Çfarë është polimerizimi i propilenit? Cilat janë karakteristikat e këtij reaksioni kimik? Le të përpiqemi të gjejmë përgjigje të hollësishme për këto pyetje.
Karakteristikat e lidhjeve
Skemat e reaksionit të polimerizimit të etilenit dhe propilenit demonstrojnë vetitë kimike tipike që kanë të gjithë anëtarët e klasës së olefinave. Kjo klasë mori një emër kaq të pazakontë nga emri i vjetër i vajit të përdorur në prodhimin kimik. Në shekullin e 18-të, u përftua klorur etilen, i cili ishte një substancë e lëngshme vajore.
Ndër veçoritë e të gjithë përfaqësuesve të klasës së hidrokarbureve alifatike të pangopura, vërejmë praninë e një lidhjeje dyfishe në to.
Polimerizimi radikal i propilenit shpjegohet pikërisht nga prania e një lidhjeje të dyfishtë në strukturën e substancës.
Formula e përgjithshme
Për të gjithë përfaqësuesit e serisë homologe të alkeneve, formula e përgjithshme ka formën СpН2p. Sasia e pamjaftueshme e hidrogjeneve në strukturë shpjegon veçantinë e vetive kimike të këtyre hidrokarbureve.
Ekuacioni i reaksionit të polimerizimit të propilenitështë një konfirmim i drejtpërdrejtë i mundësisë së prishjes së një lidhjeje të tillë kur përdoret temperatura e ngritur dhe një katalizator.
Radikali i pangopur quhet alil ose propenil-2. Pse të polimerizohet propileni? Produkti i këtij ndërveprimi përdoret për sintetizimin e gomës sintetike, e cila, nga ana tjetër, është e kërkuar në industrinë moderne kimike.
Vetitë fizike
Ekuacioni i polimerizimit të propilenit konfirmon jo vetëm vetitë kimike, por edhe fizike të kësaj substance. Propileni është një substancë e gaztë me pikë të ulët vlimi dhe shkrirjeje. Ky përfaqësues i klasës së alkeneve ka një tretshmëri të lehtë në ujë.
Vetitë kimike
Ekuacionet e reaksionit për polimerizimin e propilenit dhe izobutilenit tregojnë se proceset zhvillohen përmes një lidhjeje të dyfishtë. Alkenet veprojnë si monomere, dhe produktet përfundimtare të një ndërveprimi të tillë do të jenë polipropileni dhe poliizobutileni. Është lidhja karbon-karbon që do të shkatërrohet gjatë një ndërveprimi të tillë dhe përfundimisht do të formohen strukturat përkatëse.
Në lidhjen dyfishe, formohen lidhje të reja të thjeshta. Si vazhdon polimerizimi i propilenit? Mekanizmi i këtij procesi është i ngjashëm me procesin që ndodh në të gjithë përfaqësuesit e tjerë të kësaj klase të hidrokarbureve të pangopura.
Reagimi i polimerizimit të propilenit përfshin disa opsionerrjedhjet. Në rastin e parë, procesi kryhet në fazën e gazit. Sipas opsionit të dytë, reaksioni zhvillohet në fazën e lëngshme.
Përveç kësaj, polimerizimi i propilenit vazhdon gjithashtu sipas disa proceseve të vjetruara që përfshijnë përdorimin e një hidrokarburi të lëngshëm të ngopur si mjedis reagimi.
Teknologji moderne
Polimerizimi i propilenit në masë duke përdorur teknologjinë Spheripol është një kombinim i një reaktori slurry për prodhimin e homopolimereve. Procesi përfshin përdorimin e një reaktori në fazë gazi me një shtrat pseudo-lëngshëm për të krijuar kopolimerë bllok. Në këtë rast, reaksioni i polimerizimit të propilenit përfshin shtimin e katalizatorëve shtesë të pajtueshëm në pajisje, si dhe parapolimerizimin.
Veçoritë e procesit
Teknologjia përfshin përzierjen e komponentëve në një pajisje speciale të krijuar për transformim paraprak. Më tej, kjo përzierje shtohet në reaktorët e polimerizimit të lakut, ku hyjnë hidrogjeni dhe propileni i shpenzuar.
Reaktorët funksionojnë në temperatura që variojnë nga 65 në 80 gradë Celsius. Presioni në sistem nuk i kalon 40 bar. Reaktorët, të cilët janë të vendosur në seri, përdoren në impiantet e projektuara për prodhimin me vëllim të lartë të produkteve polimer.
