Quina és la polimerització del propilè? Quines són les característiques d'aquesta reacció química? Intentem trobar respostes detallades a aquestes preguntes.
Característiques de les connexions
Els esquemes de reaccions de polimerització d'etilè i propilè demostren les propietats químiques típiques que tenen tots els membres de la classe de les olefines. Aquesta classe va rebre un nom tan inusual pel nom antic de l'oli utilitzat en la producció química. Al segle XVIII es va obtenir clorur d'etilè, que era una substància líquida oleosa.
Entre les característiques de tots els representants de la classe dels hidrocarburs alifàtics insaturats, destaquem la presència d'un doble enllaç en ells.
La polimerització radical del propilè s'explica precisament per la presència d'un doble enllaç a l'estructura de la substància.
Fórmula general
Per a tots els representants de la sèrie homòloga d'alquens, la fórmula general té la forma СpН2p. La quantitat insuficient d'hidrogens a l'estructura explica la peculiaritat de les propietats químiques d'aquests hidrocarburs.
Equació de la reacció de polimerització del propilèés una confirmació directa de la possibilitat d'una ruptura en aquesta connexió quan s'utilitza una temperatura elevada i un catalitzador.
El radical insaturat s'anomena alil o propenil-2. Per què polimeritzar propilè? El producte d'aquesta interacció s'utilitza per sintetitzar cautxú sintètic, que, al seu torn, té una demanda a la indústria química moderna.
Propietats físiques
L'equació de polimerització del propilè confirma no només les propietats químiques, sinó també físiques d'aquesta substància. El propilè és una substància gasosa amb baixos punts d'ebullició i fusió. Aquest representant de la classe dels alquens té una lleugera solubilitat en aigua.
Propietats químiques
Les equacions de reacció per a la polimerització de propilè i isobutilè mostren que els processos es desenvolupen mitjançant un doble enllaç. Els alquens actuen com a monòmers i els productes finals d'aquesta interacció seran el polipropilè i el poliisobutilè. És l'enllaç carboni-carboni el que es destruirà durant aquesta interacció i, finalment, es formaran les estructures corresponents.
Al doble enllaç es formen nous enllaços simples. Com es desenvolupa la polimerització del propilè? El mecanisme d'aquest procés és similar al procés que ocorre en tots els altres representants d'aquesta classe d'hidrocarburs insaturats.
La reacció de polimerització del propilè implica diverses opcionsfuites. En el primer cas, el procés es realitza en fase gasosa. Segons la segona opció, la reacció té lloc en fase líquida.
A més, la polimerització del propilè també es desenvolupa segons alguns processos obsolets que impliquen l'ús d'un hidrocarbur líquid saturat com a medi de reacció.
Tecnologia moderna
La polimerització de propilè a granel mitjançant la tecnologia Spheripol és una combinació d'un reactor de purins per a la producció d'homopolímers. El procés implica l'ús d'un reactor en fase gasosa amb un llit pseudo-líquid per crear copolímers de bloc. En aquest cas, la reacció de polimerització del propilè implica l'addició de catalitzadors compatibles addicionals al dispositiu, així com la prepolimerització.
Funcions del procés
La tecnologia consisteix a barrejar els components en un dispositiu especial dissenyat per a la transformació preliminar. A més, aquesta barreja s'afegeix als reactors de polimerització en bucle, on entren tant l'hidrogen com el propilè gastat.
Els reactors funcionen a temperatures que oscil·len entre els 65 i els 80 graus centígrads. La pressió en el sistema no supera els 40 bar. Els reactors, que estan disposats en sèrie, s'utilitzen en plantes dissenyades per a la producció de grans volums de productes polimèrics.
La solució de polímer s'elimina del segon reactor. La polimerització del propilè implica transferir la solució a un desgasificador a pressió. Aquí, es porta a terme l'eliminació de l'homopolímer en pols del monòmer líquid.
Producció de copolímers de blocs
Equació de polimerització de propilè CH2 =CH - CH3 en aquesta situació té un mecanisme de flux estàndard, només hi ha diferències en les condicions del procés. Juntament amb propilè i etè, la pols del desgasificador passa a un reactor en fase gasosa que funciona a una temperatura d'uns 70 graus centígrads i una pressió no superior a 15 bar.
Els copolímers de bloc, després de ser eliminats del reactor, entren en un sistema especial per eliminar la pols de polímer del monòmer.
La polimerització de propilè i butadiens resistents als impactes permet l'ús d'un segon reactor en fase gasosa. Permet augmentar el nivell de propilè en el polímer. A més, és possible afegir additius al producte acabat, l'ús de la granulació, que millora la qualitat del producte resultant.
Especificitat de la polimerització d'alquens
Hi ha algunes diferències entre la fabricació de polietilè i polipropilè. L'equació de polimerització del propilè deixa clar que es pretén un règim de temperatura diferent. A més, hi ha algunes diferències en l'etapa final de la cadena tecnològica, així com en les àrees d'ús dels productes finals.
