Полимеризация на пропилей: схема, уравнение, формула

Каква е полимеризацията на пропилена? Какви са характеристиките на протичането на тази химическа реакция? Нека се опитаме да намерим подробни отговори на тези въпроси.

Характеристики на съединенията

Реакционните схеми за полимеризация на етилен и пропилей демонстрират типичните химични свойства, които притежават всички членове на класа на олефина. Това необичайно име е дадено на този клас от старото име на маслото, използвано в химическото производство. През 18-и век се получава етиленхлорид, който е маслена течна субстанция.

Сред характеристиките на всички представители на класа на ненаситените алифатни въглеводороди, ние отбелязваме наличието на една двойна връзка в тях.

Радикалната полимеризация на пропилена се обяснява точно чрез наличието на двойна връзка в структурата на веществото.

Общата формула

За всички представители на хомоложната серия алкени с обща формула има формата С_пН_2n. Липсата на водород в структурата обяснява особеността на химичните свойства на тези въглеводороди.

Уравнение реакция пропилей полимеризация е директна потвърждение на прекъсване възможност за такава връзка, когато се използва висока температура и катализатор.

Ненаситеният радикал се нарича алил или пропенил-2. Защо е полимеризацията на пропилена? Продуктът от това взаимодействие се използва за синтез синтетична гума, който от своя страна е в търсенето в съвременната химическа промишленост.

Физични свойства

Полимеризационното уравнение за пропилей потвърждава не само химическите, но и физичните свойства на веществото. Пропиленът е газообразно вещество с ниски температури на кипене и топене. Този представител на алкеновия клас има незначителна водоразтворимост.

Химични свойства

Уравненията за полимеризационната реакция на пропилей и изобутилен показват, че процесите протичат по двойна връзка. Алкените действат като мономери, а крайните продукти от това взаимодействие са полипропилен и полиизобутилен. Това е връзката въглерод-въглерод в това взаимодействие, което ще се разпадне и в крайна сметка ще се формират съответните структури.

Чрез двойната връзка се осъществява образуването на нови прости връзки. Как протича полимеризацията на пропилена? Механизмът на този процес е подобен на процеса, който се случва във всички останали представители на този клас ненаситени въглеводороди.

Реакцията на полимеризация на пропилена включва няколко варианта на просмукване. В първия случай процесът се осъществява в газова фаза. Във втория вариант, реакцията протича в течната фаза.

В допълнение, полимеризацията на пропилена протича също така съгласно някои остарели процеси, включващи използването на наситен течен въглеводород като реакционна среда.

Модерна технология

Полимеризацията на пропилена в масата, съгласно технологията Spheripol, е комбинация от реактор за суспензия за получаване на хомополимери. Процесът включва използването на газ-фазов реактор с псевдо-течен слой за създаване на блок съполимери. В такъв случай полимеризационната реакция на пропилена предполага добавянето на допълнителни съвместими катализатори към устройството, както и предварителната полимеризация.

Функции на процеса

Технологията включва смесване на компоненти в специално устройство, предназначено за преформатиране. Тази смес след това се прибавя към реакторите за полимеризация на електрическата верига, където се захранват както водород, така и отработен пропилей.

Реакторите работят в температурен диапазон от 65 до 80 градуса по Целзий. Налягането в системата не надвишава 40 бара. Реактори, които са подредени в серия, се използват в заводите, предназначени за големи обеми производство на полимери.

От втория реактор се отстранява полимерен разтвор. Полимеризацията на пропилена включва прехвърлянето на разтвора в дегазатор с повишено налягане. Тук праховият хомополимер се отстранява от течния мономер.

Производство на блок съполимери

Полимеризационното уравнение за пропилей СН2= CH-CH3 в тази ситуация има стандартен механизъм на потока, има разлики само в условията на процеса. Заедно с пропилей и етен прах от дегазатор е в реактор за газова фаза, работещ при температура от около 70 градуса по Целзий и налягане от не повече от 15 бара.

Блоковите съполимери след изтеглянето им от реактора влизат в специална система за разделяне от мономера на прахообразния полимер.

Полимеризацията на пропилей и бутадиени от тип устойчив на удар позволява използването на втори реактор с газов фаза. Тя позволява да се повиши нивото на пропилена в полимера. Освен това е възможно да се добавят добавки към крайния продукт, използването на гранулат помага да се подобри качеството на получения продукт.

