Apakah pempolimeran propilena? Apakah ciri-ciri tindak balas kimia ini? Mari cuba cari jawapan terperinci untuk soalan ini.
Ciri-ciri sambungan
Skim tindak balas pempolimeran etilena dan propilena menunjukkan sifat kimia biasa yang dimiliki oleh semua ahli kelas olefin. Kelas ini menerima nama yang luar biasa daripada nama lama minyak yang digunakan dalam pengeluaran kimia. Pada abad ke-18, etilena klorida diperoleh, iaitu bahan cecair berminyak.
Antara ciri semua wakil kelas hidrokarbon alifatik tak tepu, kami perhatikan kehadiran satu ikatan berganda di dalamnya.
Pempolimeran radikal propilena dijelaskan dengan tepat dengan kehadiran ikatan berganda dalam struktur bahan.
Formula am
Untuk semua wakil siri homolog alkena, formula am mempunyai bentuk СpН2p. Jumlah hidrogen yang tidak mencukupi dalam struktur menerangkan keanehan sifat kimia hidrokarbon ini.
Persamaan tindak balas pempolimeran propilenaialah pengesahan langsung tentang kemungkinan terputusnya sambungan sedemikian apabila menggunakan suhu tinggi dan pemangkin.
Radikal tak tepu dipanggil allyl atau propenyl-2. Mengapa mempolimerkan propilena? Produk interaksi ini digunakan untuk mensintesis getah sintetik, yang seterusnya, dalam permintaan dalam industri kimia moden.
Sifat fizikal
Persamaan pempolimeran propilena mengesahkan bukan sahaja bahan kimia, tetapi juga sifat fizikal bahan ini. Propilena ialah bahan gas dengan takat didih dan lebur yang rendah. Wakil kelas alkena ini mempunyai sedikit keterlarutan dalam air.
Sifat kimia
Persamaan tindak balas untuk pempolimeran propilena dan isobutilena menunjukkan bahawa proses berjalan melalui ikatan berganda. Alkena bertindak sebagai monomer, dan hasil akhir interaksi tersebut ialah polipropilena dan poliisobutilena. Ikatan karbon-karbonlah yang akan dimusnahkan semasa interaksi sedemikian, dan akhirnya struktur yang sepadan akan terbentuk.
Pada ikatan berganda, ikatan ringkas baharu terbentuk. Bagaimanakah pempolimeran propilena diteruskan? Mekanisme proses ini adalah serupa dengan proses yang berlaku dalam semua wakil lain dari kelas hidrokarbon tak tepu ini.
Tindak balas pempolimeran propilena melibatkan beberapa pilihankebocoran. Dalam kes pertama, proses itu dijalankan dalam fasa gas. Mengikut pilihan kedua, tindak balas berlaku dalam fasa cecair.
Selain itu, pempolimeran propilena juga diteruskan mengikut beberapa proses lapuk yang melibatkan penggunaan hidrokarbon cecair tepu sebagai medium tindak balas.
Teknologi moden
Pempolimeran propilena secara pukal menggunakan teknologi Spheripol ialah gabungan reaktor buburan untuk penghasilan homopolimer. Proses ini melibatkan penggunaan reaktor fasa gas dengan katil pseudo-cecair untuk mencipta kopolimer blok. Dalam kes ini, tindak balas pempolimeran propilena melibatkan penambahan pemangkin serasi tambahan pada peranti, serta pra-pempolimeran.
Ciri Proses
Teknologi ini melibatkan pencampuran komponen dalam peranti khas yang direka untuk transformasi awal. Selanjutnya, campuran ini ditambah pada reaktor pempolimeran gelung, di mana kedua-dua hidrogen dan propilena terpakai masuk.
Reaktor beroperasi pada suhu antara 65 hingga 80 darjah Celsius. Tekanan dalam sistem tidak melebihi 40 bar. Reaktor, yang disusun secara bersiri, digunakan dalam loji yang direka bentuk untuk pengeluaran produk polimer volum tinggi.