Trelucioni i polimerit hiqet nga reaktori i dytë. Polimerizimi i propilenit përfshin transferimin e tretësirës në një degazues nën presion. Këtu kryhet heqja e homopolimerit pluhur nga monomeri i lëngshëm.
Prodhimi i kopolimerëve në bllok
Ekuacioni i polimerizimit të propilenit CH2 =CH - CH3 në këtë situatë ka një mekanizëm standard të rrjedhës, ka dallime vetëm në kushtet e procesit. Së bashku me propilenin dhe etenin, pluhuri nga degazuesi shkon në një reaktor në fazë gazi që funksionon në një temperaturë prej rreth 70 gradë Celsius dhe një presion jo më shumë se 15 bar.
Kopolimerët bllok, pasi hiqen nga reaktori, hyjnë në një sistem të veçantë për heqjen e pluhurit të polimerit nga monomeri.
Polimerizimi i propilenit dhe butadieneve rezistente ndaj goditjes lejon përdorimin e një reaktori të dytë të fazës së gazit. Kjo ju lejon të rrisni nivelin e propilenit në polimer. Përveç kësaj, është e mundur të shtohen aditivë në produktin e përfunduar, përdorimi i granulimit, i cili përmirëson cilësinë e produktit që rezulton.
Specifikiteti i polimerizimit të alkeneve
Ka disa dallime midis prodhimit të polietilenit dhe polipropilenit. Ekuacioni i polimerizimit të propilenit e bën të qartë se synohet një regjim i ndryshëm i temperaturës. Përveç kësaj, ekzistojnë disa dallime në fazën përfundimtare të zinxhirit teknologjik, si dhe në fushat e përdorimit të produkteve përfundimtare.
Peroksidi përdoret për rrëshirat që kanë veti të shkëlqyera reologjike. Ata kanë një nivel të rritur të rrjedhës së shkrirjes, veti fizike të ngjashme me ato materiale që kanë një shkallë të ulët rrjedhjeje.
Rrëshirë,me veti të shkëlqyera reologjike, përdoren në procesin e formimit me injeksion, si dhe në rastin e prodhimit të fibrave.
Për të rritur transparencën dhe forcën e materialeve polimerike, prodhuesit po përpiqen të shtojnë aditivë të veçantë kristalizues në përzierjen e reaksionit. Një pjesë e materialeve transparente të polipropilenit po zëvendësohen gradualisht nga materiale të tjera në fushën e derdhjes me fryrje dhe derdhjes.
Veçoritë e polimerizimit
Polimerizimi i propilenit në prani të karbonit të aktivizuar vazhdon më shpejt. Aktualisht, përdoret një kompleks katalitik i karbonit me një metal kalimtar, bazuar në aftësinë absorbuese të karbonit. Rezultati i polimerizimit është një produkt me performancë të shkëlqyer.
Parametrat kryesorë të procesit të polimerizimit janë shpejtësia e reagimit, si dhe pesha molekulare dhe përbërja stereoizomerike e polimerit. Natyra fizike dhe kimike e katalizatorit, mjedisi i polimerizimit, shkalla e pastërtisë së përbërësve të sistemit të reaksionit janë gjithashtu të rëndësishme.
Një polimer linear përftohet si në një fazë homogjene ashtu edhe në një fazë heterogjene, kur bëhet fjalë për etilenin. Arsyeja është mungesa e izomereve hapësinore në këtë substancë. Për të marrë polipropilen izotaktik, ata përpiqen të përdorin klorur të ngurtë titani, si dhe përbërje organoalumini.
Kur përdorni një kompleks të përthithur në klorur titani kristalor (3), është e mundur të përftohet një produkt me karakteristikat e dëshiruara. Rregullsia e rrjetës mbështetëse nuk është një faktor i mjaftueshëm përpërvetësimi i stereospecifitetit të lartë nga katalizatori. Për shembull, nëse zgjidhet jodidi i titanit (3), përftohet më shumë polimer ataktik.
Përbërësit katalitikë të konsideruar kanë një karakter Lewis, prandaj ato shoqërohen me zgjedhjen e mediumit. Mjeti më i favorshëm është përdorimi i hidrokarbureve inerte. Meqenëse kloruri i titanit (5) është një absorbues aktiv, në përgjithësi zgjidhen hidrokarburet alifatike. Si vazhdon polimerizimi i propilenit? Formula e produktit është (-CH2-CH2-CH2-)fq. Vetë algoritmi i reagimit është i ngjashëm me rrjedhën e reagimit në përfaqësuesit e tjerë të kësaj serie homologe.
