Phản ứng trùng hợp của propylen là gì? Đặc điểm của phản ứng hoá học này là gì? Chúng ta hãy cố gắng tìm câu trả lời chi tiết cho những câu hỏi này.
Đặc điểm của các kết nối
Sơ đồ phản ứng trùng hợp etilen và propylen thể hiện các tính chất hóa học điển hình mà tất cả các thành viên của lớp olefin đều có. Lớp này nhận được một cái tên bất thường như vậy từ tên cũ của dầu được sử dụng trong sản xuất hóa chất. Vào thế kỷ 18, người ta thu được etylen clorua, là một chất lỏng có dầu.
Trong số các đặc điểm của tất cả các đại diện của nhóm hydrocacbon béo không no, chúng tôi lưu ý đến sự hiện diện của một liên kết đôi trong chúng.
Sự trùng hợp gốc của propylen được giải thích một cách chính xác là do sự hiện diện của một liên kết đôi trong cấu trúc của chất.
Công thức chung
Với tất cả các đại diện thuộc dãy đồng đẳng của anken, công thức chung có dạng СpН2p. Việc không đủ số lượng hydrogens trong cấu trúc giải thích tính chất đặc biệt của các tính chất hóa học của các hydrocacbon này.
Phương trình phản ứng trùng hợp propylenlà xác nhận trực tiếp về khả năng đứt kết nối như vậy khi sử dụng nhiệt độ cao và chất xúc tác.
Gốc không no được gọi là allyl hoặc propenyl-2. Tại sao phải trùng hợp propylen? Sản phẩm của sự tương tác này được sử dụng để tổng hợp cao su tổng hợp, do đó, loại cao su này đang được yêu cầu trong ngành công nghiệp hóa chất hiện đại.
Tính chất vật lý
Phương trình trùng hợp propylen không chỉ khẳng định tính chất hóa học mà còn xác nhận các tính chất vật lý của chất này. Propylen là chất khí có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy thấp. Đại diện của lớp anken này có khả năng hòa tan nhẹ trong nước.
Tính chất hóa học
Phương trình phản ứng trùng hợp của propylen và isobutylen cho thấy rằng các quá trình diễn ra thông qua một liên kết đôi. Anken hoạt động như monome, và sản phẩm cuối cùng của sự tương tác như vậy sẽ là polypropylene và polyisobutylen. Đó là liên kết carbon-carbon sẽ bị phá hủy trong quá trình tương tác như vậy, và cuối cùng các cấu trúc tương ứng sẽ được hình thành.
Tại liên kết đôi, các liên kết đơn giản mới được hình thành. Quá trình trùng hợp propylen tiến hành như thế nào? Cơ chế của quá trình này tương tự như quá trình xảy ra ở tất cả các đại diện khác của nhóm hydrocacbon không no này.
Phản ứng trùng hợp propylen bao gồm một số lựa chọnrò rỉ. Trong trường hợp đầu tiên, quá trình được thực hiện trong pha khí. Theo phương án thứ hai, phản ứng diễn ra trong pha lỏng.
Ngoài ra, quá trình trùng hợp propylene cũng tiến hành theo một số quy trình lỗi thời liên quan đến việc sử dụng hydrocacbon lỏng bão hòa làm môi trường phản ứng.
Công nghệ hiện đại
Polyme hóa propylene hàng loạt bằng công nghệ Spheripol là sự kết hợp của lò phản ứng dạng bùn để sản xuất homopolyme. Quá trình này bao gồm việc sử dụng lò phản ứng pha khí với lớp giả lỏng để tạo ra đồng trùng hợp khối. Trong trường hợp này, phản ứng trùng hợp propylen liên quan đến việc bổ sung các chất xúc tác tương thích bổ sung vào thiết bị, cũng như tiền trùng hợp.
Tính năng của Quy trình
Công nghệ liên quan đến việc trộn các thành phần trong một thiết bị đặc biệt được thiết kế để biến đổi sơ bộ. Hơn nữa, hỗn hợp này được thêm vào các lò phản ứng trùng hợp mạch vòng, nơi cả hydro và propylene đã qua sử dụng đều đi vào.
Lò phản ứng hoạt động ở nhiệt độ từ 65 đến 80 độ C. Áp suất trong hệ thống không vượt quá 40 bar. Các lò phản ứng, được sắp xếp theo chuỗi, được sử dụng trong các nhà máy được thiết kế để sản xuất khối lượng lớn các sản phẩm polyme.
