Propilenin polimerizasyonu nedir? Bu kimyasal reaksiyonun özellikleri nelerdir? Gelin bu soruların detaylı cevaplarını bulmaya çalışalım.
Bağlantıların özellikleri
Etilen ve propilen polimerizasyon reaksiyon şemaları, olefin sınıfının tüm üyelerinin sahip olduğu tipik kimyasal özellikleri göstermektedir. Bu sınıf, kimyasal üretimde kullanılan yağın eski adından alışılmadık bir isim aldı. 18. yüzyılda yağlı sıvı bir madde olan etilen klorür elde edildi.
Doymamış alifatik hidrokarbonlar sınıfının tüm temsilcilerinin özellikleri arasında, içlerinde bir çift bağın varlığına dikkat çekiyoruz.
Propilenin radikal polimerizasyonu, tam olarak maddenin yapısında bir çift bağın varlığı ile açıklanır.
Genel formül
Alkenlerin homolog serisinin tüm temsilcileri için, genel formül СpН2p biçimindedir. Yapıdaki yetersiz miktarda hidrojen, bu hidrokarbonların kimyasal özelliklerinin tuhaflığını açıklar.
Propilen polimerizasyon reaksiyonu denklemiyükseltilmiş sıcaklık ve bir katalizör kullanıldığında böyle bir bağlantıda bir kopukluk olasılığının doğrudan bir onayıdır.
Doymamış radikale allil veya propenil-2 denir. Propilen neden polimerize edilir? Bu etkileşimin ürünü, modern kimya endüstrisinde talep gören sentetik kauçuğu sentezlemek için kullanılır.
Fiziksel özellikler
Propilen polimerizasyon denklemi, bu maddenin sadece kimyasal değil, aynı zamanda fiziksel özelliklerini de doğrular. Propilen, düşük kaynama ve erime noktalarına sahip gaz halinde bir maddedir. Alken sınıfının bu temsilcisi suda hafif bir çözünürlüğe sahiptir.
Kimyasal özellikler
Propilen ve izobütilenin polimerizasyonu için reaksiyon denklemleri, işlemlerin bir çift bağ yoluyla ilerlediğini gösterir. Alkenler monomer görevi görür ve böyle bir etkileşimin son ürünleri polipropilen ve poliizobütilen olacaktır. Böyle bir etkileşim sırasında yok edilecek olan karbon-karbon bağıdır ve sonunda karşılık gelen yapılar oluşacaktır.
Çift bağda yeni basit bağlar oluşur. Propilenin polimerizasyonu nasıl ilerler? Bu işlemin mekanizması, bu doymamış hidrokarbon sınıfının diğer tüm temsilcilerinde meydana gelen işleme benzer.
Propilen polimerizasyon reaksiyonu birkaç seçenek içerirsızıntılar. İlk durumda, işlem gaz fazında gerçekleştirilir. İkinci seçeneğe göre reaksiyon sıvı fazda gerçekleşir.
Ayrıca, propilenin polimerizasyonu, reaksiyon ortamı olarak doymuş sıvı hidrokarbon kullanımını içeren bazı eski işlemlere göre de ilerler.
Modern teknoloji
Spheripol teknolojisi kullanılarak toplu olarak propilenin polimerizasyonu, homopolimerlerin üretimi için bir bulamaç reaktörünün bir kombinasyonudur. İşlem, blok kopolimerler oluşturmak için sahte sıvı yataklı gaz fazlı bir reaktörün kullanılmasını içerir. Bu durumda, propilen polimerizasyon reaksiyonu, ön polimerizasyonun yanı sıra cihaza ilave uyumlu katalizörlerin eklenmesini içerir.
Süreç Özellikleri
Teknoloji, bileşenlerin ön dönüşüm için tasarlanmış özel bir cihazda karıştırılmasını içerir. Ayrıca bu karışım, hem hidrojenin hem de kullanılmış propilenin girdiği döngü polimerizasyon reaktörlerine eklenir.
Reaktörler 65 ila 80 santigrat derece arasındaki sıcaklıklarda çalışır. Sistemdeki basınç 40 barı geçmez. Seri olarak düzenlenen reaktörler, yüksek hacimli polimer ürün üretimi için tasarlanmış tesislerde kullanılmaktadır.
