Propyleenioksidi on yksi orgaanisen synteesin tuotteista. Tämän yhdisteen kulutus kasvaa jatkuvasti, koska se on raaka-aine arvokkaiden kemiallisten tuotteiden saamiseksi. Tämän aineen teolliseen synteesiin on olemassa useita tekniikoita.
Yleistä tietoa
Propyleenioksidi tai propeenioksidi on normaaleissa olosuhteissa kirkasta nestettä, jolla on tyypillinen eetterihaju. Sille on ominaista additioreaktiot, mikä liittyy kolmijäsenisen epoksirenkaan avaamisen helppouteen sen rakenteessa. Tämän ominaisuuden ansiosta tämä yhdiste reagoi monien aineiden kanssa ja on yksi tärkeimmistä tuotteista, jota käytetään myöhemmin monien muiden materiaalien valmistukseen.
Propyleenioksidin empiirinen kaava on C3H6O. Tämän yhdisteen nimen synonyymit ovat metyylioksiraani; 1, 2 – propyleenioksidi; 1, 2 - epoksipropaani.
Fysikaaliset ominaisuudet
Tämän aineen tärkeimmät fysikaaliset ominaisuudet ovat:
- tiheys (normaaliolosuhteissa) – 859kg/m3;
- kiehumispiste - 34,5 °С;
- lämpökapasiteetti – 1,97 J/(kg∙K);
- taitekerroin – 1, 366;
- dynaaminen viskositeetti (25°С) – 0,28;
- alempi pitoisuus syttymisraja - 2-21 % (tilavuudesta).
Myrkyllisyys
Aine kuuluu toiseen vaaraluokkaan, MPC vedessä on 0,01 mg/l. Kosketus propyleenioksidin kanssa voi aiheuttaa seuraavia häiriöitä:
- ihon ja limakalvojen ärsytys;
- liikkeiden koordinaatiohäiriö;
- verenkiertohäiriöt;
- CNS-depressio;
- sarveiskalvon palovamma;
- tunnottomuus;
- kooma.
Tämä yhdiste on myös syöpää aiheuttava, mutageeninen ja sytotoksinen.
Kemialliset ominaisuudet
Propyleenioksidin kemiallisia ominaisuuksia ovat:
- liukoisuus - hyvä useimpiin orgaanisiin liuottimiin ja veteen;
- reagoi veden kanssa tuottaa propyleeniglykolia;
- reaktioissa alkoholien ja fenolien kanssa saadaan glykolieettereitä;
- reaktio karboksyyliryhmiä sisältävien happojen kanssa tuottaa estereitä (alkalimetallien läsnä ollessa);
- polymerointi katalyyttien (alkalit, alkoholit, fenolit ja muut) kanssa johtaa korkean molekyylipainon omaavan polypropeenioksidin muodostumiseen.
Kemianteollisuudessa kopolymeerit eteenioksidin ja propyleeniglykolin kanssa ovat erittäin tärkeitä. Propyleenia saadaan propyleenioksidin hydratoitumisen seurauksena, kun se kuumennetaan 200 °C:seen, ylimäärä16 ilmakehän paineessa ja alkalin läsnä ollessa. Lopputuote sisältää myös noin 20 % polypropyleeniglykolia.
Hakemus
Propyleenioksidia käytetään seuraaviin tarkoituksiin:
- komponenttien synteesi polyesterihartseille, kumimaisille polymeereille ja polyuretaanille, jota käytetään laaj alti rakentamisessa, autojen osissa, huonekaluissa, urheilutuotteissa, pinnoitteissa, eristeteollisuudessa, jalkineteollisuudessa;
- propyleeniglykolieetteriliuottimien, voiteluaineiden ja jarrunesteiden, hyönteismyrkkyjen valmistus;
- lääketieteellisten laitteiden, pakattujen elintarvikkeiden sterilointi;
- pesuaineiden, emulgointiaineiden ja emulgointiaineiden valmistus teknisiin tarpeisiin.
Tuotanto
Teollisessa mittakaavassa propyleenioksidin saanti tapahtuu useilla tavoilla:
- Hypoklooraus hypokloorihapon liuoksessa, jota seuraa propeenikloorihydriinin saippuointi ja lopputuotteen eristäminen (dehydroklooraus). Tämän menetelmän haittana ovat kalliit raaka-aineet (kloori ja sammutettu kalkki) sekä suuren kalsiumkloridimäärän muodostuminen liuenneessa muodossa.
- Propyleenin epoksidointi kumeenihydroperoksidilla. Tälle tekniikalle on ominaista korkea tuotteen saanto (jopa 99 %).
- Styreenin ja propyleenioksidin samanaikainen synteesi. Tämä tekniikka on hallittu petrokemian yhtiössä Nizhnekamskneftekhim. Raaka-aine on etyylibentseeni. Se hapetetaan hapella130 °C, jonka jälkeen saadaan hydroperoksidia, joka reagoi propeenin kanssa. Sitten metyylifenyylikarbinolin dehydratointi suoritetaan titaanidioksidin läsnä ollessa.
- Peroksiditapa. Propyleeni hapetetaan orgaanisilla hydroperoksideilla (metyylipropaani ja etyylibentseeni tai tert-butyyliperoksidi). Prosessi tapahtuu 100 °C:n lämpötilassa ja 20-30 ilmakehän paineessa sekä katalyytin - molybdeenioksidin - läsnä ollessa.
NRPO-prosessi
2000-luvulta lähtien uutta vetyperoksidiin perustuvaa teknologiaa (HPPO-prosessi) on käytetty myös propyleenioksidin tuotannossa. Se perustuu propeenin suoraan hapetukseen H2O2. Monet tutkijat ovat aiemmin yrittäneet saada tätä tuotetta tällä tavalla prosessin yksinkertaistamiseksi, tuotantokustannusten vähentämiseksi ja sivutuotteiden määrän vähentämiseksi, mutta ehdotetut menetelmät olivat kannattamattomia ja vaarallisia.
Propyleenin epoksidointi suoritetaan reaktorissa, jossa liuottimena käytetään metanoliperoksidia metyylialkoholin kanssa. Lähtöaineena käytetään polymeerisiä tai kemiallisia propeenilaatuja. Reaktio tapahtuu kiinteässä katalyytissä kohtuullisessa lämpötilassa ja korotetussa paineessa.
HPPO-prosessin edut ovat seuraavat:
- vähän sivutuotteita;
- ei klooria, joka on vaarallinen ja myrkyllinen reagenssi;
- pitkä katalyytin käyttöikä;
- korkea konversioaste (peroksidin siirtyminen valmiiseen tuotteeseen) ja kemiallisen reaktion selektiivisyys;
- puhdistetun liuottimen syöttäminen kierrätykseen.
venäläiset valmistajat
Venäjällä propyleenioksidia valmistetaan vain kahdessa yrityksessä:
- JSC Nizhnekamskneftekhim (sijaitsee Tatarstanissa). Täällä on hallittu 2 teknologiaa - С8Н8 ja C3H yhteinen synteesi 6 O sekä kloorihydriinimenetelmä (propeenin sekoittaminen klooriin, propeenikloorihydriinin välituote ja sen käsittely kalkkimaidolla).
- Khimprom (Kemerovon kaupunki).
Tuotetun määrän mukaan 99 % aineista saadaan ensimmäisestä yrityksestä.