Специфичност на полимеризацията на алкени

Съществуват известни разлики между производството на полиетилен и полипропилен. Полимеризационното уравнение за пропилей ни позволява да разберем, че се приема различен температурен режим. Освен това има известни различия в крайния етап на производствената верига, както и в областта на употребата на крайните продукти.

Пероксидът се използва за смоли, които имат отлични реологични свойства. Те имат повишено ниво на течливост на топи, сходни физични свойства с тези материали, които имат нисък индекс на добива.

Смоли, които са отлични реологични свойства, се използват в процеса на леене под налягане, както и в случаите на производство на влакна.

За да се увеличи прозрачността и здравината на полимерните материали, производителите се опитват да добавят специални кристализиращи добавки към реакционната смес. Част от полипропиленовите прозрачни материали постепенно се заменя с други материали в областта на формоване чрез раздуване и леене.

Особености на полимеризацията

Полимеризацията на пропилена в присъствието на активен въглен протича по-бързо. Понастоящем се използва каталитичен комплекс от въглерод с преходен метал, базиран на адсорбционния капацитет на въглерода. В резултат на полимеризацията се получава продукт с отлични характеристики.

Основните параметри на полимеризационния процес са: скоростта на реакцията, както и молекулното тегло и стереоизомерния състав на полимера. Физически и химически характер на катализатора, полимеризационната среда и степента на чистота на съставките на реакционната система също са важни.

Линейният полимер се получава както в хомогенната, така и в хетерогенната фаза, когато е етилен. Причината е, че даденото вещество няма пространствени изомери. За да се получи изотактичен полипропилен, се опитайте да използвате твърди титанови хлориди, както и органоалуминиеви съединения.

Когато се използва комплекс, адсорбиран върху кристален титанов хлорид (3), е възможно да се получи продукт с предварително определени характеристики. Редовността на носещата решетка не е достатъчен фактор за катализатора да придобие висока стереоспецифичност. Например, при избора на титанов йодид (3), се наблюдава по-голямо количество атактичен полимер.

Съответните каталитични компоненти имат характер на Lewis и следователно са свързани с избора на средата. Най-благоприятната среда е използването на инертни въглеводороди. Тъй като титанов хлорид (5) е активен адсорбент, обикновено се избират алифатни въглеводороди. Как протича полимеризацията на пропилена? Формулата на продукта има формата (-CH₂-СН₂-СН₂-) n. Алгоритъмът на самата реакция е аналогичен на хода на реакцията в останалите представители на дадената хомоложна серия.

Химично взаимодействие

Нека анализираме основните възможности за взаимодействие на пропилена. Като се има предвид, че в структурата му има двойна връзка, основните реакции протичат точно с нейното унищожаване.

Халогенирането протича при обикновена температура. В точката на прекъсване на сложната комуникация, халогенът е лесно прикрепен. В резултат на това взаимодействие се образува дихалогенно съединение. Най-трудното е йодирането. Бромирането и хлорирането се извършват без допълнителни условия и разходи за енергия. Флуорирането на пропилена продължава с експлозия.

Реакцията на хидрогениране включва използването на допълнителен ускорител. Катализаторът е платина, никел. В резултат на химичното взаимодействие на пропилена с водород се образува пропан - представител на класа на ограничаващите въглеводороди.

Хидратацията (добавяне на вода) се извършва съгласно правилото на В. В. Марковков. Същността му се състои в прикрепването на водородния атом към пропиленовия въглерод, който има своето максимално количество, чрез двойна връзка. В този случай халогенът ще бъде прикрепен към обема С, който има минимален брой водород.

Пропиленът се характеризира с изгаряне на кислород във въздуха. В резултат на това взаимодействие ще бъдат получени два основни продукта: въглероден диоксид, водни пари.

Когато силно окисляващи агенти, като калиев перманганат, действат върху това химично вещество, се наблюдава промяна в цвета. Сред продуктите на химическата реакция е двуосновен алкохол (гликол).

Приготвяне на пропилей

Всички методи могат да бъдат разделени на две основни групи: лабораторни, промишлени. В лабораторията може да получи пропилей с елиминиране на халогеноводород от началната халоалкил, когато са изложени на алкохолен разтвор на натриев хидроксид.

Пропиленът се образува по време на каталитичното хидрогениране на пропина. В лабораторни условия това вещество може да се получи чрез обезводняване на пропанол-1. При тази химическа реакция фосфорната или сярна киселина, алуминиевият оксид се използва като катализатор.