Polimer çözeltisi ikinci reaktörden çıkarılır. Propilenin polimerizasyonu, çözeltinin basınçlı bir gaz gidericiye aktarılmasını içerir. Burada sıvı monomerden toz homopolimerin uzaklaştırılması gerçekleştirilir.
Blok kopolimerlerin üretimi
Propilen polimerizasyon denklemi CH2 =CH - CH3 bu durumda standart bir akış mekanizmasına sahiptir, sadece proses koşullarında farklılıklar vardır. Propilen ve eten ile birlikte, gaz gidericiden gelen toz, yaklaşık 70 santigrat derece sıcaklıkta ve 15 bar'dan fazla olmayan bir basınçta çalışan gaz fazlı bir reaktöre gider.
Blok kopolimerler, reaktörden çıkarıldıktan sonra polimer tozunu monomerden çıkarmak için özel bir sisteme girer.
Propilen ve darbeye dayanıklı bütadienlerin polimerizasyonu, ikinci bir gaz fazlı reaktörün kullanılmasına izin verir. Polimerdeki propilen seviyesini arttırmanıza izin verir. Ek olarak, nihai ürüne katkı maddeleri eklemek, elde edilen ürünün kalitesini artıran granülasyon kullanımı mümkündür.
Alkenlerin polimerizasyon özgüllüğü
Polietilen ve polipropilen üretimi arasında bazı farklılıklar vardır. Propilen polimerizasyon denklemi, farklı bir sıcaklık rejiminin amaçlandığını açıkça ortaya koymaktadır. Ayrıca teknolojik zincirin son aşamasında ve son ürünlerin kullanım alanlarında da bazı farklılıklar bulunmaktadır.
Peroksit, mükemmel reolojik özelliklere sahip reçineler için kullanılır. Düşük akış hızına sahip malzemelere benzer fiziksel özelliklere sahip, yüksek düzeyde eriyik akışına sahiptirler.
Reçine,mükemmel reolojik özelliklere sahip olup, enjeksiyon kalıplama işleminde ve ayrıca elyaf üretimi durumunda kullanılır.
Polimerik malzemelerin şeffaflığını ve mukavemetini artırmak için üreticiler, reaksiyon karışımına özel kristalleştirici katkı maddeleri eklemeye çalışıyorlar. Polipropilen şeffaf malzemelerin bir kısmı yavaş yavaş şişirme ve döküm alanında diğer malzemelerle değiştiriliyor.
Polimerizasyonun özellikleri
Aktif karbon varlığında propilenin polimerizasyonu daha hızlı ilerler. Şu anda, karbonun adsorpsiyon kapasitesine dayalı olarak, bir geçiş metali ile bir katalitik karbon kompleksi kullanılmaktadır. Polimerizasyonun sonucu mükemmel performansa sahip bir üründür.
Polimerizasyon işleminin ana parametreleri, polimerin moleküler ağırlığı ve stereoizomerik bileşiminin yanı sıra reaksiyon hızıdır. Katalizörün fiziksel ve kimyasal yapısı, polimerizasyon ortamı, reaksiyon sisteminin bileşenlerinin saflık derecesi de önemlidir.
Konu etilen olduğunda hem homojen hem de heterojen fazda lineer bir polimer elde edilir. Bunun nedeni, bu maddede uzaysal izomerlerin olmamasıdır. İzotaktik polipropilen elde etmek için katı titanyum klorürlerin yanı sıra organoalüminyum bileşikleri kullanmaya çalışıyorlar.
Kristal titanyum klorür (3) üzerine adsorbe edilmiş bir kompleks kullanıldığında, istenen özelliklere sahip bir ürün elde etmek mümkündür. Destek kafesinin düzenliliği, bunun için yeterli bir faktör değildir.katalizör tarafından yüksek stereospesifikliğin kazanılması. Örneğin titanyum iyodür (3) seçilirse daha ataktik polimer elde edilir.
Değerlendirilen katalitik bileşenler bir Lewis karakterine sahiptir, bu nedenle ortam seçimi ile ilişkilidirler. En avantajlı ortam, inert hidrokarbonların kullanılmasıdır. Titanyum (5) klorür aktif bir adsorban olduğundan, genellikle alifatik hidrokarbonlar seçilir. Propilenin polimerizasyonu nasıl ilerler? Ürün formülü (-CH2-CH2-CH2-)p'dir. Reaksiyon algoritmasının kendisi, bu homolog serinin diğer temsilcilerindeki reaksiyonun gidişatına benzer.
