom.

Reakcija hidrogenacije podrazumeva upotrebu dodatnog akceleratora. Katalizator je platina, nikal. Kao rezultat hemijske interakcije propilena sa vodonikom, formira se propan - predstavnik klase ograničavajućih ugljovodonika.

Hidracija (dodavanje vode) vrši se prema VV Markovnikovom pravilu. Njegova suština sastoji se u postavljanju dvostruke veze atoma vodonika sa ugljenikom propilena, koji ima maksimalnu količinu. U ovom slučaju, halogen će biti pričvršćen za zapreminu C, koja ima minimalni broj vodonika.

Propilen se odlikuje zapaljenjem kiseonika u vazduhu. Kao rezultat ove interakcije dobiće se dva osnovna proizvoda: ugljen-dioksid, vodena para.

Kada su jake oksidacione jedinice, kao što je kalijum permanganat, djeluju na ovoj hemikaliji, primećuje se njegova promena boje. Među proizvodima hemijske reakcije je dihidrični alkohol (glikol).

Priprema propilena

Sve metode se mogu podijeliti u dvije glavne grupe: laboratorijske, industrijske. U laboratorijskim uslovima, moguće je dobiti propilen kada se halidni halogen odvaja od početnog haloalkila kada je alkoholni rastvor natrijum hidroksida izložen njima.

Propilen se formira tokom katalitičke hidrogenacije propina. U laboratoriji ova supstanca može biti dobijena dehidratacijom propanol-1. U ovoj hemijskoj reakciji, katalizatori se koriste fosforna ili sumporna kiselina, aluminijum.

Kako se propilen proizvodi u velikim količinama? Zbog činjenice da se ova hemikalija retko nalazi u prirodi, razvijene su industrijske varijante njegove pripreme. Najčešći je izolacija alkena od rafiniranih proizvoda.

Na primjer, vrši se pražnjenje sirove ulja u posebnom fluidiziranom krevetu. Propilen se proizvodi pirolizom benzinske frakcije. Trenutno je alken odvojen od pripadajućeg gasa, gasnih proizvoda koksanja uglja.

Postoji niz opcija pirolize za propilen:

• U cevnim pećima;
• U reaktoru koji koristi kvarcno rashladno sredstvo;
• Lavrovski proces;
• Autotermalna piroliza metodom Bartlom.

Među iscrpljenim industrijskim tehnologijama, potrebno je uočiti katalitičku dehidrogenaciju zasićenih ugljovodonika.

Aplikacija

Propilen ima raznovrsne primene i stoga se proizvodi u velikoj meri u industriji. Pojava ovog nezasićenog ugljovodonika je rezultat rada Natta. Sredinom dvadesetog veka, koristeći Zieglerov katalitički sistem, razvio je tehnologiju polimerizacije.

Nata je uspeo da dobije stereoregularni proizvod, koji je on nazvao izotaktičnim, jer su u strukturi metalne grupe bile smeštene sa jedne strane lanca. Zahvaljujući ovoj "ambalaži" molekula polimera, dobijeni polimerni materijal ima odlične mehaničke karakteristike. Polipropilen se koristi za proizvodnju sintetičkih vlakana, u potrazi za plastičnom masom.

Otprilike deset procenata naftnog propilena je potrošeno da proizvodi njegov oksid. Do sredine prošlog veka ova organska supstanca je dobijena metodom hlorohidrina. Reakcija se nastavila kroz stvaranje međuproizvoda propilen hlorohidrina. Ova tehnologija ima određene nedostatke, koja su povezana sa upotrebom skupog hlora i hidriranog kreča.

U našem vremenu, ova tehnologija je zamenjena procesom halkona. Bazira se na hemijskoj interakciji propena sa hidroperoksidima. Propilen oksid se koristi u sintezi propilen glikola, koji se koristi za proizvodnju poliuretanskih pena. Smatra se da su odlični materijali za oblaganje, tako da će stvoriti pakete, tepihe, nameštaj, materijale za toplotnu izolaciju, sorbing tečnosti i filter materijale.

Pored toga, među glavnim primenama propilena, treba spomenuti sintezu acetona i izopropil alkohola. Izopropilni alkohol, koji je odličan rastvarač, smatra se vrednim hemijskim proizvodom. U ranom dvadesetom veku ovaj organski proizvod je proizveden metodom sumporne kiseline.

Osim toga, tehnologija direktne hidratacije propena razvijena je uvođenjem kiselih katalizatora u reakcionu smešu. Oko polovine proizvedenog propanola ide u sintezu acetona. Ova reakcija podrazumijeva uklanjanje vodonika, izvedenog na 380 stepeni Celzijusa. Katalizatori u ovom procesu su cink i bakar.

Među važnim primjenama propilena, hidroformilacija ima posebnu ulogu. Propen ide na proizvodnju aldehida. Oksinsinteza u našoj zemlji počela je da se koristi od sredine prošlog veka. Ova reakcija trenutno zauzima značajno mjesto u petrohemijskoj industriji. Formirana je hemijska reakcija propilena sa sinteznim gasom (smeša ugljen monoksida i vodonika) na temperaturi od 180 stepeni, katalitičar kobalt oksida i pritisak od 250 atmosfera, dva aldehida. Jedna ima normalnu strukturu, druga ima zakrivljeni lanac ugljenika.

Odmah nakon otkrića ovog tehnološkog procesa, ova reakcija je postala predmet istraživanja za mnoge naučnike. Tražili su načine da ublaže uslove svog kursa, pokušali su smanjiti procenat u rezultujućoj mešavini aldehidne razgranate strukture.

U tu svrhu izmišljeni su ekonomski procesi, koji uključuju upotrebu drugih katalizatora. Bilo je moguće smanjiti temperaturu, pritisak, povećati prinos linearne strukture aldehida.

Estri akrilne kiseline, koji su takođe povezani sa polimerizacijom propilena, koriste se kao kopolimeri. Oko 15 posto petrohemijskog propena koristi se kao početni materijal za stvaranje akronitrila. Ova organska komponenta je neophodna za proizvodnju vrijednih kemijskih vlakana - nitro, stvaranje plastike, proizvodnju guma.

Zaključak

Polipropilen se sada smatra najvećom petrohemijskom proizvodnjom. Potražnja za ovim kvalitetom i jeftinim polimerom raste, tako da postepeno izmiče polietilen. Neophodan je za stvaranje krutog pakovanja, ploča, filmova, auto delova, sintetičkog papira, konopaca, dijelova tepiha, kao i za stvaranje raznovrsne kućne opreme. Početkom dvadeset prvog veka proizvodnja polipropilena bila je druga po veličini u polimernoj industriji. S obzirom na zahteve različitih industrijskih grana, možemo zaključiti: u bliskoj budućnosti, trend obimne proizvodnje propilena i etilena će se nastaviti.