Polimerizarea propilenei: schema, ecuația, formula

Care este polimerizarea propilenei? Care sunt caracteristicile cursului acestei reacții chimice? Să încercăm să găsim răspunsuri detaliate la aceste întrebări.

Caracteristicile compușilor

Schemele de reacție pentru polimerizarea etilenei și propilenei demonstrează proprietățile chimice tipice pe care le dețin toți membrii clasei de olefine. Acest nume neobișnuit a fost dat acestei clase din vechea denumire a uleiului utilizat în producția chimică. În secolul al XVIII-lea s-a obținut clorură de etilenă, care era o substanță lichidă uleioasă.

Dintre caracteristicile tuturor reprezentanților clasei de hidrocarburi alifatice nesaturate, observăm prezența unei singure legături duble în ele.

Polimerizarea radicală a propilenei este explicată tocmai prin prezența unei duble legături în structura substanței.

Formula generală

Pentru toți reprezentanții seriilor de omologie alkenelor cu formula generală are forma C_nH_2n. Lipsa hidrogenului în structură explică particularitatea proprietăților chimice ale acestor hidrocarburi.

Ecuația pentru reacția de polimerizare a propilenei este o confirmare directă a posibilității unei rupturi într-o astfel de legătură prin utilizarea unei temperaturi ridicate și a unui catalizator.

Un radical nesaturat se numește alil sau propenil-2. De ce este polimerizarea propilenei? Produsul acestei interacțiuni este folosit pentru sinteză cauciuc sintetic, care, la rândul său, este în cerere în industria chimică modernă.

Proprietăți fizice

Ecuația de polimerizare pentru propilenă confirmă nu numai proprietățile chimice, ci și proprietățile fizice ale substanței. Propilenul este o substanță gazoasă cu puncte de fierbere scăzute și puncte de topire. Acest reprezentant al clasei de alchenă are o solubilitate insuficientă în apă.

Proprietăți chimice

Ecuațiile pentru reacția de polimerizare a propilenei și izobutilenei arată că procedeul se desfășoară de-a lungul unei legături duble. Alkenurile acționează ca monomeri, iar produsele finale ale acestei interacțiuni sunt polipropilena și poliizobutilenă. Este legătura carbon-carbon din această interacțiune care se va deteriora și eventual se vor forma structurile corespunzătoare.

Prin dubla legătură, are loc formarea unor legături simple simple. Cum se procedează polimerizarea propilenei? Mecanismul acestui proces este similar cu procesul care apare în toți ceilalți reprezentanți ai acestei clase de hidrocarburi nesaturate.

Reacția de polimerizare a propilenei implică mai multe variante de percolare. În primul caz, procesul se desfășoară în faza gazoasă. În a doua variantă, reacția se desfășoară în faza lichidă.

În plus, polimerizarea propilenei se desfășoară, de asemenea, conform unor procedee învechite care implică utilizarea unei hidrocarburi lichide saturate ca mediu de reacție.

Tehnologie modernă

Polimerizarea propilenei în masă, conform tehnologiei Spheripol, este combinația unui reactor pentru obținerea de homopolimeri. Procedeul implică utilizarea unui reactor cu fază gazoasă cu un strat pseudo-lichid pentru a crea copolimeri bloc. Într-un astfel de caz, reacția de polimerizare a propilenei presupune adăugarea de catalizatori suplimentari compatibili cu dispozitivul, precum și pre-polimerizarea.

Caracteristicile procesului

Tehnologia implică amestecarea componentelor într-un dispozitiv special conceput pentru pre-transformare. Acest amestec este apoi adăugat la reactoarele de polimerizare în buclă, unde sunt alimentate atât hidrogen cât și propilenă uzată.

Reactorii funcționează la un interval de temperatură de 65 până la 80 de grade Celsius. Presiunea în sistem nu depășește 40 bar. Reactorii, care sunt aranjați în serie, sunt utilizați în fabrici destinate pentru volume mari de producție de polimeri.

O soluție de polimer este îndepărtată din al doilea reactor. Polimerizarea propilenei implică transferul soluției într-un degazator de presiune mărită. Aici, homopolimerul de pulbere este îndepărtat din monomerul lichid.

Fabricarea copolimerilor bloc

Ecuația de polimerizare pentru propilen CH2= CH-CH3 în această situație are un mecanism de debit standard, există diferențe numai în condițiile procesului. Împreună cu propilena și etilenă, pulberea din degazer trece într-un reactor cu fază gazoasă care funcționează la o temperatură de aproximativ 70 de grade Celsius și o presiune de cel mult 15 bari.

Componenții bloc, după ce au fost extrași din reactor, introduc un sistem special de separare de monomerul polimerului pulverulent.

Polimerizarea propilenei și butadienelor de tip rezistent la impact permite utilizarea unui al doilea reactor cu fază gazoasă. Aceasta permite creșterea nivelului de propilenă din polimer. În plus, este posibil să se adauge aditivi la produsul finit, utilizarea de granulare, ajută la îmbunătățirea calității produsului obținut.