Larutan polimer dikeluarkan daripada reaktor kedua. Pempolimeran propilena melibatkan pemindahan larutan ke degasser bertekanan. Di sini, penyingkiran homopolimer serbuk daripada monomer cecair dijalankan.
Pengeluaran kopolimer blok
Persamaan pempolimeran propilena CH2 =CH - CH3 dalam keadaan ini mempunyai mekanisme aliran standard, terdapat perbezaan hanya dalam keadaan proses. Bersama-sama dengan propilena dan etena, serbuk daripada degasser pergi ke reaktor fasa gas yang beroperasi pada suhu kira-kira 70 darjah Celsius dan tekanan tidak lebih daripada 15 bar.
Kopolimer blok, selepas dikeluarkan daripada reaktor, masukkan sistem khas untuk mengeluarkan serbuk polimer daripada monomer.
Pempolimeran propilena dan butadiena tahan hentaman membolehkan penggunaan reaktor fasa gas kedua. Ia membolehkan anda meningkatkan tahap propilena dalam polimer. Di samping itu, adalah mungkin untuk menambah bahan tambahan pada produk siap, penggunaan granulasi, yang meningkatkan kualiti produk yang dihasilkan.
Kekhususan pempolimeran alkena
Terdapat beberapa perbezaan antara pembuatan polietilena dan polipropilena. Persamaan pempolimeran propilena menjelaskan bahawa rejim suhu yang berbeza dimaksudkan. Di samping itu, beberapa perbezaan wujud pada peringkat akhir rantaian teknologi, serta dalam bidang penggunaan produk akhir.
Peroksida digunakan untuk resin yang mempunyai sifat reologi yang sangat baik. Ia mempunyai tahap aliran cair yang meningkat, sifat fizikal yang serupa dengan bahan yang mempunyai kadar aliran yang rendah.
Resin,mempunyai sifat reologi yang sangat baik, digunakan dalam proses pengacuan suntikan, serta dalam hal pembuatan gentian.
Untuk meningkatkan ketelusan dan kekuatan bahan polimer, pengeluar cuba menambah bahan tambahan penghabluran khas pada campuran tindak balas. Sebahagian daripada bahan lutsinar polipropilena secara beransur-ansur digantikan oleh bahan lain dalam bidang pengacuan dan tuangan tiupan.
Ciri pempolimeran
Pempolimeran propilena dengan kehadiran karbon teraktif berjalan lebih cepat. Pada masa ini, kompleks pemangkin karbon dengan logam peralihan digunakan, berdasarkan kapasiti penjerapan karbon. Hasil pempolimeran ialah produk dengan prestasi cemerlang.
Parameter utama proses pempolimeran ialah kadar tindak balas, serta berat molekul dan komposisi stereoisomer polimer. Sifat fizikal dan kimia pemangkin, medium pempolimeran, tahap ketulenan komponen sistem tindak balas juga penting.
Polimer linear diperoleh kedua-duanya dalam fasa homogen dan dalam fasa heterogen, apabila ia berkaitan dengan etilena. Sebabnya ialah ketiadaan isomer spatial dalam bahan ini. Untuk mendapatkan polipropilena isotaktik, mereka cuba menggunakan pepejal titanium klorida, serta sebatian organoaluminum.
Apabila menggunakan kompleks yang terserap pada titanium klorida kristal (3), adalah mungkin untuk mendapatkan produk dengan ciri yang diingini. Keteraturan kekisi sokongan bukanlah faktor yang mencukupi untukpemerolehan stereospesifikasi tinggi oleh pemangkin. Contohnya, jika titanium iodida (3) dipilih, lebih banyak polimer ataktik diperoleh.
Komponen pemangkin yang dianggap mempunyai watak Lewis, oleh itu, ia dikaitkan dengan pemilihan medium. Medium yang paling berfaedah ialah penggunaan hidrokarbon lengai. Oleh kerana titanium (5) klorida ialah penjerap aktif, hidrokarbon alifatik biasanya dipilih. Bagaimanakah pempolimeran propilena diteruskan? Formula produk ialah (-CH2-CH2-CH2-)p. Algoritma tindak balas itu sendiri adalah serupa dengan perjalanan tindak balas dalam wakil lain siri homolog ini.
