Propilenin polimerləşməsi nədir? Bu kimyəvi reaksiyanın xüsusiyyətləri hansılardır? Gəlin bu suallara ətraflı cavab tapmağa çalışaq.
Əlaqələrin xüsusiyyətləri
Etilen və propilen polimerləşmə reaksiya sxemləri olefin sinfinin bütün üzvlərinin malik olduğu tipik kimyəvi xassələri nümayiş etdirir. Bu sinif belə qeyri-adi adı kimya istehsalında istifadə olunan yağın köhnə adından almışdır. 18-ci əsrdə yağlı maye maddə olan etilen xlorid əldə edildi.
Doymamış alifatik karbohidrogenlər sinfinin bütün nümayəndələrinin xüsusiyyətləri arasında biz onlarda bir qoşa bağın olmasını qeyd edirik.
Propilenin radikal polimerləşməsi maddənin strukturunda ikiqat bağın olması ilə dəqiq izah olunur.
Ümumi düstur
Alkenlərin homoloji seriyasının bütün nümayəndələri üçün ümumi düstur СpН2p formasına malikdir. Quruluşda kifayət qədər miqdarda hidrogen olmaması bu karbohidrogenlərin kimyəvi xassələrinin özəlliyini izah edir.
Propilen polimerləşmə reaksiya tənliyiyüksək temperaturdan və katalizatordan istifadə edərkən belə bir əlaqənin kəsilməsinin mümkünlüyünün birbaşa təsdiqidir.
Doymamış radikal allil və ya propenil-2 adlanır. Propilen niyə polimerləşir? Bu qarşılıqlı təsirin məhsulu sintetik kauçukun sintezi üçün istifadə olunur ki, bu da öz növbəsində müasir kimya sənayesində tələbatdır.
Fiziki xüsusiyyətlər
Propilen polimerləşmə tənliyi bu maddənin təkcə kimyəvi deyil, həm də fiziki xüsusiyyətlərini təsdiqləyir. Propilen aşağı qaynama və ərimə nöqtələri olan qazlı bir maddədir. Alken sinfinin bu nümayəndəsi suda cüzi həll olur.
Kimyəvi xassələri
Propilen və izobutilenin polimerləşməsi üçün reaksiya tənlikləri proseslərin ikiqat bağ vasitəsilə getdiyini göstərir. Alkenlər monomer kimi çıxış edir və belə qarşılıqlı təsirin son məhsulları polipropilen və poliizobutilen olacaqdır. Belə qarşılıqlı təsir zamanı məhz karbon-karbon bağı məhv olacaq və nəticədə müvafiq strukturlar yaranacaq.
İkili bağda yeni sadə bağlar əmələ gəlir. Propilenin polimerləşməsi necə gedir? Bu prosesin mexanizmi doymamış karbohidrogenlərin bu sinfinin bütün digər nümayəndələrində baş verən prosesə bənzəyir.
Propilen polimerləşmə reaksiyası bir neçə variantı əhatə edirsızmalar. Birinci halda proses qaz fazasında həyata keçirilir. İkinci varianta görə, reaksiya maye fazada baş verir.
Bundan əlavə, propilenin polimerləşməsi də reaksiya mühiti kimi doymuş maye karbohidrogenin istifadəsini əhatə edən bəzi köhnəlmiş proseslərə uyğun olaraq davam edir.
Müasir texnologiya
Spheripol texnologiyasından istifadə etməklə propilenin kütləvi şəkildə polimerləşdirilməsi homopolimerlərin istehsalı üçün məhlul reaktorunun birləşməsidir. Proses blok kopolimerləri yaratmaq üçün yalançı maye yatağı olan qaz fazalı reaktorun istifadəsini nəzərdə tutur. Bu halda, propilen polimerləşmə reaksiyası cihaza əlavə uyğun katalizatorların əlavə edilməsini, həmçinin ilkin polimerləşməni nəzərdə tutur.
Proses Xüsusiyyətləri
Texnologiya komponentlərin ilkin transformasiya üçün nəzərdə tutulmuş xüsusi cihazda qarışdırılmasını nəzərdə tutur. Bundan əlavə, bu qarışıq həm hidrogenin, həm də işlənmiş propilenin daxil olduğu dövrə polimerləşmə reaktorlarına əlavə edilir.
Reaktorlar 65 ilə 80 dərəcə Selsi arasında dəyişən temperaturda işləyir. Sistemdəki təzyiq 40 bar-dan çox deyil. Seriyaya düzülmüş reaktorlar polimer məhsullarının yüksək həcmdə istehsalı üçün nəzərdə tutulmuş zavodlarda istifadə olunur.
