Пропилендин полимеризациясы деген эмне? Бул химиялык реакциянын өзгөчөлүктөрү кандай? Келгиле, бул суроолорго толук жооп табууга аракет кылалы.
Туташуулардын мүнөздөмөлөрү
Этилен жана пропиленди полимерлөө реакциясынын схемалары олефин классынын бардык мүчөлөрүнө таандык типтүү химиялык касиеттерди көрсөтөт. Бул класс химиялык өндүрүштө колдонулган мунайдын эски аталышынан ушундай өзгөчө аталышты алган. 18-кылымда этилен хлориди алынган, ал майлуу суюк зат болгон.
Каныкпаган алифаттык углеводороддор классынын бардык өкүлдөрүнүн өзгөчөлүктөрүнүн арасында биз аларда бир кош байланыштын болушун белгилейбиз.
Пропилендин радикалдуу полимеризациясы заттын структурасында кош байланыштын болушу менен так түшүндүрүлөт.
Жалпы формула
Алкендердин гомологдук катарларынын бардык өкүлдөрү үчүн жалпы формула СpН2p формасына ээ. Структурадагы суутектердин жетишсиз саны бул углеводороддордун химиялык касиеттеринин өзгөчөлүгүн түшүндүрөт.
Пропилен полимерлөө реакциясынын теңдемесижогорулатылган температураны жана катализаторду колдонууда мындай байланыштын үзүлүшү мүмкүндүгүн түз ырастоо болуп саналат.
Каныкпаган радикал аллил же пропенил-2 деп аталат. Эмне үчүн пропиленди полимерлештирүү? Бул өз ара аракеттенүүнүн продуктусу синтетикалык каучукту синтездөө үчүн колдонулат, ал өз кезегинде азыркы химиялык өнөр жайда суроо-талапка ээ.
Физикалык касиеттери
Пропиленди полимерлөө теңдемеси бул заттын химиялык гана эмес, физикалык касиеттерин да тастыктайт. Пропилен аз кайноо жана эрүү чекиттери бар газ түрүндөгү зат. Алкендер классынын бул өкүлү сууда бир аз эрийт.
Химиялык касиеттери
Пропилен менен изобутиленди полимерлөө реакциясынын теңдемелери процесстер кош байланыш аркылуу жүрөрүн көрсөтөт. Алкендер мономердин ролун аткарышат жана мындай өз ара аракеттенүүнүн акыркы продуктулары полипропилен жана полиизобутилен болот. Мындай өз ара аракеттенүү учурунда дал ушул көмүртек-көмүртек байланышы бузулуп, акырында тиешелүү структуралар түзүлөт.
Кош байланышта жаңы жөнөкөй байланыштар пайда болот. Пропилендин полимеризациясы кантип жүрөт? Бул процесстин механизми тойбогон углеводороддор классынын башка бардык өкүлдөрүндө болгон процесске окшош.
Пропиленди полимерлөө реакциясы бир нече вариантты камтыйтагып кетет. Биринчи учурда процесс газ фазасында жүргүзүлөт. Экинчи вариантка ылайык, реакция суюк фазада жүрөт.
Мындан тышкары, пропиленди полимерлөө реакция чөйрөсү катары каныккан суюк углеводородду колдонууну камтыган кээ бир эскирген процесстерге ылайык жүрөт.
Заманбап технология
Spheripol технологиясын колдонуу менен пропиленди массалуу түрдө полимерлештирүү гомополимерлерди өндүрүү үчүн шлам реакторунун айкалышы. Процесс блок-сополимерлерди түзүү үчүн псевдосуюк катмары бар газ фазалуу реакторду колдонууну камтыйт. Бул учурда пропиленди полимерлөө реакциясы аппаратка кошумча шайкеш катализаторлорду кошууну, ошондой эле алдын ала полимеризацияны камтыйт.
Процесстин өзгөчөлүктөрү
Технология алдын ала трансформациялоо үчүн иштелип чыккан атайын түзүлүштө компоненттерди аралаштырууну камтыйт. Андан ары бул аралашма циклдик полимерлөө реакторлоруна кошулат, ал жерге суутек да, иштетилген пропилен да кирет.
Реакторлор 65 градустан 80 градуска чейинки температурада иштейт. Системадагы басым 40 бардан ашпайт. Реакторлор катар тизилген реакторлор полимердик продукцияны чоң көлөмдө өндүрүү үчүн арналган заводдордо колдонулат.
