Пропиленийн полимержилт гэж юу вэ? Энэ химийн урвалын онцлог юу вэ? Эдгээр асуултын дэлгэрэнгүй хариултыг олохыг хичээцгээе.
Холболтын шинж чанар
Этилен ба пропилен полимержих урвалын схемүүд нь олефины ангийн бүх гишүүдэд байдаг ердийн химийн шинж чанарыг харуулдаг. Энэ анги нь химийн үйлдвэрлэлд ашигладаг газрын тосны хуучин нэрнээс ийм ер бусын нэрийг авсан. 18-р зуунд этилен хлоридыг гаргаж авсан бөгөөд энэ нь тослог шингэн бодис юм.
Ханаагүй алифат нүүрсустөрөгчийн ангийн бүх төлөөлөгчдийн онцлог шинж чанаруудын дотроос нэг давхар холбоо байгааг бид тэмдэглэж байна.
Пропиленийн радикал полимержилт нь тухайн бодисын бүтцэд давхар холбоо байгаагаар тодорхой тайлбарлагдана.
Ерөнхий томьёо
Алкенуудын гомолог цувралын бүх төлөөлөгчдийн хувьд ерөнхий томъёо нь СpН2p хэлбэртэй байна. Бүтэц дэх устөрөгчийн хэмжээ хангалтгүй байгаа нь эдгээр нүүрсустөрөгчийн химийн шинж чанарын онцлогийг тайлбарлаж байна.
Пропилен полимержих урвалын тэгшитгэлЭнэ нь өндөр температур болон катализаторыг ашиглах үед ийм холболт тасрах боломжтойн шууд баталгаа юм.
Ханаагүй радикалыг аллил эсвэл пропенил-2 гэж нэрлэдэг. Яагаад пропиленийг полимержуулах вэ? Энэхүү харилцан үйлчлэлийн бүтээгдэхүүнийг синтетик каучукийг нэгтгэхэд ашигладаг бөгөөд энэ нь эргээд орчин үеийн химийн үйлдвэрт эрэлт хэрэгцээтэй байгаа.
Физик шинж чанар
Пропилен полимержих тэгшитгэл нь зөвхөн химийн бодис төдийгүй энэ бодисын физик шинж чанарыг баталгаажуулдаг. Пропилен бол буцлах, хайлах цэг багатай хийн бодис юм. Алкены ангийн энэ төлөөлөгч нь усанд бага зэрэг уусах чадвартай.
Химийн шинж чанар
Пропилен ба изобутилен полимержих урвалын тэгшитгэлээс харахад процессууд давхар холбоогоор дамждаг. Алкенууд нь мономерын үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд ийм харилцан үйлчлэлийн эцсийн бүтээгдэхүүн нь полипропилен ба полиизобутилен болно. Ийм харилцан үйлчлэлийн үед нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн холбоо устаж, эцэст нь холбогдох бүтэц үүснэ.
Давхар бонд дээр шинэ энгийн бондууд үүсдэг. Пропиленийн полимержилт хэрхэн явагддаг вэ? Энэ үйл явцын механизм нь ханаагүй нүүрсустөрөгчийн энэ ангийн бусад бүх төлөөлөгчдөд тохиолддог процесстой төстэй.
Пропилен полимержих урвал нь хэд хэдэн сонголтыг агуулдаггоожиж байна. Эхний тохиолдолд процесс нь хийн үе шатанд явагддаг. Хоёрдахь хувилбарын дагуу урвал нь шингэн үе шатанд явагдана.
Үүнээс гадна пропиленийн полимержилт нь мөн ханасан шингэн нүүрсустөрөгчийг урвалын орчин болгон ашиглахтай холбоотой хуучирсан процессын дагуу явагддаг.
Орчин үеийн технологи
Сферипол технологийг ашиглан пропиленийг бөөнөөр нь полимержүүлэх нь гомополимер үйлдвэрлэх зутан реакторын нэгдэл юм. Уг процесс нь псевдо-шингэн давхарга бүхий хийн фазын реакторыг ашиглан блок сополимер үүсгэх явдал юм. Энэ тохиолдолд пропилен полимержих урвал нь төхөөрөмжид тохирох нэмэлт катализаторыг нэмэхээс гадна урьдчилсан полимержилтийг хэлнэ.
Процессын онцлогууд
Технологи нь бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг урьдчилан хувиргахад зориулагдсан тусгай төхөөрөмжид холих явдал юм. Цаашилбал, энэ хольцыг устөрөгч болон ашигласан пропилен хоёуланг нь оруулдаг гогцооны полимержих реакторуудад нэмнэ.
Реакторууд Цельсийн 65-80 хэмийн температурт ажилладаг. Систем дэх даралт 40 бараас хэтрэхгүй. Цувралаар байрлуулсан реакторуудыг полимер бүтээгдэхүүн их хэмжээгээр үйлдвэрлэх зориулалттай үйлдвэрүүдэд ашигладаг.