Polimer məhlulu ikinci reaktordan çıxarılır. Propilenin polimerləşməsi məhlulun təzyiqli deqazatora köçürülməsini nəzərdə tutur. Burada maye monomerdən toz homopolimerinin çıxarılması həyata keçirilir.
Blok-sopolimerlərin istehsalı
Propilen polimerləşmə tənliyi CH2 =CH - CH3 bu vəziyyətdə standart axın mexanizminə malikdir, yalnız proses şəraitində fərqlər var. Propilen və etenlə birlikdə deqazatordan gələn toz təxminən 70 dərəcə Selsi temperaturunda və 15 bardan çox olmayan təzyiqdə işləyən qaz fazalı reaktora gedir.
Blok-kopolimerlər reaktordan çıxarıldıqdan sonra monomerdən polimer tozunu çıxarmaq üçün xüsusi sistemə daxil olurlar.
Propilen və zərbəyə davamlı butadienlərin polimerləşməsi ikinci qaz fazalı reaktorun istifadəsinə imkan verir. Polimerdə propilen səviyyəsini artırmağa imkan verir. Bundan əlavə, hazır məhsula əlavələr əlavə etmək, əldə edilən məhsulun keyfiyyətini yaxşılaşdıran qranulyasiyadan istifadə etmək mümkündür.
Alkenlərin polimerləşməsinin spesifikliyi
Polietilen və polipropilen istehsalı arasında bəzi fərqlər var. Propilen polimerləşmə tənliyi fərqli bir temperatur rejiminin nəzərdə tutulduğunu açıq şəkildə göstərir. Bundan əlavə, texnoloji zəncirin son mərhələsində, eləcə də son məhsulların istifadə sahələrində bəzi fərqlər mövcuddur.
Peroksid əla reoloji xassələrə malik olan qatranlar üçün istifadə olunur. Onlar artan ərimə axını səviyyəsinə malikdirlər, aşağı axın sürətinə malik materiallarla oxşar fiziki xüsusiyyətlərə malikdirlər.
Qətran,əla reoloji xassələrə malik olmaqla injection qəlibləmə prosesində, eləcə də liflərin istehsalı zamanı istifadə olunur.
Polimer materialların şəffaflığını və möhkəmliyini artırmaq üçün istehsalçılar reaksiya qarışığına xüsusi kristallaşan əlavələr əlavə etməyə çalışırlar. Polipropilen şəffaf materialların bir hissəsi üfürmə və tökmə sahəsində tədricən digər materiallarla əvəz olunur.
Polimerləşmənin xüsusiyyətləri
Aktivləşdirilmiş karbonun iştirakı ilə propilenin polimerləşməsi daha sürətli gedir. Hazırda karbonun adsorbsiya qabiliyyətinə əsaslanaraq, keçid metalı olan karbonun katalitik kompleksindən istifadə olunur. Polimerləşmənin nəticəsi əla performansa malik məhsuldur.
Polimerləşmə prosesinin əsas parametrləri reaksiya sürəti, həmçinin polimerin molekulyar çəkisi və stereoizomerik tərkibidir. Katalizatorun fiziki və kimyəvi təbiəti, polimerləşmə mühiti, reaksiya sisteminin komponentlərinin təmizlik dərəcəsi də vacibdir.
Xətti polimer həm homogen, həm də heterojen fazada, etilenə gəldikdə əldə edilir. Səbəb bu maddədə məkan izomerlərinin olmamasıdır. İzotaktik polipropilen əldə etmək üçün bərk titan xloridlərdən, həmçinin orqanoalüminium birləşmələrindən istifadə etməyə çalışırlar.
Kristal titan xlorid (3) üzərində adsorbsiya edilmiş kompleksdən istifadə edərkən, arzu olunan xüsusiyyətlərə malik məhsul əldə etmək mümkündür. Dəstək şəbəkəsinin müntəzəmliyi kifayət qədər amil deyilkatalizator tərəfindən yüksək stereospesifikliyin əldə edilməsi. Məsələn, titan yodid (3) seçilərsə, daha çox ataktik polimer əldə edilir.
Nəzərdən keçirilən katalitik komponentlər Lyuis xarakterinə malikdir, buna görə də onlar mühitin seçilməsi ilə əlaqələndirilir. Ən sərfəli mühit inert karbohidrogenlərin istifadəsidir. Titan (5) xlorid aktiv adsorbent olduğundan, ümumiyyətlə alifatik karbohidrogenlər seçilir. Propilenin polimerləşməsi necə gedir? Məhsul formulu (-CH2-CH2-CH2-)səh. Reaksiya alqoritminin özü bu homoloji seriyanın digər nümayəndələrindəki reaksiyanın gedişatına bənzəyir.