Полимер эритмеси экинчи реактордон чыгарылат. Пропиленди полимерлөө эритмени басымдагы газсыздандыргычка өткөрүүнү камтыйт. Бул жерде суюк мономерден порошок гомополимерди алып салуу ишке ашырылат.
Блоккополимерлерди өндүрүү
Пропилен полимеризациясынын теңдемеси CH2 =CH - CH3 бул кырдаалда стандарттуу агым механизмине ээ, процесстин шарттарында гана айырмачылыктар бар. Пропилен жана этилен менен бирге дегазатордон чыккан порошок Цельсий боюнча 70 градуска жакын температурада жана 15 бардан ашпаган басымда иштеген газ фазалуу реакторго барат.
Блок сополимерлери реактордон чыгарылгандан кийин мономерден полимер порошокту алып салуу үчүн атайын системага кирет.
Пропиленди жана соккуга туруктуу бутадиендерди полимерлештирүү экинчи газ фазалуу реакторду колдонууга мүмкүндүк берет. Бул полимердеги пропилендин деңгээлин жогорулатууга мүмкүндүк берет. Мындан тышкары, даяр продукцияга кошумчаларды кошууга, грануляцияны колдонууга болот, бул алынган продукциянын сапатын жакшыртат.
Алкендердин полимеризациясынын өзгөчөлүгү
Полиэтилен менен полипропиленди өндүрүүнүн ортосунда айрым айырмачылыктар бар. Пропиленди полимерлөө теңдемеси башка температура режими каралгандыгын ачык көрсөтөт. Мындан тышкары, айрым айырмачылыктар технологиялык чынжырдын акыркы этабында, ошондой эле акыркы продукцияны пайдалануу чөйрөсүндө бар.
Пероксид эң сонун реологиялык касиеттерге ээ болгон чайырлар үчүн колдонулат. Алардын эритүү агымынын жогорулатылган деңгээли бар, агымы төмөн материалдарга окшош физикалык касиеттери бар.
Чайыр,сонун реологиялык касиеттерге ээ, инъекциялык калыптоо процессинде, ошондой эле жипчелерди өндүрүүдө колдонулат.
Полимердик материалдардын тунуктугун жана бекемдигин жогорулатуу үчүн өндүрүүчүлөр реакция аралашмасына атайын кристаллдаштыргыч кошумчаларды кошууга аракет кылып жатышат. Полипропилен тунук материалдардын бир бөлүгү акырындык менен үйлөмө жана куюу тармагында башка материалдар менен алмаштырылууда.
Полимеризациянын өзгөчөлүктөрү
Активдештирилген көмүрдүн катышуусунда пропилендин полимеризациясы тезирээк жүрөт. Азыркы учурда көмүртектин адсорбциялык сыйымдуулугунун негизинде өтүүчү металл менен көмүртектин каталитикалык комплекси колдонулат. Полимердештирүүнүн натыйжасы - мыкты өндүрүмдүүлүккө ээ продукт.
Полимерлөө процессинин негизги параметрлери болуп реакциянын ылдамдыгы, ошондой эле полимердин молекулалык салмагы жана стереоизомердик курамы саналат. Катализатордун физикалык жана химиялык табияты, полимерлөө чөйрөсү, реакция системасынын компоненттеринин тазалык даражасы да маанилүү.
Сызыктуу полимер этиленге келгенде бир тектүү жана гетерогендик фазада да алынат. Себеби бул затта мейкиндик изомерлеринин жоктугу. Изотактикалык полипропиленди алуу үчүн алар катуу титан хлориддерин, ошондой эле алюминий органикалык бирикмелерин колдонууга аракет кылышат.
Кристалдык титан хлоридине (3) адсорбцияланган комплексти колдонууда керектүү мүнөздөмөлөргө ээ продуктуну алууга болот. Колдоо торунун мыйзамдуулугу жетиштүү фактор эмескатализатор тарабынан жогорку стереоспецификалуулукка ээ болуу. Мисалы, титан йодид (3) тандалса, көбүрөөк атактикалык полимер алынат.
Каралып жаткан каталитикалык компоненттер Льюис мүнөзүнө ээ, ошондуктан алар чөйрөнү тандоо менен байланышкан. Эң пайдалуу чөйрө инерттүү углеводороддорду пайдалануу болуп саналат. Титан (5) хлориди активдүү адсорбент болгондуктан, көбүнчө алифаттык углеводороддор тандалат. Пропилендин полимеризациясы кантип жүрөт? Продукт формуласы (-CH2-CH2-CH2-)б. Реакция алгоритминин өзү бул гомологдук катардын башка өкүлдөрүндөгү реакциянын жүрүшүнө окшош.