Полимер уусмалыг хоёр дахь реактороос зайлуулна. Пропиленийн полимержилт нь уусмалыг даралтат хийгүйжүүлэгч рүү шилжүүлэх явдал юм. Энд шингэн мономероос нунтаг гомополимерийг зайлуулах ажлыг гүйцэтгэдэг.
Блок сополимерын үйлдвэрлэл
Пропилен полимержих тэгшитгэл CH2 =CH - CH3 энэ нөхцөлд стандарт урсгалын механизмтай, зөвхөн процессын нөхцөлд ялгаа байдаг. Пропилен, этилентэй хамт хийгүйжүүлэгчээс гаргаж авсан нунтаг нь 70 орчим градусын температурт, 15 бараас ихгүй даралттай ажилладаг хийн фазын реактор руу очдог.
Блок сополимеруудыг реактороос салгасны дараа мономерээс полимер нунтагыг зайлуулах тусгай системд оруулна.
Пропилен ба цохилтод тэсвэртэй бутадиеныг полимержүүлснээр хоёр дахь хийн фазын реактор ашиглах боломжтой. Энэ нь полимер дэх пропиленийн түвшинг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Үүнээс гадна бэлэн бүтээгдэхүүнд нэмэлт бодис оруулах боломжтой, мөхлөгт ашиглах нь үүссэн бүтээгдэхүүний чанарыг сайжруулдаг.
Алкены полимержих өвөрмөц байдал
Полиэтилен болон полипропилен үйлдвэрлэхэд зарим ялгаа бий. Пропиленийн полимержилтын тэгшитгэл нь температурын өөр горимд зориулагдсан болохыг тодорхой харуулж байна. Нэмж дурдахад технологийн гинжин хэлхээний эцсийн үе шат болон эцсийн бүтээгдэхүүний хэрэглээний талбарт зарим ялгаа бий.
Пероксидыг маш сайн реологийн шинж чанартай давирхайд хэрэглэдэг. Тэдгээр нь хайлмал урсгалын өндөр түвшинтэй, бага урсацтай материалтай төстэй физик шинж чанартай.
Давирхай,маш сайн реологийн шинж чанартай тул шахах хэлбэр, түүнчлэн утас үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Полимер материалын ил тод байдал, бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэхийн тулд үйлдвэрлэгчид урвалын холимогт тусгай талстжуулагч нэмэлтийг нэмэхийг оролдож байна. Полипропилен ил тод материалын нэг хэсэг нь үлээлгэх, цутгах чиглэлээр аажмаар бусад материалаар солигдож байна.
Полимержих онцлог
Идэвхжүүлсэн нүүрс агуулсан пропиленийн полимержилт илүү хурдан явагддаг. Одоогийн байдлаар нүүрстөрөгчийн шингээх чадвар дээр үндэслэн шилжилтийн металл бүхий нүүрстөрөгчийн катализаторын цогцолборыг ашиглаж байна. Полимержилтын үр дүн нь маш сайн гүйцэтгэлтэй бүтээгдэхүүн юм.
Полимержих процессын гол үзүүлэлтүүд нь урвалын хурд, түүнчлэн полимерийн молекулын жин ба стереоизомерийн найрлага юм. Катализаторын физик, химийн шинж чанар, полимержих орчин, урвалын системийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн цэвэр байдлын зэрэг нь бас чухал юм.
Шугаман полимерийг этилентэй холбоотой нэгэн төрлийн болон гетероген фазын аль алинд нь гаргаж авдаг. Үүний шалтгаан нь энэ бодис дахь орон зайн изомер байхгүй байна. Изотактик полипропилен авахын тулд тэд хатуу титан хлорид, түүнчлэн хөнгөн цагаан органик нэгдлүүдийг ашиглахыг оролддог.
Талст титан хлорид (3) дээр шингэсэн иж бүрдэл хэрэглэх үед хүссэн шинж чанартай бүтээгдэхүүн авах боломжтой. Дэмжлэгийн торны тогтмол байдал нь хангалттай хүчин зүйл биш юмкатализатороор өндөр стерео өвөрмөц байдлыг олж авах. Жишээлбэл, титан иодид (3)-ыг сонговол илүү атактик полимер авна.
Катализаторын бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь Льюис шинж чанартай байдаг тул орчин сонгохтой холбоотой байдаг. Хамгийн ашигтай орчин бол идэвхгүй нүүрсустөрөгчийн хэрэглээ юм. Титан (5) хлорид нь идэвхтэй шингээгч учраас алифат нүүрсустөрөгчийг ерөнхийд нь сонгодог. Пропиленийн полимержилт хэрхэн явагддаг вэ? Бүтээгдэхүүний томъёо нь (-CH2-CH2-CH2-)х. Урвалын алгоритм нь өөрөө энэ ижил төстэй цувралын бусад төлөөлөгчийн урвалын явцтай төстэй.