Dung dịch polyme được lấy ra khỏi bình phản ứng thứ hai. Quá trình trùng hợp propylen liên quan đến việc chuyển dung dịch sang bộ khử khí có áp suất. Tại đây, quá trình loại bỏ homopolymer dạng bột khỏi monome lỏng được thực hiện.
Sản xuất copolyme khối
Phương trình trùng hợp propylen CH2 =CH - CH3 trong trường hợp này có cơ chế chảy tiêu chuẩn, chỉ có sự khác biệt về điều kiện của quá trình. Cùng với propylen và etilen, bột từ bộ khử khí đi đến lò phản ứng pha khí hoạt động ở nhiệt độ khoảng 70 độ C và áp suất không quá 15 bar.
Các copolyme khối, sau khi được lấy ra khỏi lò phản ứng, đi vào một hệ thống đặc biệt để loại bỏ bột polyme khỏi monome.
Phản ứng trùng hợp propylene và butadien chống va đập cho phép sử dụng lò phản ứng pha khí thứ hai. Nó cho phép bạn tăng mức propylene trong polyme. Ngoài ra, có thể thêm phụ gia vào thành phẩm, sử dụng tạo hạt, giúp cải thiện chất lượng của thành phẩm.
Tính đặc trưng của phản ứng trùng hợp của anken
Có một số khác biệt giữa việc sản xuất polyethylene và polypropylene. Phương trình trùng hợp propylen làm rõ rằng một chế độ nhiệt độ khác được dự định. Ngoài ra, một số khác biệt tồn tại trong giai đoạn cuối cùng của dây chuyền công nghệ, cũng như trong các lĩnh vực sử dụng sản phẩm cuối cùng.
Peroxide được sử dụng cho các loại nhựa có đặc tính lưu biến tuyệt vời. Chúng có mức độ chảy nóng chảy tăng lên, các tính chất vật lý tương tự như những vật liệu có tốc độ chảy thấp.
Nhựa,có đặc tính lưu biến tuyệt vời, được sử dụng trong quá trình ép phun, cũng như trong trường hợp sản xuất sợi.
Để tăng độ trong suốt và độ bền của vật liệu polyme, các nhà sản xuất đang cố gắng thêm các chất phụ gia kết tinh đặc biệt vào hỗn hợp phản ứng. Một phần của vật liệu trong suốt bằng polypropylene đang dần được thay thế bằng các vật liệu khác trong lĩnh vực thổi và đúc.
Tính năng của quá trình trùng hợp
Quá trình trùng hợp propylene với sự có mặt của than hoạt tính diễn ra nhanh hơn. Hiện nay người ta sử dụng phức chất xúc tác của cacbon với kim loại chuyển tiếp, dựa trên khả năng hấp phụ của cacbon. Kết quả của quá trình trùng hợp là một sản phẩm có hiệu suất tuyệt vời.
Các thông số chính của quá trình trùng hợp là tốc độ phản ứng, cũng như khối lượng phân tử và thành phần đồng phân lập thể của polyme. Bản chất vật lý và hóa học của chất xúc tác, môi trường trùng hợp, mức độ tinh khiết của các thành phần của hệ phản ứng cũng rất quan trọng.
Một polyme mạch thẳng thu được cả trong pha đồng nhất và pha không đồng nhất, khi nó tác dụng với etylen. Lý do là sự vắng mặt của các đồng phân không gian trong chất này. Để thu được polypropylene isotactic, họ cố gắng sử dụng titan clorua rắn, cũng như các hợp chất nhôm hữu cơ.
Khi sử dụng phức chất hấp phụ trên titan clorua tinh thể (3), có thể thu được sản phẩm với các đặc tính mong muốn. Tính đều đặn của mạng lưới hỗ trợ không phải là một yếu tố đủ đểthu được độ đặc hiệu âm thanh nổi cao nhờ chất xúc tác. Ví dụ: nếu chọn titan iodua (3), thì sẽ thu được nhiều polyme atactic hơn.
Các thành phần xúc tác được xem xét có đặc tính Lewis, do đó, chúng liên quan đến việc lựa chọn môi trường. Môi trường thuận lợi nhất là sử dụng các hydrocacbon trơ. Vì titan (5) clorua là một chất hấp phụ hoạt động, các hydrocacbon béo thường được chọn. Quá trình trùng hợp propylen tiến hành như thế nào? Công thức sản phẩm là (-CH2-CH2-CH2-) p. Bản thân thuật toán phản ứng tương tự như quy trình của phản ứng trong các đại diện khác của chuỗi tương đồng này.
