Was ist die Polymerisation von Propylen? Was sind die Merkmale dieser chemischen Reaktion? Versuchen wir, detaillierte Antworten auf diese Fragen zu finden.
Eigenschaften von Verbindungen
Reaktionsschemata der Ethylen- und Propylenpolymerisation demonstrieren die typischen chemischen Eigenschaften, die alle Mitglieder der Olefinklasse haben. Diese Klasse erhielt einen so ungewöhnlichen Namen von dem alten Namen des Öls, das in der chemischen Produktion verwendet wird. Im 18. Jahrhundert wurde Ethylenchlorid gewonnen, eine ölige flüssige Substanz.
Unter den Merkmalen aller Vertreter der Klasse der ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffe bemerken wir das Vorhandensein einer Doppelbindung in ihnen.
Die radikalische Polymerisation von Propylen wird genau durch das Vorhandensein einer Doppelbindung in der Struktur der Substanz erklärt.
Allgemeine Formel
Für alle Vertreter der homologen Reihe von Alkenen hat die allgemeine Formel die Form 'pН2p. Die unzureichende Menge an Wasserstoff in der Struktur erklärt die Besonderheit der chemischen Eigenschaften dieser Kohlenwasserstoffe.
Reaktionsgleichung für die Polymerisation von Propylenist eine direkte Bestätigung der Möglichkeit einer Unterbrechung einer solchen Verbindung, wenn eine erhöhte Temperatur und ein Katalysator verwendet werden.
Das ungesättigte Radikal heißt Allyl oder Propenyl-2. Warum Propylen polymerisieren? Das Produkt dieser Wechselwirkung wird zur Synthese von synthetischem Kautschuk verwendet, der wiederum in der modernen chemischen Industrie gefragt ist.
Physikalische Eigenschaften
Die Propylen-Polymerisationsgleichung bestätigt nicht nur die chemischen, sondern auch die physikalischen Eigenschaften dieser Substanz. Propylen ist eine gasförmige Substanz mit niedrigen Siede- und Schmelzpunkten. Dieser Vertreter der Klasse der Alkene ist leicht wasserlöslich.
Chemische Eigenschaften
Die Reaktionsgleichungen für die Polymerisation von Propylen und Isobutylen zeigen, dass die Prozesse über eine Doppelbindung ablaufen. Alkene wirken als Monomere, und die Endprodukte einer solchen Wechselwirkung sind Polypropylen und Polyisobutylen. Es ist die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung, die während einer solchen Wechselwirkung zerstört wird, und schließlich werden die entsprechenden Strukturen gebildet.
An der Doppelbindung werden neue einfache Bindungen gebildet. Wie läuft die Polymerisation von Propylen ab? Der Mechanismus dieses Prozesses ähnelt dem Prozess, der bei allen anderen Vertretern dieser Klasse ungesättigter Kohlenwasserstoffe auftritt.
Die Propylen-Polymerisationsreaktion umfasst mehrere OptionenLecks. Im ersten Fall wird das Verfahren in der Gasphase durchgeführt. Bei der zweiten Möglichkeit findet die Reaktion in flüssiger Phase statt.
Außerdem verläuft die Polymerisation von Propylen auch nach einigen ver alteten Verfahren, bei denen ein gesättigter flüssiger Kohlenwasserstoff als Reaktionsmedium verwendet wird.
Moderne Technik
Die Massenpolymerisation von Propylen mit der Spheripol-Technologie ist eine Kombination aus einem Slurry-Reaktor zur Herstellung von Homopolymeren. Das Verfahren beinh altet die Verwendung eines Gasphasenreaktors mit einem Pseudo-Flüssigbett, um Blockcopolymere herzustellen. In diesem Fall beinh altet die Propylenpolymerisationsreaktion die Zugabe zusätzlicher kompatibler Katalysatoren zum Gerät sowie eine Vorpolymerisation.
Prozessmerkmale
Die Technologie besteht darin, die Komponenten in einem speziellen Gerät zu mischen, das für die vorläufige Umwandlung bestimmt ist. Außerdem wird diese Mischung den Schleifenpolymerisationsreaktoren zugeführt, wo sowohl Wasserstoff als auch verbrauchtes Propylen eintreten.
Reaktoren arbeiten bei Temperaturen zwischen 65 und 80 Grad Celsius. Der Druck im System überschreitet 40 bar nicht. Die hintereinander angeordneten Reaktoren werden in Anlagen eingesetzt, die für die Massenproduktion von Polymerprodukten ausgelegt sind.