Kimyəvi qarşılıqlı təsir
Propilen üçün əsas qarşılıqlı təsir variantlarını təhlil edək. Quruluşunda ikiqat bağ olduğunu nəzərə alsaq, əsas reaksiyalar məhz onun məhvi ilə gedir.
Halogenləşmə normal temperaturda davam edir. Kompleks bağın qırıldığı yerdə halogenin maneəsiz əlavə edilməsi baş verir. Bu qarşılıqlı təsir nəticəsində dihalogenləşdirilmiş birləşmə əmələ gəlir. Ən çətin hissəsi yodlaşdırmadır. Bromlaşdırma və xlorlama əlavə şərtlər və enerji xərcləri olmadan davam edir. Propilenin flüorlanması partlayıcıdır.
Hidrogenləşmə reaksiyası əlavə sürətləndiricinin istifadəsini nəzərdə tutur. Platin və nikel katalizator rolunu oynayır. Propilenin hidrogenlə kimyəvi qarşılıqlı təsiri nəticəsində doymuş karbohidrogenlər sinfinin nümayəndəsi olan propan əmələ gəlir.
Nəmləndirmə (su əlavəsi)V. V. Markovnikovun qaydasına əsasən həyata keçirilir. Onun mahiyyəti, maksimum miqdarı olan propilenin ikiqat bağına bir hidrogen atomunu əlavə etməkdir. Bu halda, halogen minimum hidrogen sayına malik olan C-yə yapışacaq.
Propilen atmosfer oksigenində yanma ilə xarakterizə olunur. Bu qarşılıqlı təsir nəticəsində iki əsas məhsul əldə ediləcək: karbon qazı, su buxarı.
Bu kimyəvi maddə kalium permanqanat kimi güclü oksidləşdirici maddələrə məruz qaldıqda onun rənginin dəyişməsi müşahidə olunur. Kimyəvi reaksiyanın məhsulları arasında iki atomlu spirt (qlikol) olacaq.
Propilen istehsalı
Bütün üsulları iki əsas qrupa bölmək olar: laboratoriya, sənaye. Laboratoriya şəraitində propilen, orijinal haloalkildən hidrogen halidini natrium hidroksidin spirtli məhluluna məruz qoyaraq ayırmaqla əldə edilə bilər.
Propilen propinin katalitik hidrogenləşməsi nəticəsində əmələ gəlir. Laboratoriya şəraitində bu maddə propanol-1-in susuzlaşdırılması yolu ilə əldə edilə bilər. Bu kimyəvi reaksiyada katalizator kimi fosfor və ya kükürd turşusu, alüminium oksid istifadə olunur.
Böyük həcmdə propilen necə istehsal olunur? Bu kimyəvi maddənin təbiətdə nadir olması səbəbindən onun istehsalının sənaye variantları hazırlanmışdır. Ən çox yayılmışı alkenin neft məhsullarından təcrid edilməsidir.
Məsələn, xam neft xüsusi mayeləşdirilmiş yataqda krekinq edilir. Propilen benzin fraksiyasının pirolizi ilə əldə edilir. AThazırda alken həm də səmt qazından, kömürün kokslaşmasının qazlı məhsullarından təcrid olunur.
Propilen pirolizi üçün müxtəlif variantlar var:
- boru sobalarında;
- kvars soyuducu istifadə edən reaktorda;
- Lavrovski prosesi;
- Bartlome metoduna görə avtomatik istilik piroliz.
Təsdiqlənmiş sənaye texnologiyaları arasında doymuş karbohidrogenlərin katalitik dehidrogenləşdirilməsini də qeyd etmək lazımdır.
Tətbiq
Propilen müxtəlif tətbiqlərə malikdir və buna görə də sənayedə geniş miqyasda istehsal olunur. Bu doymamış karbohidrogen öz görünüşünü Nattanın işinə borcludur. XX əsrin ortalarında o, Ziegler katalitik sistemindən istifadə edərək polimerləşmə texnologiyasını inkişaf etdirdi.
Natta izotaktik adlandırdığı stereoregular məhsul əldə edə bildi, çünki quruluşda metil qrupları zəncirin bir tərəfində yerləşirdi. Polimer molekullarının bu cür "qablaşdırılması" sayəsində əldə edilən polimer maddə əla mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir. Polipropilen sintetik liflərin istehsalı üçün istifadə olunur və plastik kütlə kimi tələb olunur.