Ndërveprim kimik
Le të analizojmë opsionet kryesore të ndërveprimit për propilenin. Duke pasur parasysh se në strukturën e saj ka një lidhje të dyfishtë, reagimet kryesore vazhdojnë pikërisht me shkatërrimin e saj.
Halogjenimi vazhdon në temperaturë normale. Në vendin e këputjes së lidhjes komplekse, ndodh shtimi i papenguar i halogjenit. Si rezultat i këtij ndërveprimi, formohet një përbërje dihalogjene. Pjesa më e vështirë është jodizimi. Brominimi dhe klorifikimi ndodh pa kushte dhe kosto shtesë të energjisë. Fluorizimi i propilenit është shpërthyes.
Reaksioni i hidrogjenizimit përfshin përdorimin e një përshpejtuesi shtesë. Platini dhe nikeli veprojnë si katalizator. Si rezultat i ndërveprimit kimik të propilenit me hidrogjenin, formohet propani - një përfaqësues i klasës së hidrokarbureve të ngopura.
Hidratim (shtim uji)kryhet sipas rregullit të V. V. Markovnikov. Thelbi i tij është të lidhni një atom hidrogjeni në lidhjen e dyfishtë të propilenit, i cili ka sasinë e tij maksimale. Në këtë rast, halogjeni do të bashkohet me atë C, i cili ka numrin minimal të hidrogjenit.
Propileni karakterizohet nga djegia në oksigjenin atmosferik. Si rezultat i këtij ndërveprimi, do të përftohen dy produkte kryesore: dioksidi i karbonit, avujt e ujit.
Kur ky kimik është i ekspozuar ndaj agjentëve të fortë oksidues, si permanganati i kaliumit, vërehet çngjyrosja e tij. Ndër produktet e reaksionit kimik do të jetë një alkool dihidrik (glikol).
Prodhimi i propilenit
Të gjitha metodat mund të ndahen në dy grupe kryesore: laboratorike, industriale. Në kushte laboratorike, propyleni mund të merret duke shkëputur halogjenin e hidrogjenit nga haloalkili origjinal duke i ekspozuar ndaj një tretësire alkoolike të hidroksidit të natriumit.
Propileni formohet nga hidrogjenizimi katalitik i propinës. Në kushte laboratorike, kjo substancë mund të merret nga dehidratimi i propanol-1. Në këtë reaksion kimik, acidi fosforik ose sulfurik, oksidi i aluminit përdoren si katalizator.
Si prodhohet propyleni në vëllime të mëdha? Për shkak të faktit se ky kimikat është i rrallë në natyrë, janë zhvilluar opsione industriale për prodhimin e tij. Më i zakonshmi është izolimi i alkenit nga produktet e naftës.
Për shembull, nafta e papërpunuar plasaritet në një shtrat të posaçëm të lëngshëm. Propileni fitohet nga piroliza e fraksionit të benzinës. ATaktualisht, alkeni është gjithashtu i izoluar nga gazi shoqërues, produktet e gazta të koksit të qymyrit.
Ka opsione të ndryshme për pirolizën e propilenit:
- në furrat me tuba;
- në një reaktor që përdor një ftohës kuarci;
- Procesi Lavrovsky;
- piroliza autotermale sipas metodës Barthlome.
Ndër teknologjitë industriale të dëshmuara, duhet theksuar gjithashtu dehidrogjenimi katalitik i hidrokarbureve të ngopura.
Aplikacion
Propileni ka një sërë aplikimesh, dhe për këtë arsye prodhohet në një shkallë të gjerë në industri. Ky hidrokarbur i pangopur i detyrohet pamjes së tij punës së Natta-s. Në mesin e shekullit të njëzetë, ai zhvilloi teknologjinë e polimerizimit duke përdorur sistemin katalitik Ziegler.
Natta ishte në gjendje të merrte një produkt stereoregular, të cilin ai e quajti izotaktik, pasi në strukturë grupet metil ishin të vendosura në njërën anë të zinxhirit. Për shkak të këtij lloji të "paketimit" të molekulave të polimerit, substanca polimer që rezulton ka karakteristika të shkëlqyera mekanike. Polipropileni përdoret për të bërë fibra sintetike dhe është i kërkuar si masë plastike.