Kimyasal etkileşim
Propilen için ana etkileşim seçeneklerini analiz edelim. Yapısında çift bağ olduğu düşünülürse ana reaksiyonlar tam olarak yıkımı ile ilerler.
Halojenasyon normal sıcaklıkta ilerler. Karmaşık bağın koptuğu yerde, halojenin engellenmeden eklenmesi gerçekleşir. Bu etkileşimin bir sonucu olarak, bir dihalojenlenmiş bileşik oluşur. En zor kısım iyotlamadır. Brominasyon ve klorlama ek koşullar ve enerji maliyetleri olmadan gerçekleşir. Propilen florlama patlayıcıdır.
Hidrojenasyon reaksiyonu, ek bir hızlandırıcının kullanımını içerir. Platin ve nikel katalizör görevi görür. Propilenin hidrojen ile kimyasal etkileşiminin bir sonucu olarak, doymuş hidrokarbonlar sınıfının bir temsilcisi olan propan oluşur.
Hidrasyon (su ilavesi)V. V. Markovnikov kuralına göre gerçekleştirilir. Özü, maksimum miktarına sahip olan propilen çift bağına bir hidrojen atomu bağlamaktır. Bu durumda, halojen minimum hidrojen sayısına sahip olan C'ye bağlanacaktır.
Propilen, atmosferik oksijende yanma ile karakterize edilir. Bu etkileşim sonucunda iki ana ürün elde edilecektir: karbondioksit, su buharı.
Bu kimyasal potasyum permanganat gibi güçlü oksitleyici ajanlara maruz kaldığında renk değişimi görülür. Kimyasal reaksiyonun ürünleri arasında bir dihidrik alkol (glikol) bulunur.
Propilen üretimi
Tüm yöntemler iki ana gruba ayrılabilir: laboratuvar, endüstriyel. Laboratuvar koşulları altında, hidrojen halojenürü orijinal haloalkilden ayırarak, bunları alkollü bir sodyum hidroksit çözeltisine maruz bırakarak propilen elde edilebilir.
Propilen, propinin katalitik hidrojenasyonu ile oluşturulur. Laboratuvar koşullarında bu madde propanol-1'in dehidrasyonu ile elde edilebilir. Bu kimyasal reaksiyonda katalizör olarak fosforik veya sülfürik asit, alüminyum oksit kullanılır.
Büyük hacimlerde propilen nasıl üretilir? Bu kimyasalın doğada nadir olması nedeniyle, üretimi için endüstriyel seçenekler geliştirilmiştir. En yaygın olanı petrol ürünlerinden alken izolasyonudur.
Örneğin, ham petrol özel bir akışkan yatakta kırılır. Propilen, benzin fraksiyonunun pirolizi ile elde edilir. ATşu anda, alken aynı zamanda ilişkili gazdan, kömür koklaştırmanın gaz halindeki ürünlerinden de izole edilmektedir.
Propilen pirolizi için çeşitli seçenekler vardır:
- tüp fırınlarda;
- bir kuvars soğutucu kullanan bir reaktörde;
- Lavrovsky süreci;
- Barthlome yöntemine göre ototermal piroliz.
Kanıtlanmış endüstriyel teknolojiler arasında doymuş hidrokarbonların katalitik dehidrojenasyonuna da dikkat edilmelidir.
Uygulama
Propilen'in çeşitli uygulamaları vardır ve bu nedenle endüstride büyük ölçekte üretilir. Bu doymamış hidrokarbon, görünümünü Natta'nın çalışmasına borçludur. Yirminci yüzyılın ortalarında, Ziegler katalitik sistemini kullanarak polimerizasyon teknolojisini geliştirdi.
Natta, yapıda metil grupları zincirin bir tarafında yer aldığından izotaktik adını verdiği stereo-düzenli bir ürün elde edebildi. Polimer moleküllerinin bu tür "paketlenmesi" nedeniyle, ortaya çıkan polimer maddesi mükemmel mekanik özelliklere sahiptir. Polipropilen, sentetik elyaf yapmak için kullanılır ve plastik bir kütle olarak talep görmektedir.