Die Polymerlösung wird aus dem zweiten Reaktor entfernt. Bei der Polymerisation von Propylen wird die Lösung in einen Druckentgaser überführt. Hier erfolgt die Abtrennung des pulverförmigen Homopolymers aus dem flüssigen Monomer.
Herstellung von Blockcopolymeren
Propylenpolymerisationsgleichung CH2 =CH - CH3 hat in dieser Situation einen Standardströmungsmechanismus, es gibt nur Unterschiede in den Prozessbedingungen. Zusammen mit Propylen und Ethen gelangt das Pulver aus dem Entgaser in einen Gasphasenreaktor, der bei einer Temperatur von etwa 70 Grad Celsius und einem Druck von nicht mehr als 15 bar betrieben wird.
Die Blockcopolymere gelangen nach der Entnahme aus dem Reaktor in ein spezielles System zur Entfernung des Polymerpulvers vom Monomer.
Die Polymerisation von Propylen und schlagzähen Butadienen ermöglicht den Einsatz eines zweiten Gasphasenreaktors. Es ermöglicht Ihnen, den Propylengeh alt im Polymer zu erhöhen. Darüber hinaus ist es möglich, dem Endprodukt Zusatzstoffe hinzuzufügen, die Verwendung von Granulierung, was die Qualität des resultierenden Produkts verbessert.
Spezifität der Polymerisation von Alkenen
Es gibt einige Unterschiede zwischen der Herstellung von Polyethylen und Polypropylen. Die Propylenpolymerisationsgleichung macht deutlich, dass eine andere Temperaturführung beabsichtigt ist. Darüber hinaus bestehen einige Unterschiede in der letzten Stufe der technologischen Kette sowie in den Anwendungsbereichen der Endprodukte.
Peroxid wird für Harze mit hervorragenden rheologischen Eigenschaften verwendet. Sie haben einen erhöhten Schmelzfluss und ähnliche physikalische Eigenschaften wie Materialien mit geringer Fließgeschwindigkeit.
Harz,mit hervorragenden rheologischen Eigenschaften werden sowohl im Spritzgussverfahren als auch bei der Faserherstellung eingesetzt.
Um die Transparenz und Festigkeit von Polymermaterialien zu erhöhen, versuchen die Hersteller, der Reaktionsmischung spezielle kristallisierende Zusätze hinzuzufügen. Ein Teil der transparenten Materialien aus Polypropylen wird nach und nach durch andere Materialien im Bereich Blasformen und Gießen ersetzt.
Merkmale der Polymerisation
Die Polymerisation von Propylen in Gegenwart von Aktivkohle verläuft schneller. Gegenwärtig wird ein katalytischer Komplex aus Kohlenstoff mit einem Übergangsmetall verwendet, basierend auf der Adsorptionskapazität von Kohlenstoff. Das Ergebnis der Polymerisation ist ein Produkt mit hervorragender Leistung.
Die Hauptparameter des Polymerisationsprozesses sind die Reaktionsgeschwindigkeit sowie das Molekulargewicht und die stereoisomere Zusammensetzung des Polymers. Auch die physikalische und chemische Natur des Katalysators, des Polymerisationsmediums, der Reinheitsgrad der Komponenten des Reaktionssystems sind wichtig.
Ein lineares Polymer wird sowohl in einer homogenen als auch in einer heterogenen Phase erh alten, wenn es um Ethylen geht. Der Grund ist das Fehlen räumlicher Isomere in dieser Substanz. Um isotaktisches Polypropylen zu erh alten, versuchen sie, feste Titanchloride sowie Organoaluminiumverbindungen zu verwenden.
Bei Verwendung eines an kristallinem Titanchlorid (3) adsorbierten Komplexes ist es möglich, ein Produkt mit gewünschten Eigenschaften zu erh alten. Die Regelmäßigkeit des Stützgitters ist kein ausreichender Faktor fürder Erwerb einer hohen Stereospezifität durch den Katalysator. Wählt man beispielsweise Titaniodid (3), erhält man mehr ataktisches Polymer.
Die betrachteten katalytischen Komponenten haben Lewis-Charakter, sie werden also mit der Wahl des Mediums in Verbindung gebracht. Das vorteilhafteste Medium ist die Verwendung von inerten Kohlenwasserstoffen. Da Titan(5)chlorid ein aktives Adsorptionsmittel ist, werden im Allgemeinen aliphatische Kohlenwasserstoffe gewählt. Wie läuft die Polymerisation von Propylen ab? Die Produktformel lautet (-CH2-CH2-CH2-)p. Der Reaktionsalgorithmus selbst ähnelt dem Reaktionsverlauf bei anderen Vertretern dieser homologen Reihe.