Përafërsisht dhjetë përqind e propilenit të naftës konsumohet për të prodhuar oksidin e tij. Deri në mesin e shekullit të kaluar, kjo substancë organike fitohej me metodën e klorohidrinës. Reaksioni vazhdoi përmes formimit të produktit të ndërmjetëm propilen klorohidrinë. Kjo teknologji ka disavantazhe të caktuara, të cilat lidhen me përdorimin e klorit të shtrenjtë dhe gëlqeres së shuar.
Në kohën tonë, kjo teknologji është zëvendësuar nga procesi i kalkonit. Ai bazohet në ndërveprimin kimik të propenit me hidroperoksidet. Oksidi i propilenit përdoret në sintezën e glikolit të propilenit, i cili përdoret në prodhimin e shkumave poliuretani. Të konsideruara si materiale të shkëlqyera mbrojtëse, ato përdoren për të bërë ambalazhe, qilima, mobilje, materiale termoizoluese, lëngje thithëse dhe materiale filtri.
Përveç kësaj, ndër aplikimet kryesore të propilenit, është e nevojshme të përmendet sinteza e acetonit dhe alkoolit izopropil. Alkooli izopropil, duke qenë një tretës i shkëlqyer, konsiderohet një produkt kimik i vlefshëm. Në fillim të shekullit të njëzetë, ky produkt organik u përftua me metodën e acidit sulfurik.
Përveç kësaj, është zhvilluar teknologjia e hidratimit të drejtpërdrejtë të propenit me futjen e katalizatorëve acidë në përzierjen e reaksionit. Rreth gjysma e të gjithë propanolit të prodhuar shpenzohet për sintezën e acetonit. Ky reagim përfshin eliminimin e hidrogjenit, kryhet në 380 gradë Celsius. Katalizatorët në këtë proces janë zinku dhe bakri.
Ndër përdorimet e rëndësishme të propilenit, hidroformilimi zë një vend të veçantë. Propeni përdoret për të prodhuar aldehide. Oksisinteza është përdorur në vendin tonë që nga mesi i shekullit të kaluar. Aktualisht, ky reagim zë një vend të rëndësishëm në petrokimi. Ndërveprimi kimik i propilenit me gazin e sintezës (një përzierje e monoksidit të karbonit dhe hidrogjenit) në një temperaturë prej 180 gradë, një katalizator oksid kob alti dhe një presion prej 250 atmosferash, vërehet formimi i dy aldehideve. Njëra ka një strukturë normale, e dyta ka një të lakuarzinxhir karboni.
Menjëherë pas zbulimit të këtij procesi teknologjik, ishte ky reagim që u bë objekt kërkimi për shumë shkencëtarë. Ata po kërkonin mënyra për të zbutur kushtet e rrjedhjes së tij, u përpoqën të reduktonin përqindjen e aldehidit të degëzuar në përzierjen që rezulton.
Për këtë, u shpikën procese ekonomike që përfshijnë përdorimin e katalizatorëve të tjerë. Ishte e mundur të zvogëlohej temperatura, presioni, të rritej rendimenti i aldehidit linear.
Esteret e acidit akrilik, të cilët gjithashtu shoqërohen me polimerizimin e propilenit, përdoren si kopolimere. Rreth 15 për qind e propenit petrokimik përdoret si lëndë fillestare për krijimin e akrionitrilit. Ky komponent organik është i nevojshëm për prodhimin e një fije kimike të vlefshme - nitron, krijimin e plastikës, prodhimin e gomës.
Përfundim
Polipropileni konsiderohet aktualisht industria më e madhe petrokimike. Kërkesa për këtë polimer me cilësi të lartë dhe të lirë po rritet, kështu që gradualisht po zëvendëson polietilenin. Është i domosdoshëm në krijimin e ambalazheve të ngurtë, pllakave, filmave, pjesëve të automobilave, letrës sintetike, litarëve, pjesëve të qilimave, si dhe për krijimin e një shumëllojshmërie pajisjesh shtëpiake. Në fillim të shekullit të njëzetë e një, prodhimi i polipropilenit u rendit i dyti në industrinë e polimerit. Duke marrë parasysh kërkesat e industrive të ndryshme, mund të konkludojmë se trendi i prodhimit në shkallë të gjerë të propilenit dhe etilenit do të vazhdojë edhe në të ardhmen e afërt.