Petrol propileninin yaklaşık yüzde onu oksitini üretmek için tüketilir. Geçen yüzyılın ortalarına kadar bu organik madde klorohidrin yöntemiyle elde ediliyordu. Reaksiyon, ara ürün propilen klorohidrinin oluşumuyla devam etti. Bu teknolojinin, pahalı klor ve sönmüş kireç kullanımıyla ilişkili bazı dezavantajları vardır.
Günümüzde bu teknolojinin yerini kalkon işlemi almıştır. Propenin hidroperoksitlerle kimyasal etkileşimine dayanır. Propilen oksit, poliüretan köpüklerin imalatında kullanılan propilen glikolün sentezinde kullanılır. Mükemmel yastıklama malzemeleri olarak kabul edilirler, ambalaj, kilim, mobilya, ısı yalıtım malzemeleri, emici sıvılar ve filtre malzemeleri yapmak için kullanılırlar.
Ayrıca propilenin ana uygulamaları arasında aseton ve izopropil alkol sentezinden bahsetmek gerekir. Mükemmel bir çözücü olan izopropil alkol, değerli bir kimyasal ürün olarak kabul edilir. Yirminci yüzyılın başında bu organik ürün sülfürik asit yöntemiyle elde edildi.
Ayrıca, reaksiyon karışımına asit katalizörlerinin eklenmesiyle propen doğrudan hidrasyon teknolojisi geliştirilmiştir. Üretilen tüm propanolün yaklaşık yarısı aseton sentezi için harcanır. Bu reaksiyon, hidrojenin ortadan kaldırılmasını içerir, 380 santigrat derecede gerçekleştirilir. Bu işlemdeki katalizörler çinko ve bakırdır.
Propilenin önemli kullanımları arasında hidroformilasyon özel bir yer tutar. Propen aldehit üretmek için kullanılır. Ülkemizde oksisentez geçen yüzyılın ortalarından beri kullanılmaktadır. Günümüzde bu reaksiyon petrokimyada önemli bir yer tutmaktadır. Propilenin 180 derecelik bir sıcaklıkta, bir kob alt oksit katalizöründe ve 250 atmosferlik bir basınçta sentez gazı (bir karbon monoksit ve hidrojen karışımı) ile kimyasal etkileşimi, iki aldehit oluşumu gözlenir. Biri normal bir yapıya sahip, ikincisi kavislikarbon zinciri.
Bu teknolojik sürecin keşfinden hemen sonra, birçok bilim insanı için araştırma konusu haline gelen bu tepkiydi. Akış koşullarını yumuşatmanın yollarını arıyorlardı, elde edilen karışımdaki dallı aldehit yüzdesini az altmaya çalıştılar.
Bunun için, diğer katalizörlerin kullanımını içeren ekonomik süreçler icat edildi. Sıcaklığı, basıncı az altmak, lineer aldehit verimini artırmak mümkündü.
Akrilik asit esterleri, aynı zamanda propilenin polimerizasyonuyla da ilişkilidir, kopolimer olarak kullanılır. Petrokimyasal propenin yaklaşık yüzde 15'i, akrionitril oluşturmak için bir başlangıç malzemesi olarak kullanılır. Bu organik bileşen, değerli bir kimyasal elyafın üretimi için gereklidir - nitron, plastiklerin oluşturulması, kauçuk üretimi.
Sonuç
Polipropilen şu anda en büyük petrokimya endüstrisi olarak kabul ediliyor. Bu yüksek kaliteli ve ucuz polimere olan talep artıyor, bu nedenle yavaş yavaş polietilenin yerini alıyor. Sert ambalajların, levhaların, filmlerin, otomotiv parçalarının, sentetik kağıtların, halatların, halı parçalarının oluşturulmasında ve ayrıca çeşitli ev aletlerinin oluşturulmasında vazgeçilmezdir. Yirmi birinci yüzyılın başında, polipropilen üretimi polimer endüstrisinde ikinci sırada yer aldı. Çeşitli endüstrilerin taleplerini dikkate alarak, büyük ölçekli propilen ve etilen üretimi eğiliminin yakın gelecekte devam edeceği sonucuna varabiliriz.