Tương tác hóa học
Hãy phân tích các tùy chọn tương tác chính đối với propylene. Xem xét rằng có một liên kết đôi trong cấu trúc của nó, các phản ứng chính diễn ra chính xác với sự phá hủy của nó.
Halogenation tiến hành ở nhiệt độ bình thường. Tại vị trí đứt gãy liên kết phức, sự cộng halogen không bị cản trở xảy ra. Kết quả của sự tương tác này, một hợp chất dihalogenated được hình thành. Phần khó nhất là i-ốt hóa. Quá trình brom hóa và clo hóa được tiến hành mà không cần điều kiện bổ sung và chi phí năng lượng. Propylene flo hóa là chất nổ.
Phản ứng hydro hóa liên quan đến việc sử dụng một chất xúc tiến bổ sung. Bạch kim và niken đóng vai trò là chất xúc tác. Là kết quả của sự tương tác hóa học của propylene với hydro, propan được hình thành - một đại diện của nhóm hydrocacbon no.
Hydrat hóa (bổ sung nước)được thực hiện theo quy luật V. V. Markovnikov. Bản chất của nó là gắn một nguyên tử hydro vào liên kết đôi của propylen, liên kết này có số lượng cực đại. Trong trường hợp này, halogen sẽ gắn vào C đó, có số hiđro tối thiểu.
Propylene được đặc trưng bởi sự cháy trong oxy trong khí quyển. Kết quả của sự tương tác này, hai sản phẩm chính sẽ thu được: carbon dioxide, hơi nước.
Khi hóa chất này tiếp xúc với các chất oxy hóa mạnh, chẳng hạn như thuốc tím, sự đổi màu của nó sẽ được quan sát thấy. Trong số các sản phẩm của phản ứng hóa học sẽ có một rượu dihydric (glycol).
Sản xuất propylene
Tất cả các phương pháp có thể được chia thành hai nhóm chính: phòng thí nghiệm, công nghiệp. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, có thể thu được propylen bằng cách tách hydro halogenua khỏi haloalkyl ban đầu bằng cách cho chúng tiếp xúc với dung dịch cồn natri hydroxit.
Propylen được tạo thành do xúc tác quá trình hydro hóa propyne. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, chất này có thể thu được bằng cách khử nước của propanol-1. Trong phản ứng hóa học này, axit photphoric hoặc axit sunfuric, nhôm oxit được sử dụng làm chất xúc tác.
propylene được sản xuất với khối lượng lớn như thế nào? Do hóa chất này rất hiếm trong tự nhiên nên các phương án công nghiệp để sản xuất nó đã được phát triển. Phổ biến nhất là phân lập anken từ các sản phẩm dầu mỏ.
Ví dụ, dầu thô bị nứt trong tầng sôi đặc biệt. Propylen thu được bằng cách nhiệt phân phần xăng. TẠIhiện nay, anken cũng được phân lập từ khí đồng hành, các sản phẩm khí của quá trình luyện than.
Có nhiều lựa chọn khác nhau để nhiệt phân propylene:
- trong lò ống;
- trong lò phản ứng sử dụng chất làm mát thạch anh;
- quy trình Lavrovsky;
- nhiệt phân tự động theo phương pháp Barthlome.
Trong số các công nghệ công nghiệp đã được chứng minh, quá trình khử hydro bằng xúc tác của hydrocacbon bão hòa cũng cần được lưu ý.
Đơn
Propylene có nhiều ứng dụng khác nhau, do đó được sản xuất trên quy mô lớn trong ngành công nghiệp. Hiđrocacbon không no này có được nhờ công của Natta. Vào giữa thế kỷ 20, ông đã phát triển công nghệ trùng hợp sử dụng hệ thống xúc tác Ziegler.
Natta đã có thể thu được một sản phẩm lập thể, mà ông gọi là chất đồng vị, vì trong cấu trúc, các nhóm metyl nằm ở một phía của chuỗi. Do loại "bao bì" này của các phân tử polyme, chất polyme tạo thành có các đặc tính cơ học tuyệt vời. Polypropylene được sử dụng để sản xuất sợi tổng hợp và có nhu cầu như một khối nhựa.
