Tlenek propylenu jest jednym z produktów syntezy organicznej. Wielkość zużycia tego związku stale rośnie, gdyż jest on surowcem do otrzymywania cennych produktów chemicznych. Istnieje kilka technologii przemysłowej syntezy tej substancji.
Informacje ogólne
Tlenek propylenu lub tlenek propylenu w normalnych warunkach jest klarowną cieczą o charakterystycznym eterycznym zapachu. Charakteryzuje się reakcjami addycji, co wiąże się z łatwością otwierania w jego strukturze trójczłonowego pierścienia epoksydowego. Dzięki tej właściwości związek ten reaguje z wieloma substancjami i jest jednym z najważniejszych produktów, z którego następnie uzyskuje się wiele innych materiałów.
empiryczny wzór na tlenek propylenu to C3H6O. Synonimy nazwy tego związku to metyloksiran; 1, 2 – tlenek propylenu; 1, 2 - epoksypropan.
Właściwości fizyczne
Główne właściwości fizyczne tej substancji to:
- gęstość (w normalnych warunkach) – 859kg/m3;
- punkt wrzenia - 34,5 °С;
- pojemność cieplna – 1,97 J/(kg∙K);
- wskaźnik załamania światła – 1, 366;
- lepkość dynamiczna (przy 25°С) – 0,28;
- dolna granica palności - 2-21% (objętościowo).
Toksyczność
Substancja należy do drugiej klasy zagrożenia, MPC w wodzie wynosi 0,01 mg/l. Kontakt z tlenkiem propylenu może powodować następujące zaburzenia:
- podrażnienie skóry i błon śluzowych;
- upośledzona koordynacja ruchów;
- zaburzenia krążenia;
- depresja CNS;
- oparzenie rogówki;
- drętwienie;
- przecinek.
Związek ten jest również rakotwórczy, mutagenny i cytotoksyczny.
Właściwości chemiczne
Właściwości chemiczne tlenku propylenu obejmują:
- rozpuszczalność - dobra w większości rozpuszczalników organicznych oraz w wodzie;
- w reakcji z wodą powstaje glikol propylenowy;
- w reakcjach z alkoholami i fenolami otrzymuje się etery glikolowe;
- reakcja z kwasami zawierającymi grupy karboksylowe daje estry (w obecności metali alkalicznych);
- polimeryzacja z udziałem katalizatorów (zasady, alkohole, fenole i inne) prowadzi do powstania tlenku polipropylenu o dużej masie cząsteczkowej.
W przemyśle chemicznym największe znaczenie mają kopolimery z tlenkiem etylenu i glikolem propylenowym. Propylen otrzymuje się w wyniku uwodnienia tlenku propylenu po podgrzaniu do 200 ° C, nadmiarciśnienie 16 atmosfer iw obecności zasad. Produkt końcowy zawiera również około 20% glikolu polipropylenowego.
Aplikacja
Tlenek propylenu jest używany do następujących celów:
- synteza komponentów do żywic poliestrowych, polimerów gumopodobnych i poliuretanu, który jest szeroko stosowany w budownictwie, częściach samochodowych, meblach, produktach sportowych, powłokach, izolacji, przemyśle obuwniczym;
- produkcja rozpuszczalników eteru glikolu propylenowego, smarów i płynów hamulcowych, insektycydów;
- sterylizacja sprzętu medycznego, pakowanych produktów spożywczych;
- produkcja detergentów, emulgatorów i demulgatorów na potrzeby techniczne.
Produkcja
Na skalę przemysłową pozyskiwanie tlenku propylenu odbywa się na kilka sposobów:
- Hipochlorowanie w roztworze kwasu podchlorawego, a następnie zmydlanie chlorohydryny propylenowej i izolacja produktu końcowego (odchlorowodorowanie). Wadą tej metody są drogie surowce (chlor i wapno gaszone), a także powstawanie dużej ilości chlorku wapnia w postaci rozpuszczonej.
- Epoksydacja propylenu wodoronadtlenkiem kumenu. Technologia ta charakteryzuje się wysokim stopniem uzysku produktu (do 99%).
- Jednoczesna synteza styrenu i tlenku propylenu. Ta technika została opanowana w firmie petrochemicznej Nizhnekamskneftekhim. Surowcem jest etylobenzen. Jest utleniany tlenem130°C, po czym otrzymuje się wodoronadtlenek, który reaguje z propylenem. Następnie przeprowadza się odwodnienie metylofenylokarbinolu w obecności dwutlenku tytanu.
- Sposób na nadtlenek. Propylen jest utleniany organicznymi wodoronadtlenkami (metylopropanem i etylobenzenem lub nadtlenkiem tert-butylu). Proces przebiega w temperaturze 100°C i ciśnieniu 20-30 atmosfer, a także w obecności katalizatora – tlenku molibdenu.
Proces NRPO
Od 2000 roku nowa technologia oparta na nadtlenku wodoru (proces HPPO) jest również wykorzystywana do produkcji tlenku propylenu. Opiera się na bezpośrednim utlenianiu propylenu za pomocą H2O2. Wielu naukowców już wcześniej podejmowało próby uzyskania tego produktu w ten sposób, aby uprościć proces, obniżyć koszty produkcji i zmniejszyć liczbę produktów ubocznych, jednak proponowane metody były nieopłacalne i niebezpieczne.
Epoksydację propylenu przeprowadza się w reaktorze, w którym jako rozpuszczalnik stosuje się nadtlenek metanolu z alkoholem metylowym. Jako materiał wyjściowy stosuje się polimerowe lub chemiczne gatunki propylenu. Reakcja zachodzi w katalizatorze stacjonarnym w umiarkowanej temperaturze i podwyższonym ciśnieniu.
Zalety procesu HPPO są następujące:
- kilka produktów ubocznych;
- bez chloru, który jest niebezpiecznym i toksycznym odczynnikiem;
- długa żywotność katalizatora;
- wysoki stopień konwersji (przeniesienie nadtlenku do gotowego produktu) i selektywność reakcji chemicznej;
- podawanie oczyszczonego rozpuszczalnika do recyklingu.
Rosyjscy producenci
W Rosji tlenek propylenu jest produkowany tylko w dwóch przedsiębiorstwach:
- JSC Nizhnekamskneftekhim (z siedzibą w Tatarstanie). Opanowano tutaj 2 technologie - wspólną syntezę С8Н8 i C3H 6 O, a także metoda chlorohydrynowa (mieszanie propylenu z chlorem, uzyskiwanie pośredniej chlorohydryny propylenowej i traktowanie jej mlekiem wapiennym).
- Khimprom (miasto Kemerowo).
Pod względem wyprodukowanej ilości 99% substancji uzyskuje się w pierwszym przedsiębiorstwie.