Specificitatea polimerizării alchenelor

Există unele diferențe între fabricarea polietilenă și polipropilenă. Ecuația de polimerizare pentru propilenă ne permite să înțelegem că se presupune un regim de temperatură diferit. În plus, există unele diferențe în etapa finală a lanțului de procese, precum și în domeniile de utilizare a produselor finite.

Peroxidul este utilizat pentru rășini care au proprietăți reologice excelente. Ele au un nivel crescut de fluiditate a topiturilor, proprietăți fizice similare cu acele materiale care au un indice de randament scăzut.

Rășini care au excelent proprietăți reologice, sunt utilizate în procesul de turnare prin injecție, precum și în cazul fabricării fibrelor.

Pentru a spori transparența și rezistența materialelor polimerice, producătorii încearcă să adauge aditivi speciali de cristalizare la amestecul de reacție. O parte din materiale transparente din polipropilenă este înlocuită treptat cu alte materiale în zona turnării și turnării prin suflare.

Particularitățile polimerizării

Polimerizarea propilenei în prezența carbonului activ are loc mai rapid. Se utilizează în prezent un complex catalitic de carbon cu un metal de tranziție bazat pe capacitatea de adsorbție a carbonului. Ca rezultat al polimerizării, se obține un produs cu caracteristici excelente de performanță.

Parametrii principali ai procesului de polimerizare sunt: rata de reacție, precum și greutatea moleculară și compoziția stereoizomerică a polimerului. Natura fizică și chimică a catalizatorului, mediul de polimerizare și gradul de puritate al constituenților sistemului de reacție sunt de asemenea importante.

Un polimer liniar este obținut atât în ​​faza omogenă, cât și în faza eterogenă, atunci când este etilenă. Motivul este că substanța dată nu are izomeri spațiale. Pentru a obține polipropilena izotactică, încercați să utilizați cloruri solide de titan, precum și compuși organoaluminici.

La aplicarea adsorbită complex pe clorura de titan cristalină (3), este posibil să se obțină un produs cu caracteristici dorite. Regularitatea rețelei transportoare nu este un factor suficient pentru ca catalizatorul să obțină o stereospecificitate ridicată. De exemplu, în cazul selectării iodură de titan (3) se obține polimer mai atactic.

Componentele catalitice considerate au un caracter Lewis și, prin urmare, sunt legate de selectarea mediului. Cel mai avantajos mediu este utilizarea hidrocarburilor inerte. Deoarece clorura de titan (5) este un adsorbant activ, hidrocarburile alifatice sunt în general selectate. Cum se procedează polimerizarea propilenei? Formula produsului are forma (-CH₂-CH₂-CH₂-) n. Algoritmul reacției în sine este analog cu evoluția reacției în restul reprezentanților seriei omoloage date.

Interacțiunea chimică

Să analizăm principalele opțiuni de interacțiune pentru propilenă. Având în vedere că în structura sa există o dublă legătură, principalele reacții au loc exact cu distrugerea sa.

Halogenația are loc la temperatura obișnuită. La punctul de întrerupere a comunicării complexe, halogenul este ușor atașat. Ca urmare a acestei interacțiuni, se formează un compus dihalogen. Cel mai greu lucru este iodarea. Bromarea și clorurarea au loc fără condiții suplimentare și costuri cu energia. Fluorurarea propilenei are loc cu o explozie.

Reacția de hidrogenare implică utilizarea unui accelerator suplimentar. Catalizatorul este platina, nichel. Ca urmare a interacțiunii chimice a propilenei cu hidrogen, propan a fost generat - un reprezentant al clasei de hidrocarburi saturate.

Hidratarea (adăugarea apei) se efectuează conform regulii lui VV Markovnikov. Esența sa constă în atașarea atomului de hidrogen la carbonul de propilenă, care are cantitatea maximă, printr-o dublă legătură. În acest caz, halogenul va fi atașat la volumul C, care are un număr minim de hidrogen.

Propilenul se caracterizează prin arderea în aer a oxigenului. Ca urmare a acestei interacțiuni, se vor obține două produse principale: dioxid de carbon, vapori de apă.

Când agentul puternic de oxidare, cum ar fi permanganatul de potasiu, acționează asupra acestui produs chimic, se observă decolorarea acestuia. Printre produsele din reacția chimică se numără un alcool dihidric (glicol).

Prepararea propilenei

Toate metodele pot fi împărțite în două grupe principale: laborator, industrial. În condiții de laborator, este posibilă obținerea propilenei atunci când halogenura de hidrogen este separată de haloalchilul inițial atunci când este expusă o soluție alcoolică de hidroxid de sodiu.

Propilenul este format în timpul hidrogenării catalitice a propinei. În condiții de laborator această substanță poate fi obținută prin deshidratarea propanol-1. În această reacție chimică, acidul fosforic sau acidul sulfuric, oxidul de aluminiu este utilizat ca catalizator.

Cum se produce propilena în volume mari? Datorită faptului că acest produs chimic este rar întâlnit în natură, au fost dezvoltate variante industriale de preparare a acestuia. Cea mai obișnuită este separarea alchenului de produsele rafinate.