Interaksi kimia
Mari kita analisa pilihan interaksi utama untuk propilena. Memandangkan terdapat ikatan berganda dalam strukturnya, tindak balas utama diteruskan dengan tepat dengan pemusnahannya.
Halogenasi berlaku pada suhu biasa. Di tapak pecahnya ikatan kompleks, penambahan halogen tanpa halangan berlaku. Hasil daripada interaksi ini, sebatian terhalogen terbentuk. Bahagian yang paling sukar ialah iodisasi. Brominasi dan pengklorinan berlangsung tanpa syarat tambahan dan kos tenaga. Pengfluorinan propilena adalah meletup.
Tindak balas penghidrogenan melibatkan penggunaan pemecut tambahan. Platinum dan nikel bertindak sebagai pemangkin. Hasil daripada interaksi kimia propilena dengan hidrogen, propana terbentuk - wakil kelas hidrokarbon tepu.
Penghidratan (penambahan air)dijalankan mengikut peraturan V. V. Markovnikov. Intipatinya adalah untuk melekatkan atom hidrogen pada ikatan berganda propilena, yang mempunyai jumlah maksimumnya. Dalam kes ini, halogen akan melekat pada C itu, yang mempunyai bilangan hidrogen minimum.
Propilena dicirikan oleh pembakaran dalam oksigen atmosfera. Hasil daripada interaksi ini, dua produk utama akan diperoleh: karbon dioksida, wap air.
Apabila bahan kimia ini terdedah kepada agen pengoksidaan yang kuat, seperti kalium permanganat, perubahan warnanya diperhatikan. Antara hasil tindak balas kimia ialah alkohol dihidrik (glikol).
Pengeluaran propilena
Semua kaedah boleh dibahagikan kepada dua kumpulan utama: makmal, perindustrian. Di bawah keadaan makmal, propilena boleh diperolehi dengan memisahkan hidrogen halida daripada haloalkil asal dengan mendedahkannya kepada larutan alkohol natrium hidroksida.
Propilena dibentuk oleh penghidrogenan pemangkin propina. Di bawah keadaan makmal, bahan ini boleh didapati dengan penyahhidratan propanol-1. Dalam tindak balas kimia ini, asid fosforik atau sulfurik, aluminium oksida digunakan sebagai pemangkin.
Bagaimanakah propilena dihasilkan dalam jumlah yang besar? Oleh kerana bahan kimia ini jarang berlaku, pilihan perindustrian untuk pengeluarannya telah dibangunkan. Yang paling biasa ialah pengasingan alkena daripada produk petroleum.
Sebagai contoh, minyak mentah retak di dalam katil terbendalir khas. Propilena diperoleh dengan pirolisis pecahan petrol. ATpada masa ini, alkena juga diasingkan daripada gas yang berkaitan, produk gas daripada coking arang batu.
Terdapat pelbagai pilihan untuk pirolisis propilena:
- dalam relau tiub;
- dalam reaktor menggunakan penyejuk kuarza;
- Proses Lavrovsky;
- pirolisis autoterma mengikut kaedah Barthlome.
Antara teknologi perindustrian yang terbukti, penyahhidrogenan pemangkin hidrokarbon tepu juga perlu diberi perhatian.
Permohonan
Propilena mempunyai pelbagai aplikasi, dan oleh itu dihasilkan secara besar-besaran dalam industri. Hidrokarbon tak tepu ini berhutang penampilannya dengan kerja Natta. Pada pertengahan abad kedua puluh, beliau membangunkan teknologi pempolimeran menggunakan sistem pemangkin Ziegler.
Natta dapat memperoleh produk stereoregular, yang dipanggilnya isotactic, kerana dalam struktur kumpulan metil terletak pada satu sisi rantai. Oleh kerana jenis "pembungkusan" molekul polimer ini, bahan polimer yang terhasil mempunyai ciri mekanikal yang sangat baik. Polipropilena digunakan untuk membuat gentian sintetik, dan dalam permintaan sebagai jisim plastik.