El peròxid s'utilitza per a resines que tenen excel·lents propietats reològiques. Tenen un nivell més gran de flux de fusió, propietats físiques similars a aquells materials que tenen un cabal baix.
Resina,amb excel·lents propietats reològiques, s'utilitzen en el procés d'emmotllament per injecció, així com en el cas de la fabricació de fibres.
Per augmentar la transparència i la resistència dels materials polimèrics, els fabricants estan intentant afegir additius especials de cristal·lització a la barreja de reacció. Part dels materials transparents de polipropilè s'estan substituint gradualment per altres materials en el camp del modelat per bufat i la fosa.
Característiques de la polimerització
La polimerització del propilè en presència de carbó actiu es fa més ràpid. Actualment, s'utilitza un complex catalític de carboni amb un metall de transició, basat en la capacitat d'adsorció del carboni. El resultat de la polimerització és un producte amb un rendiment excel·lent.
Els paràmetres principals del procés de polimerització són la velocitat de reacció, així com el pes molecular i la composició estereoisòmrica del polímer. La naturalesa física i química del catalitzador, el medi de polimerització, el grau de puresa dels components del sistema de reacció també són importants.
S'obté un polímer lineal tant en fase homogènia com en fase heterogènia, quan es tracta d'etilè. El motiu és l'absència d'isòmers espacials en aquesta substància. Per obtenir polipropilè isotàctic, intenten utilitzar clorurs sòlids de titani, així com compostos d'organoalumini.
En utilitzar un complex adsorbit sobre clorur de titani cristal·lí (3), és possible obtenir un producte amb les característiques desitjades. La regularitat de la gelosia de suport no és un factor suficient perl'adquisició d'una alta estereoespecificitat per part del catalitzador. Per exemple, si s'escull iodur de titani (3), s'obté més polímer atàctic.
Els components catalítics considerats tenen un caràcter de Lewis, per tant, estan associats a la selecció del medi. El medi més avantatjós és l'ús d'hidrocarburs inerts. Com que el clorur de titani (5) és un adsorbent actiu, generalment es trien hidrocarburs alifàtics. Com es desenvolupa la polimerització del propilè? La fórmula del producte és (-CH2-CH2-CH2-)p. El propi algorisme de reacció és similar al curs de la reacció en altres representants d'aquesta sèrie homòloga.
Interacció química
Analitzem les principals opcions d'interacció del propilè. Tenint en compte que hi ha un doble enllaç en la seva estructura, les reaccions principals procedeixen precisament amb la seva destrucció.
L'halogenació es produeix a temperatura normal. Al lloc de la ruptura de l'enllaç complex, es produeix l'addició sense obstacles de l'halogen. Com a resultat d'aquesta interacció, es forma un compost dihalogenat. La part més difícil és la iodització. La bromació i la cloració es produeixen sense condicions addicionals ni costos energètics. La fluoració del propilè és explosiva.
La reacció d'hidrogenació implica l'ús d'un accelerador addicional. El platí i el níquel actuen com a catalitzador. Com a resultat de la interacció química del propilè amb l'hidrogen, es forma propà, un representant de la classe d'hidrocarburs saturats.
Hidratació (addició d'aigua)realitzat segons la regla de V. V. Markovnikov. La seva essència és unir un àtom d'hidrogen al doble enllaç del propilè, que té la seva màxima quantitat. En aquest cas, l'halogen s'unirà al C, que té el nombre mínim d'hidrogen.
El propilè es caracteritza per la combustió a l'oxigen atmosfèric. Com a resultat d'aquesta interacció, s'obtindran dos productes principals: diòxid de carboni, vapor d'aigua.
Quan aquesta substància química s'exposa a agents oxidants forts, com el permanganat de potassi, s'observa la seva decoloració. Entre els productes de la reacció química hi haurà un alcohol dihídric (glicol).
Producció de propilè
Tots els mètodes es poden dividir en dos grups principals: laboratori, industrial. En condicions de laboratori, el propilè es pot obtenir separant l'halogenur d'hidrogen de l'haloalquil original exposant-los a una solució alcohòlica d'hidròxid de sodi.
El propilè es forma per la hidrogenació catalítica del propino. En condicions de laboratori, aquesta substància es pot obtenir per deshidratació de propanol-1. En aquesta reacció química, s'utilitzen àcid fosfòric o sulfúric, òxid d'alumini com a catalitzadors.
Com es produeix el propilè en grans volums? A causa del fet que aquesta substància química és rara a la natura, s'han desenvolupat opcions industrials per a la seva producció. El més comú és l'aïllament de l'alquen dels productes derivats del petroli.