Chemische Interaktion
Lassen Sie uns die wichtigsten Interaktionsmöglichkeiten für Propylen analysieren. In Anbetracht dessen, dass es in seiner Struktur eine Doppelbindung gibt, laufen die Hauptreaktionen genau mit ihrer Zerstörung ab.
Halogenierung findet bei normaler Temperatur statt. Am Ort des Bruchs der Komplexbindung erfolgt die ungehinderte Anlagerung des Halogens. Als Ergebnis dieser Wechselwirkung wird eine dihalogenierte Verbindung gebildet. Der schwierigste Teil ist die Jodierung. Bromierung und Chlorierung laufen ohne zusätzliche Bedingungen und Energiekosten ab. Die Fluorierung von Propylen ist explosiv.
Die Hydrierungsreaktion beinh altet die Verwendung eines zusätzlichen Beschleunigers. Platin und Nickel wirken als Katalysator. Durch die chemische Wechselwirkung von Propylen mit Wasserstoff entsteht Propan - ein Vertreter der Klasse der gesättigten Kohlenwasserstoffe.
Hydration (Wasserzugabe)durchgeführt nach der Regel von V. V. Markovnikov. Seine Essenz besteht darin, ein Wasserstoffatom an die Doppelbindung von Propylen zu binden, das seine maximale Menge hat. In diesem Fall wird das Halogen an das C gebunden, das die minimale Anzahl an Wasserstoff hat.
Propylen zeichnet sich durch Verbrennung in Luftsauerstoff aus. Als Ergebnis dieser Wechselwirkung werden zwei Hauptprodukte erh alten: Kohlendioxid, Wasserdampf.
Wenn diese Chemikalie starken Oxidationsmitteln wie Kaliumpermanganat ausgesetzt wird, wird eine Verfärbung beobachtet. Unter den Produkten der chemischen Reaktion befindet sich ein zweiwertiger Alkohol (Glykol).
Propylenproduktion
Alle Methoden können in zwei Hauptgruppen unterteilt werden: Labor, Industrie. Unter Laborbedingungen kann Propylen durch Absp altung von Halogenwasserstoff aus dem ursprünglichen Halogenalkyl gewonnen werden, indem man es einer alkoholischen Natriumhydroxidlösung aussetzt.
Propylen entsteht durch katalytische Hydrierung von Propin. Unter Laborbedingungen kann diese Substanz durch Dehydratisierung von Propanol-1 gewonnen werden. Bei dieser chemischen Reaktion werden Phosphor- oder Schwefelsäure, Aluminiumoxid als Katalysatoren verwendet.
Wie wird Propylen in großen Mengen produziert? Da diese Chemikalie in der Natur selten ist, wurden industrielle Optionen für ihre Herstellung entwickelt. Am gebräuchlichsten ist die Isolierung von Alkenen aus Erdölprodukten.
Zum Beispiel wird Rohöl in einer speziellen Wirbelschicht gecrackt. Propylen wird durch Pyrolyse der Benzinfraktion gewonnen. BEIMderzeit wird Alken auch aus Begleitgas, gasförmigen Produkten der Kohleverkokung isoliert.
Für die Propylenpyrolyse gibt es verschiedene Möglichkeiten:
- in Rohröfen;
- in einem Reaktor mit Quarzkühlmittel;
- Lavrovsky-Prozess;
- autotherme Pyrolyse nach der Barthlome-Methode.
Unter den bewährten industriellen Technologien ist auch die katalytische Dehydrierung gesättigter Kohlenwasserstoffe zu nennen.
Bewerbung
Propylen hat eine Vielzahl von Anwendungen und wird daher in großem Umfang in der Industrie hergestellt. Dieser ungesättigte Kohlenwasserstoff verdankt sein Aussehen der Arbeit von Natta. Mitte des 20. Jahrhunderts entwickelte er die Polymerisationstechnologie mit dem Ziegler-Katalysatorsystem.
Natta konnte ein stereoreguläres Produkt erh alten, das er isotaktisch nannte, da sich in der Struktur die Methylgruppen auf einer Seite der Kette befanden. Aufgrund dieser Art der "Verpackung" von Polymermolekülen weist die resultierende Polymersubstanz hervorragende mechanische Eigenschaften auf. Polypropylen wird zur Herstellung von Kunstfasern verwendet und ist als Kunststoffmasse gefragt.