Neft propileninin təxminən on faizi onun oksidini istehsal etmək üçün sərf olunur. Ötən əsrin ortalarına qədər bu üzvi maddə xlorhidrin üsulu ilə alınırdı. Reaksiya aralıq məhsul propilen xlorohidrinin əmələ gəlməsi ilə davam etdi. Bu texnologiyanın müəyyən çatışmazlıqları var, bunlar bahalı xlor və söndürülmüş əhəngdən istifadə ilə bağlıdır.
Bizim dövrümüzdə bu texnologiya xalkon prosesi ilə əvəz edilmişdir. Propenin hidroperoksidlərlə kimyəvi qarşılıqlı təsirinə əsaslanır. Propilen oksidi poliuretan köpüklərinin istehsalında istifadə olunan propilen qlikolun sintezində istifadə olunur. Mükəmməl yastıqlama materialları hesab edilən onlar qablaşdırma, kilimlər, mebellər, istilik izolyasiya materialları, uducu mayelər və filtr materialları hazırlamaq üçün istifadə olunur.
Bundan əlavə, propilenin əsas tətbiqləri arasında aseton və izopropil spirtinin sintezini qeyd etmək lazımdır. Mükəmməl həlledici olan izopropil spirt qiymətli kimyəvi məhsul hesab olunur. XX əsrin əvvəllərində bu üzvi məhsul sulfat turşusu üsulu ilə əldə edilmişdir.
Bundan başqa, reaksiya qarışığına turşu katalizatorlarının daxil edilməsi ilə propenin birbaşa nəmləndirilməsi texnologiyası işlənib hazırlanmışdır. İstehsal olunan bütün propanolun təxminən yarısı aseton sintezinə sərf olunur. Bu reaksiya hidrogenin aradan qaldırılmasını nəzərdə tutur, 380 dərəcə Selsi temperaturunda aparılır. Bu prosesdə katalizatorlar sink və misdir.
Propilenin mühüm istifadələri arasında hidroformilləşmə xüsusi yer tutur. Propen aldehidlərin istehsalı üçün istifadə olunur. Ölkəmizdə oksisintezdən ötən əsrin ortalarından istifadə edilir. Hazırda bu reaksiya neft kimyasında mühüm yer tutur. Propilenin sintez qazı (dəm qazı və hidrogen qarışığı) ilə 180 dərəcə temperaturda, kob alt oksidi katalizatoru və 250 atmosfer təzyiqdə kimyəvi qarşılıqlı təsiri, iki aldehidin əmələ gəlməsi müşahidə olunur. Biri normal quruluşa malikdir, ikincisi əyridirkarbon zənciri.
Bu texnoloji prosesin kəşfindən dərhal sonra bir çox alimlərin tədqiqat obyektinə çevrilən bu reaksiya. Onlar onun axınının şərtlərini yumş altmağın yollarını axtarırdılar, yaranan qarışıqda budaqlanmış aldehidin faizini az altmağa çalışırdılar.
Bunun üçün başqa katalizatorların istifadəsini nəzərdə tutan iqtisadi proseslər icad edilmişdir. Temperaturu, təzyiqi az altmaq, xətti aldehidin məhsuldarlığını artırmaq mümkün idi.
Propilenin polimerləşməsi ilə də əlaqəli olan akril turşusunun efirləri kopolimerlər kimi istifadə olunur. Neft-kimya propenin təxminən 15 faizi akrionitril yaratmaq üçün başlanğıc material kimi istifadə olunur. Bu üzvi komponent qiymətli kimyəvi lifin - nitronun istehsalı, plastiklərin yaradılması, rezin istehsalı üçün lazımdır.
Nəticə
Polipropilen hazırda ən böyük neft-kimya sənayesi hesab olunur. Bu yüksək keyfiyyətli və ucuz polimerə tələbat artır, ona görə də o, tədricən polietileni əvəz edir. Sərt qablaşdırmanın, boşqabların, plyonkaların, avtomobil hissələrinin, sintetik kağızların, iplərin, xalça hissələrinin yaradılmasında, eləcə də müxtəlif məişət avadanlıqlarının yaradılmasında əvəzolunmazdır. İyirmi birinci əsrin əvvəllərində polipropilen istehsalı polimer sənayesində ikinci yeri tutdu. Müxtəlif sənaye sahələrinin tələblərini nəzərə alaraq belə nəticəyə gəlmək olar ki, propilen və etilenin geniş miqyaslı istehsalı tendensiyası yaxın gələcəkdə də davam edəcək.