Per exemple, el petroli cru s'esquerda en un llit fluiditzat especial. El propilè s'obté per piròlisi de la fracció de la gasolina. ATactualment, l'alquè també està aïllat del gas associat, els productes gasosos de la cocització del carbó.
Hi ha diverses opcions per a la piròlisi de propilè:
- en forns de tubs;
- en un reactor amb un refrigerant de quars;
- procés de Lavrovsky;
- piròlisi autotèrmica segons el mètode Barthlome.
Entre les tecnologies industrials provades, també cal destacar la deshidrogenació catalítica d'hidrocarburs saturats.
Aplicació
El propilè té una varietat d'aplicacions i, per tant, es produeix a gran escala a la indústria. Aquest hidrocarbur insaturat deu la seva aparença al treball de Natta. A mitjans del segle XX, va desenvolupar la tecnologia de polimerització mitjançant el sistema catalític Ziegler.
Natta va poder obtenir un producte estereoregular, que va anomenar isotàctic, ja que en l'estructura els grups metil estaven situats en un costat de la cadena. A causa d'aquest tipus d'"embalatge" de molècules de polímer, la substància polimèrica resultant té unes característiques mecàniques excel·lents. El polipropilè s'utilitza per fabricar fibres sintètiques i es demana com a massa plàstica.
Aproximadament el deu per cent de propilè de petroli es consumeix per produir el seu òxid. Fins a mitjans del segle passat, aquesta substància orgànica s'obtenia pel mètode de la clorhidrina. La reacció va procedir mitjançant la formació del producte intermedi propilè clorhidrina. Aquesta tecnologia té certs desavantatges, que estan associats a l'ús de clor i cal apagada cars.
En els nostres temps, aquesta tecnologia ha estat substituïda pel procés de chalcone. Es basa en la interacció química del propè amb els hidroperòxids. L'òxid de propilè s'utilitza en la síntesi de propilenglicol, que s'utilitza en la fabricació d'escumes de poliuretà. Considerats com a excel·lents materials d'amortiment, s'utilitzen per fabricar embalatges, catifes, mobles, materials d'aïllament tèrmic, líquids absorbents i materials de filtre.
A més, entre les principals aplicacions del propilè, cal esmentar la síntesi de l'acetona i l'alcohol isopropílic. L'alcohol isopropílic, en ser un excel·lent dissolvent, es considera un producte químic valuós. A principis del segle XX, aquest producte orgànic s'obtenia pel mètode de l'àcid sulfúric.
A més, s'ha desenvolupat la tecnologia d'hidratació directa de propè amb la introducció de catalitzadors àcids a la barreja de reacció. Aproximadament la meitat de tot el propanol produït es gasta en la síntesi d'acetona. Aquesta reacció implica l'eliminació d'hidrogen, es realitza a 380 graus centígrads. Els catalitzadors d'aquest procés són zinc i coure.
Entre els usos importants del propilè, la hidroformilació ocupa un lloc especial. El propè s'utilitza per produir aldehids. L'oxisíntesi s'utilitza al nostre país des de mitjans del segle passat. Actualment, aquesta reacció ocupa un lloc important en la petroquímica. La interacció química del propilè amb el gas de síntesi (una barreja de monòxid de carboni i hidrogen) a una temperatura de 180 graus, un catalitzador d'òxid de cob alt i una pressió de 250 atmosferes, s'observa la formació de dos aldehids. Un té una estructura normal, el segon té una corbacadena de carboni.
Immediatament després del descobriment d'aquest procés tecnològic, va ser aquesta reacció la que es va convertir en objecte d'investigació per a molts científics. Estaven buscant maneres de suavitzar les condicions del seu flux, van intentar reduir el percentatge d'aldehid ramificat a la mescla resultant.
Per a això, es van inventar processos econòmics que impliquen l'ús d' altres catalitzadors. Va ser possible reduir la temperatura, la pressió, augmentar el rendiment d'aldehid lineal.
Com a copolímers s'utilitzen èsters d'àcid acrílic, que també estan associats a la polimerització del propilè. Al voltant del 15 per cent del propè petroquímic s'utilitza com a material de partida per crear acrionitril. Aquest component orgànic és necessari per a la fabricació d'una fibra química valuosa: nitró, la creació de plàstics, la producció de cautxú.
Conclusió
El polipropilè es considera actualment la indústria petroquímica més gran. La demanda d'aquest polímer d' alta qualitat i econòmic està creixent, de manera que gradualment va substituint el polietilè. És indispensable en la creació d'embalatges rígids, plaques, pel·lícules, peces d'automòbil, paper sintètic, cordes, peces de catifes, així com per a la creació d'una varietat d'equips domèstics. A principis del segle XXI, la producció de polipropilè ocupava el segon lloc de la indústria del polímer. Tenint en compte les demandes de diverses indústries, podem concloure que la tendència de producció a gran escala de propilè i etilè continuarà en un futur proper.