Khoảng 10% propylene dầu mỏ được tiêu thụ để sản xuất oxit của nó. Cho đến giữa thế kỷ trước, người ta thu được chất hữu cơ này bằng phương pháp chlorohydrin. Phản ứng tiến hành thông qua sự hình thành sản phẩm trung gian propylene chlorohydrin. Công nghệ này có một số nhược điểm nhất định, liên quan đến việc sử dụng clo và vôi tôi đắt tiền.
Trong thời đại của chúng tôi, công nghệ này đã được thay thế bằng quy trình chalcone. Nó dựa trên sự tương tác hóa học của propen với hydroperoxit. Propylene oxide được sử dụng trong quá trình tổng hợp propylene glycol, được sử dụng trong sản xuất bọt polyurethane. Được coi là vật liệu đệm tuyệt vời, chúng được sử dụng để làm bao bì, thảm, đồ nội thất, vật liệu cách nhiệt, chất lỏng hấp thụ và vật liệu lọc.
Ngoài ra, trong số những ứng dụng chính của propylen, phải kể đến việc tổng hợp axeton và isopropyl alcohol. Isopropyl alcohol, là một dung môi tuyệt vời, được coi là một sản phẩm hóa học có giá trị. Vào đầu thế kỷ 20, sản phẩm hữu cơ này thu được bằng phương pháp axit sunfuric.
Ngoài ra, công nghệ hydrat hóa trực tiếp propen với việc đưa chất xúc tác axit vào hỗn hợp phản ứng đã được phát triển. Khoảng một nửa tổng lượng propanol được sản xuất được dành cho quá trình tổng hợp axeton. Phản ứng này liên quan đến việc loại bỏ hydro, được thực hiện ở 380 độ C. Các chất xúc tác trong quá trình này là kẽm và đồng.
Trong số các ứng dụng quan trọng của propylene, hydroformyl hóa chiếm một vị trí đặc biệt. Propen được dùng để sản xuất anđehit. Oxysynthesis đã được sử dụng ở nước ta từ giữa thế kỷ trước. Hiện nay, phản ứng này chiếm một vị trí quan trọng trong hóa dầu. Tương tác hóa học của propylen với khí tổng hợp (hỗn hợp cacbon monoxit và hydro) ở nhiệt độ 180 độ, xúc tác oxit coban và áp suất 250 atm, người ta quan sát thấy sự hình thành của hai anđehit. Một cái có cấu trúc bình thường, cái thứ hai có cấu trúc congchuỗi carbon.
Ngay sau khi phát hiện ra quy trình công nghệ này, chính phản ứng này đã trở thành đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học. Họ đang tìm cách làm dịu các điều kiện của dòng chảy của nó, cố gắng giảm phần trăm của aldehyde phân nhánh trong hỗn hợp thu được.
Đối với điều này, các quy trình kinh tế đã được phát minh liên quan đến việc sử dụng các chất xúc tác khác. Có thể giảm nhiệt độ, áp suất, tăng sản lượng của anđehit mạch thẳng.
Este của axit acrylic, cũng được kết hợp với phản ứng trùng hợp của propylen, được sử dụng làm chất đồng trùng hợp. Khoảng 15% propen hóa dầu được sử dụng làm nguyên liệu ban đầu để tạo ra acrionitril. Thành phần hữu cơ này cần thiết để sản xuất một loại sợi hóa học có giá trị - nitron, tạo ra chất dẻo, sản xuất cao su.
Kết
Polypropylene hiện được coi là ngành công nghiệp hóa dầu lớn nhất. Nhu cầu về loại polyme chất lượng cao và rẻ tiền này ngày càng tăng, vì vậy nó đang dần thay thế polyetylen. Nó không thể thiếu trong việc tạo ra bao bì cứng, tấm, màng, bộ phận ô tô, giấy tổng hợp, dây thừng, bộ phận thảm, cũng như để tạo ra nhiều loại thiết bị gia dụng. Vào đầu thế kỷ XXI, việc sản xuất polypropylene đứng thứ hai trong ngành công nghiệp polymer. Có tính đến nhu cầu của các ngành công nghiệp khác nhau, chúng tôi có thể kết luận rằng xu hướng sản xuất propylene và ethylene quy mô lớn sẽ tiếp tục trong tương lai gần.