Как се произвежда пропилен в големи обеми? Поради факта, че този химикал рядко се среща в природата, са разработени промишлени варианти на неговата подготовка. Най-често срещаното е отделянето на алкена от рафинираните продукти.

Например се извършва крекинг на суров петрол в специален кипящ слой. Пропиленът се получава чрез пиролиза на бензиновата фракция. В момента алкена се отделя от свързания газ, газообразните продукти от коксуване на въглища.

Има различни възможности за пиролиза за пропилей:

• в тръбни пещи;
• в реактор, използващ кварцов охладител;
• процесът на Лавровски;
• авторомна пиролиза съгласно метода Bartlom.

Сред изчерпаните промишлени технологии е необходимо да се отбележи каталитичната дехидрогенизация на наситените въглеводороди.

приложение

Пропиленът има разнообразни приложения и следователно се произвежда в голям мащаб в индустрията. Появата на този ненаситен въглеводород се дължи на работата на Natta. В средата на ХХ век, използвайки каталитичната система на Зийглър, той развива полимеризационна технология.

Ната успя да получи стереорегулен продукт, който той нарече изотактичен, защото в структурата бяха разположени метилови групи от едната страна на веригата. Благодарение на тази "опаковка" на полимерните молекули полученият полимерен материал има отлични механични характеристики. Полипропилен се използва за производството на синтетични влакна, е в търсенето като пластмасова маса.

Приблизително десет процента от петролния пропилен се консумира, за да произведе своя оксид. До средата на миналия век това органично вещество се получава чрез хлорохидринов метод. Реакцията протича чрез образуване на междинен продукт от пропилей хлорохидрин. Тази технология има някои недостатъци, които са свързани с използването на скъп хлор и хидратирана вар.

В наше време тази технология е заменена от процеса на халкон. Той се основава на химичното взаимодействие на пропена с хидропероксидите. Пропиленоксид се използва в синтеза на пропиленгликоли, който се използва за производство на полиуретанови пени. Те се считат за отлични амортизационни материали, така че те ще създават опаковки, килими, мебели, топлоизолационни материали, сорбиращи течности и филтърни материали.

В допълнение, сред основните приложения на пропилена трябва да се спомене синтезата на ацетон и изопропилов алкохол. Изопропилов алкохол, като отличен разтворител, се счита за ценен химически продукт. В началото на ХХ век този органичен продукт се получава чрез метода на сярна киселина.

В допълнение, технологията на директно хидриране на пропена е разработена с въвеждането на киселинни катализатори в реакционната смес. Около половината от целия произведен пропанол преминава към синтеза на ацетон. Тази реакция включва отделяне на водорода, извършено при 380 градуса по Целзий. Катализаторите в този процес са цинк и мед.

Сред важните приложения на пропилена, хидроформирането заема специално място. Propene се отнася до производството на алдехиди. Оксинсинтезата в нашата страна започва да се използва от средата на миналия век. Понастоящем тази реакция заема важно място в нефтохимическата промишленост. Химичната реакция на пропилей със синтетичен газ (смес от въглероден монооксид и водород) при температура 180 градуса, катализатор на кобалтов оксид и налягане от 250 атмосфери води до образуването на два алдехида. Едната има нормална структура, втората има извита въглеродна верига.

Веднага след откриването на този технологичен процес тази реакция стана обект на научни изследвания за много учени. Те търсят начини за смекчаване на условията в неговия курс, опитват се да намалят процента в получената смес от структура на разклонена алдехидна структура.

За тази цел бяха изобретени икономически процеси, включващи използването на други катализатори. Възможно е да се намали температурата, налягането, да се увеличи добивът на алдехидна линейна структура.

Естери на акриловата киселина, които също са свързани с полимеризацията на пропилена, се използват като съполимери. Около 15% от нефтохимичния пропен се използва като изходен материал за създаване на акринитрил. Този органичен компонент е необходим за производството на ценно химическо влакно - нитрон, създаването на пластмаси, производството на гуми.

заключение

Полипропиленът сега се счита за най-голямото нефтохимическо производство. Търсенето на това качество и евтин полимер нараства, така че постепенно изменя полиетилен. Необходимо е за създаване на твърди опаковки, плочи, филми, автомобилни части, синтетична хартия, въжета, чаршафи, както и за създаване на разнообразие от домакински уреди. В началото на двадесет и първи век производството на полипропилен е вторият по големина в полимерната промишленост. Предвид исканията на различни отрасли, можем да заключим, че в близко бъдеще ще продължи тенденцията за масово производство на пропилей и етилен.