De exemplu, se efectuează crăparea petrolului brut într-un pat fluidizat special. Propilenul este produs prin piroliza fracțiunii de benzină. În prezent, alchenă este separată de gazul asociat, produsele gazoase din cocsificarea cărbunelui.

Există o varietate de opțiuni de piroliză pentru propilenă:

• în cuptoare tubulare;
• într-un reactor utilizând un agent de răcire cuarț;
• procesul Lavrovsky;
• piroliza autothermică conform metodei Bartlom.

Dintre tehnologiile industriale epuizate, este necesar să se țină cont de dehidrogenarea catalitică a hidrocarburilor saturate.

cerere

Propilenul are o varietate de aplicații și, prin urmare, este produs pe scară largă în industrie. Apariția acestei hidrocarburi nesaturate se datorează muncii lui Natta. La mijlocul secolului al XX-lea, folosind sistemul catalitic Ziegler, el a dezvoltat tehnologia de polimerizare.

Natta a reușit să obțină un produs stereoregular, pe care el la numit izotactic, deoarece în structură, grupurile de metil erau situate pe o parte a lanțului. Datorită acestui "ambalaj" al moleculelor de polimeri, materialul polimeric rezultat are caracteristici mecanice excelente. Polipropilena este utilizată pentru producerea de fibre sintetice, este în cerere ca o masă plastică.

Aproximativ zece procente din propilena de petrol sunt consumate pentru a produce oxidul. Până la mijlocul secolului trecut, această substanță organică a fost obținută prin metoda clorhidrină. Reacția a condus la formarea unui produs intermediar de propilen clorhidrină. Această tehnologie are anumite dezavantaje, care sunt asociate cu utilizarea clorului scump și a varului hidratat.

În epoca noastră, această tehnologie a fost înlocuită de procesul halkon. Se bazează pe interacțiunea chimică a propenei cu hidroperoxidurile. Propilenoxidul este utilizat în sinteza propilen glicolilor, care este utilizat pentru fabricarea spumelor poliuretanice. Acestea sunt considerate a fi materiale excelente pentru amortizare, astfel că vor crea pachete, covoare, mobilier, materiale de izolare termică, lichide absorbante și materiale de filtrare.

În plus, printre principalele aplicații ale propilenei, ar trebui să se menționeze sinteza acetonă și alcool izopropilic. Alcoolul izopropilic, fiind un excelent solvent, este considerat un produs chimic valoros. La începutul secolului al XX-lea, acest produs organic a fost produs prin metoda acidului sulfuric.

În plus, tehnologia de hidratare directă a propenei a fost dezvoltată prin introducerea în amestecul de reacție a catalizatorilor acide. Aproximativ jumătate din cantitatea totală de propanol produs ajunge la sinteza acetonului. Această reacție implică despicarea hidrogenului, efectuată la 380 grade Celsius. Catalizatorii din acest proces sunt zinc și cupru.

Printre sectoarele importante ale utilizării propilenei de hidroformilare ocupă un loc special. Prop se duce la producerea de aldehide. Oksisintez în țara noastră a început să fie utilizat de la mijlocul secolului trecut. În prezent, această reacție joacă un rol important în industria petrochimică. Reacția chimică a propilenei cu gaz de sinteză (un amestec de monoxid de carbon și hidrogen), la o temperatură de 180 de grade, catalizatorul de oxid de cobalt și o presiune de 250 de atmosfere se observă formarea a două aldehide. Unul are o structură normală, al doilea - curbat catenei de carbon.

Imediat după descoperirea acestui proces tehnologic, această reacție a devenit obiectul cercetării pentru mulți oameni de știință. Ei au căutat modalități de atenuare a condițiilor din cursul său, au încercat să reducă procentul din amestecul rezultat al structurii ramificate cu aldehide.

În acest scop, au fost inventate procese economice, implicând utilizarea altor catalizatori. A fost posibilă reducerea temperaturii, presiunii, creșterea randamentului structurii liniare aldehidice.

Esterii de acid acrilic, care sunt, de asemenea, asociați cu polimerizarea propilenei, sunt utilizați ca copolimeri. Aproximativ 15% din propenul petrochimic este utilizat ca materie primă pentru a crea acrionitril. Această componentă organică este necesară pentru producerea unei fibre chimice valoroase - nitron, crearea de materiale plastice, producerea de cauciucuri.

concluzie

Polipropilena este considerată acum cea mai mare producție petrochimică. Cererea pentru această calitate și polimer ieftin este în creștere, astfel încât acesta deplasează treptat polietilena. Este indispensabil pentru crearea de ambalaje rigide, plăci, filme, piese auto, hârtie sintetică, frânghii, piese de covoare, precum și pentru crearea unei varietăți de echipamente de uz casnic. La începutul secolului al XXI-lea, producția de polipropilenă a fost cea de-a doua cea mai mare din industria polimerilor. Având în vedere cererile diferitelor industrii, putem concluziona: în viitorul apropiat, tendința de producție pe scară largă de propilenă și etilenă va continua.