Химиялык өз ара аракеттенүү
Келгиле, пропилен үчүн өз ара аракеттенүүнүн негизги варианттарын талдап көрөлү. Анын структурасында кош байланыш бар экенин эске алсак, негизги реакциялар анын бузулушу менен жүрөт.
Галогендөө кадимки температурада жүрөт. Комплекстүү байланыштын үзүлгөн жеринде галогендин тоскоолдуксуз кошулуусу пайда болот. Бул өз ара аракеттенүүнүн натыйжасында дигалогендүү кошулма пайда болот. Эң кыйыны - йоддоштуруу. Бромдоо жана хлордоо кошумча шарттарсыз жана энергиялык чыгымдарсыз жүрөт. Пропиленди фтордоо жарылуу коркунучу бар.
Гидрогендөө реакциясы кошумча тездеткичти колдонууну камтыйт. Катализатор катары платина жана никель иштейт. Пропилендин суутек менен химиялык өз ара аракеттенүүсүнүн натыйжасында пропан пайда болот - каныккан углеводороддор классынын өкүлү.
Гидратация (суу кошуу)V. V. Марковниковдун эрежеси боюнча жүргүзүлөт. Анын маңызы пропилендин кош байланышына суутек атомун кошуу болуп саналат, анын максималдуу өлчөмү бар. Бул учурда, галоген суутектин минималдуу санына ээ болгон C ге кошулат.
Пропилен атмосферадагы кычкылтекте күйүү менен мүнөздөлөт. Бул өз ара аракеттенүүнүн натыйжасында эки негизги продукты алынат: көмүр кычкыл газы, суу буусу.
Бул химиялык затка калий перманганаты сыяктуу күчтүү кычкылдандыруучу агенттер тийгенде анын түсүнүн өзгөрүшү байкалат. Химиялык реакциянын продуктыларынын арасында эки атомдуу спирт (гликол) болот.
Пропилен өндүрүү
Бардык ыкмаларды эки негизги топко бөлүүгө болот: лабораториялык, өндүрүштүк. Лабораториялык шарттарда пропиленди натрий гидроксидинин спирттик эритмеси аркылуу баштапкы галоалкилден галоген суутектен бөлүп алуу жолу менен алууга болот.
Пропилен пропинди каталитикалык гидрогендөөдөн пайда болот. Лабораториялык шарттарда бул затты пропанол-1ди суусуздандыруу жолу менен алууга болот. Бул химиялык реакцияда катализатор катары фосфор же күкүрт кислотасы, алюминий оксиди колдонулат.
Пропилен кантип чоң көлөмдө өндүрүлөт? Бул химиялык зат табиятта сейрек кездешкендиктен, аны өндүрүүнүн өнөр жай варианттары иштелип чыккан. Эң кеңири таралганы алкенди мунай продуктыларынан бөлүп алуу.
Мисалы, чийки мунай атайын суюк катмарда крекингге алынат. Пропилен бензин фракциясынын пиролизинен алынат. ATазыркы учурда алкен кошумча газдан, көмүрдү кокстөөнүн газ түрүндөгү продуктуларынан да бөлүнүп алынган.
Пропилен пиролизинин ар кандай варианттары бар:
- түтүктүү мештерде;
- кварц муздаткычын колдонгон реактордо;
- Лавровский процесси;
- Бартлом ыкмасы боюнча автотермикалык пиролиз.
Такталган өнөр жай технологияларынын арасында каныккан углеводороддорду каталитикалык дегидрогендөөнү да белгилей кетүү керек.
Колдонмо
Пропилен ар кандай колдонууга ээ, ошондуктан өнөр жайда кеңири масштабда чыгарылат. Бул каныкпаган углеводороддун пайда болушуна Натта-нын эмгеги себепкер. 20-кылымдын ортосунда ал Ziegler каталитикалык системасын колдонуу менен полимерлөө технологиясын иштеп чыккан.
Натта структурасында метил топтору чынжырдын бир тарабында жайгашкандыктан, ал изотактикалык деп атаган стереорегулярдуу продуктуну ала алган. Полимердик молекулалардын мындай "пакет" түрүнөн улам пайда болгон полимер заты эң сонун механикалык мүнөздөмөлөргө ээ. Полипропилен синтетикалык булаларды жасоо үчүн колдонулат жана пластикалык масса катары суроо-талапка ээ.