Ungefähr zehn Prozent des Erdölpropylens werden verbraucht, um sein Oxid herzustellen. Bis Mitte des letzten Jahrhunderts wurde diese organische Substanz nach der Chlorhydrin-Methode gewonnen. Die Reaktion verlief über die Bildung des Zwischenprodukts Propylenchlorhydrin. Diese Technologie hat gewisse Nachteile, die mit der Verwendung von teurem Chlor und gelöschtem Kalk verbunden sind.
In unserer Zeit wurde diese Technologie durch das Chalkone-Verfahren abgelöst. Es basiert auf der chemischen Wechselwirkung von Propen mit Hydroperoxiden. Propylenoxid wird bei der Synthese von Propylenglykol verwendet, das bei der Herstellung von Polyurethanschäumen verwendet wird. Sie gelten als hervorragende Polstermaterialien und werden zur Herstellung von Verpackungen, Teppichen, Möbeln, Wärmedämmstoffen, absorbierenden Flüssigkeiten und Filtermaterialien verwendet.
Außerdem muss unter den Hauptanwendungen von Propylen die Synthese von Aceton und Isopropylalkohol erwähnt werden. Isopropylalkohol gilt als hervorragendes Lösungsmittel und wird als wertvolles chemisches Produkt angesehen. Anfang des 20. Jahrhunderts wurde dieses organische Produkt nach der Schwefelsäuremethode gewonnen.
Darüber hinaus wurde die Technologie der direkten Hydratation von Propen mit der Einführung von Säurekatalysatoren in die Reaktionsmischung entwickelt. Etwa die Hälfte des produzierten Propanols wird für die Synthese von Aceton aufgewendet. Diese Reaktion beinh altet die Absp altung von Wasserstoff und wird bei 380 Grad Celsius durchgeführt. Die Katalysatoren in diesem Prozess sind Zink und Kupfer.
Unter den wichtigen Anwendungen von Propylen nimmt die Hydroformylierung einen besonderen Platz ein. Propen wird zur Herstellung von Aldehyden verwendet. Die Oxysynthese wird in unserem Land seit Mitte des letzten Jahrhunderts eingesetzt. Gegenwärtig nimmt diese Reaktion einen wichtigen Platz in der Petrochemie ein. Bei der chemischen Wechselwirkung von Propylen mit Synthesegas (einem Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff) bei einer Temperatur von 180 Grad, einem Kob altoxidkatalysator und einem Druck von 250 Atmosphären wird die Bildung von zwei Aldehyden beobachtet. Einer hat eine normale Struktur, der zweite hat eine gekrümmteKohlenstoffkette.
Unmittelbar nach der Entdeckung dieses technologischen Verfahrens wurde diese Reaktion zum Gegenstand der Forschung vieler Wissenschaftler. Sie suchten nach Wegen, die Fließbedingungen zu mildern, und versuchten, den Anteil an verzweigtem Aldehyd in der resultierenden Mischung zu reduzieren.
Hierzu wurden kostengünstige Verfahren erfunden, bei denen andere Katalysatoren zum Einsatz kommen. Es war möglich, die Temperatur und den Druck zu verringern und die Ausbeute an linearem Aldehyd zu erhöhen.
Als Copolymere werden
Ester der Acrylsäure eingesetzt, die auch bei der Polymerisation von Propylen anfallen. Etwa 15 Prozent des petrochemischen Propens werden als Ausgangsstoff zur Herstellung von Acrionitril verwendet. Diese organische Komponente ist notwendig für die Herstellung einer wertvollen Chemiefaser - Nitron, die Herstellung von Kunststoffen, die Herstellung von Gummi.
Schlussfolgerung
Polypropylen gilt derzeit als die größte petrochemische Industrie. Die Nachfrage nach diesem hochwertigen und preiswerten Polymer wächst, sodass es nach und nach Polyethylen ersetzt. Es ist unentbehrlich bei der Herstellung von starren Verpackungen, Platten, Folien, Autoteilen, synthetischem Papier, Seilen, Teppichteilen sowie für die Herstellung einer Vielzahl von Haush altsgeräten. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts stand die Produktion von Polypropylen an zweiter Stelle in der Polymerindustrie. Unter Berücksichtigung der Anforderungen verschiedener Branchen können wir den Schluss ziehen, dass sich der Trend der großtechnischen Produktion von Propylen und Ethylen in naher Zukunft fortsetzen wird.