Kira-kira sepuluh peratus propilena petroleum digunakan untuk menghasilkan oksidanya. Sehingga pertengahan abad yang lalu, bahan organik ini diperoleh dengan kaedah klorohidrin. Tindak balas diteruskan melalui pembentukan propilena klorohidrin produk perantaraan. Teknologi ini mempunyai kelemahan tertentu, yang dikaitkan dengan penggunaan klorin yang mahal dan kapur slaked.
Pada zaman kita, teknologi ini telah digantikan dengan proses chalcone. Ia berdasarkan interaksi kimia propena dengan hidroperoksida. Propilena oksida digunakan dalam sintesis propilena glikol, yang digunakan dalam pembuatan buih poliuretana. Dianggap sebagai bahan kusyen yang sangat baik, ia digunakan untuk membuat pembungkusan, permaidani, perabot, bahan penebat haba, cecair penyerap dan bahan penapis.
Selain itu, antara aplikasi utama propilena, adalah perlu untuk menyebut sintesis aseton dan isopropil alkohol. Isopropil alkohol, sebagai pelarut yang sangat baik, dianggap sebagai produk kimia yang berharga. Pada awal abad kedua puluh, produk organik ini diperoleh dengan kaedah asid sulfurik.
Selain itu, teknologi penghidratan langsung propena dengan pengenalan pemangkin asid ke dalam campuran tindak balas telah dibangunkan. Kira-kira separuh daripada semua propanol yang dihasilkan dibelanjakan untuk sintesis aseton. Tindak balas ini melibatkan penyingkiran hidrogen, dijalankan pada 380 darjah Celsius. Pemangkin dalam proses ini ialah zink dan kuprum.
Antara kegunaan penting propilena, hidroformilasi menduduki tempat yang istimewa. Propena digunakan untuk menghasilkan aldehid. Oxysynthesis telah digunakan di negara kita sejak pertengahan abad yang lalu. Pada masa ini, tindak balas ini menduduki tempat penting dalam petrokimia. Interaksi kimia propilena dengan gas sintesis (campuran karbon monoksida dan hidrogen) pada suhu 180 darjah, pemangkin kob alt oksida dan tekanan 250 atmosfera, pembentukan dua aldehid diperhatikan. Satu mempunyai struktur biasa, yang kedua mempunyai melengkungrantai karbon.
Sejurus selepas penemuan proses teknologi ini, reaksi inilah yang menjadi objek kajian ramai saintis. Mereka sedang mencari cara untuk melembutkan keadaan alirannya, cuba mengurangkan peratusan aldehid bercabang dalam campuran yang terhasil.
Untuk ini, proses ekonomi dicipta yang melibatkan penggunaan pemangkin lain. Ia adalah mungkin untuk mengurangkan suhu, tekanan, meningkatkan hasil aldehid linear.
Ester asid akrilik, yang juga dikaitkan dengan pempolimeran propilena, digunakan sebagai kopolimer. Kira-kira 15 peratus daripada propena petrokimia digunakan sebagai bahan permulaan untuk mencipta acrionitrile. Komponen organik ini diperlukan untuk pembuatan gentian kimia yang berharga - nitron, penciptaan plastik, pengeluaran getah.
Kesimpulan
Polypropylene kini dianggap sebagai industri petrokimia terbesar. Permintaan untuk polimer berkualiti tinggi dan murah ini semakin meningkat, jadi ia secara beransur-ansur menggantikan polietilena. Ia amat diperlukan dalam penciptaan pembungkusan tegar, plat, filem, bahagian automotif, kertas sintetik, tali, bahagian permaidani, serta untuk penciptaan pelbagai peralatan rumah tangga. Pada awal abad kedua puluh satu, pengeluaran polipropilena menduduki tempat kedua dalam industri polimer. Dengan mengambil kira permintaan pelbagai industri, kita boleh membuat kesimpulan bahawa trend pengeluaran propilena dan etilena secara besar-besaran akan berterusan dalam masa terdekat.