Нефть пропиленинин болжол менен он пайызы анын оксидин өндүрүү үчүн сарпталат. Өткөн кылымдын ортосуна чейин бул органикалык зат хлорогидрин ыкмасы менен алынган. Реакция пропилен хлорогидрининин аралык продуктусунун пайда болушу аркылуу жүрдү. Бул технологиянын кээ бир кемчиликтери бар, алар кымбат хлор жана өчүрүлгөн акиташты колдонуу менен байланышкан.
Биздин убакта бул технология халькон процесси менен алмаштырылган. Ал пропендин гидропероксиддер менен химиялык өз ара аракеттенүүсүнө негизделген. Пропилен оксиди пропиленгликолду синтездөөдө колдонулат, ал пенополиуретанды өндүрүүдө колдонулат. Мыкты жаздык материалдар деп эсептелгендиктен, алар таңгактарды, килемдерди, эмеректерди, жылуулоочу материалдарды, соргуч суюктуктарды жана чыпкалоочу материалдарды жасоо үчүн колдонулат.
Мындан тышкары, пропилендин негизги колдонулуштарынын арасында ацетон менен изопропил спиртинин синтезин айтуу керек. Изопропил спирти эң сонун эриткич катары баалуу химиялык продукт болуп эсептелет. 20-кылымдын башында бул органикалык продукт күкүрт кислотасы ыкмасы менен алынган.
Мындан тышкары реакция аралашмасына кислота катализаторлорун киргизүү менен пропенди түз гидратациялоо технологиясы иштелип чыккан. Бардык өндүрүлгөн пропанолдун жарымына жакыны ацетондун синтезине жумшалат. Бул реакция суутекти жок кылууну камтыйт, 380 градус Цельсийде жүргүзүлөт. Бул процесстин катализаторлору цинк жана жез.
Пропилендин маанилүү колдонулуштарынын арасында гидроформилдөө өзгөчө орунду ээлейт. Пропен альдегиддерди өндүрүү үчүн колдонулат. Оксисинтез биздин өлкөдө өткөн кылымдын ортосунан бери колдонула баштаган. Учурда бул реакция нефтехимиясында маанилүү орунду ээлейт. Пропилендин синтез газы менен (көмүртек кычкылы менен суутектин аралашмасы) 180 градус температурада, кобальт оксидинин катализатору жана 250 атмосфера басымында химиялык өз ара аракеттенүүсү, эки альдегиддин пайда болушу байкалат. Бири нормалдуу түзүлүшү бар, экинчиси ийрикөмүртек чынжыр.
Бул технологиялык процесс ачылгандан кийин, дал ушул реакция көптөгөн илимпоздордун изилдөө объектисине айланган. Алар анын агымынын шарттарын жумшартуунун жолдорун издеп, натыйжада аралашмадагы тармакталган альдегиддин пайызын азайтууга аракет кылышкан.
Бул үчүн башка катализаторлорду колдонууну камтыган экономикалык процесстер ойлоп табылган. Температураны, басымды төмөндөтүүгө, сызыктуу альдегиддин түшүмүн жогорулатууга мүмкүн болду.
Сополимер катары пропилендин полимеризациясы менен байланышкан акрил кислотасынын эфирлери колдонулат. Нефтехимиялык пропендин болжол менен 15 пайызы акрионитрилди түзүү үчүн баштапкы материал катары колдонулат. Бул органикалык компонент баалуу химиялык була - нитронду өндүрүү, пластмассаларды жасоо, резина өндүрүү үчүн зарыл.
Тыянак
Полипропилен учурда эң ири нефтехимия өнөр жайы болуп эсептелет. Бул жогорку сапаттагы жана арзан полимерге суроо-талап өсүп жатат, ошондуктан ал акырындык менен полиэтиленди алмаштырууда. Бул катуу таңгактарды, плиталарды, пленкаларды, автомобиль тетиктерин, синтетикалык кагаздарды, аркандарды, килем тетиктерин жасоодо, ошондой эле ар кандай тиричилик жабдууларын жасоодо зарыл. 21-кылымдын башында полипропилен өндүрүшү полимер өнөр жайында экинчи орунду ээлеген. Ар турдуу тармактардын суроо-талаптарын эсепке алуу менен пропиленди жана этиленди кенири чыгаруу тенденциясы жакын арадагы келечекте да улантыла берет деген тыянак чыгарууга болот.