Химийн харилцан үйлчлэл
Пропиленийн харилцан үйлчлэлийн үндсэн хувилбаруудад дүн шинжилгээ хийцгээе. Түүний бүтцэд давхар холбоо байдгийг харгалзан үзвэл үндсэн урвалууд нь яг устаж үгүй болдог.
Галогенжилт хэвийн температурт явагдана. Цогцолборын холбоо тасарсан газарт галоген саадгүй нэмэгддэг. Энэхүү харилцан үйлчлэлийн үр дүнд дигалогенжсэн нэгдэл үүсдэг. Хамгийн хэцүү зүйл бол иоджуулалт юм. Бромжуулах, хлоржуулах нь нэмэлт нөхцөл, эрчим хүчний зардалгүйгээр явагддаг. Пропилен фторжуулах нь тэсрэх аюултай.
Устөрөгчжүүлэлтийн урвал нь нэмэлт хурдасгуур ашиглах явдал юм. Платинум ба никель нь катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг. Пропилен нь устөрөгчтэй химийн харилцан үйлчлэлийн үр дүнд ханасан нүүрсустөрөгчийн ангийн төлөөлөгч болох пропан үүсдэг.
Чийгшүүлэх (ус нэмэх)V. V. Марковниковын дүрмийн дагуу явагдсан. Үүний мөн чанар нь устөрөгчийн атомыг хамгийн их хэмжээгээр агуулсан пропиленийн давхар холбоонд холбох явдал юм. Энэ тохиолдолд галоген нь устөрөгчийн хамгийн бага тоотой С-д наалдана.
Пропилен нь агаар мандлын хүчилтөрөгч дэх шаталтаар тодорхойлогддог. Энэхүү харилцан үйлчлэлийн үр дүнд нүүрстөрөгчийн давхар исэл, усны уур гэсэн хоёр үндсэн бүтээгдэхүүн гарна.
Энэ химийн бодис нь калийн перманганат зэрэг хүчтэй исэлдүүлэгч бодист өртөхөд өнгө нь өөрчлөгддөг. Химийн урвалын бүтээгдэхүүнд хоёр атомт спирт (гликол) орно.
Пропилен үйлдвэрлэл
Бүх аргыг лабораторийн, үйлдвэрлэлийн гэсэн хоёр үндсэн бүлэгт хувааж болно. Лабораторийн нөхцөлд пропиленийг натрийн гидроксидын спиртийн уусмалд оруулах замаар анхны галоалкилээс галоген устөрөгчийг салгаж авах боломжтой.
Пропилен нь пропинийг катализаторын устөрөгчжүүлэлтээр үүсгэнэ. Лабораторийн нөхцөлд энэ бодисыг пропанол-1-ийн шингэн алдалтаар олж авч болно. Энэхүү химийн урвалд фосфорын эсвэл хүхрийн хүчил, хөнгөн цагааны ислийг катализатор болгон ашигладаг.
Пропиленийг хэрхэн их хэмжээгээр үйлдвэрлэдэг вэ? Энэхүү химийн бодис нь байгальд ховор байдаг тул түүнийг үйлдвэрлэх үйлдвэрлэлийн хувилбаруудыг боловсруулсан. Хамгийн түгээмэл нь нефтийн бүтээгдэхүүнээс алкеныг тусгаарлах явдал юм.
Тухайлбал, түүхий тосыг тусгай шингэн давхаргад хагардаг. Пропиленийг бензиний фракцын пиролизоор гаргаж авдаг. ATОдоогийн байдлаар алкеныг нүүрс коксжсон хийн бүтээгдэхүүн болох дагалдах хийнээс мөн тусгаарлаж байна.
Пропилен пиролизийн янз бүрийн сонголтууд байдаг:
- гуурсан зууханд;
- кварцын хөргөлт бүхий реакторт;
- Лавровскийн үйл явц;
- Бартломын аргын дагуу автомат дулааны пиролиз.
Үйлдвэрлэлийн баталгаатай технологи дотроос ханасан нүүрсустөрөгчийн каталитик усгүйжүүлэлтийг мөн онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй.
Програм
Пропилен нь олон төрлийн хэрэглээтэй тул үйлдвэрлэлд өргөн цар хүрээтэй үйлдвэрлэгддэг. Энэхүү ханаагүй нүүрсустөрөгч нь Наттагийн бүтээлээс үүдэлтэй юм. 20-р зууны дундуур тэрээр Зиглерийн каталитик системийг ашиглан полимержих технологийг боловсруулсан.
Натта бүтцэд метилийн бүлгүүд гинжин хэлхээний нэг талд байрлаж байсан тул түүнийг изотактик гэж нэрлэсэн стереорегуляр бүтээгдэхүүнийг олж авч чадсан. Полимер молекулуудын ийм төрлийн "сав баглаа боодлын" ачаар үүссэн полимер бодис нь маш сайн механик шинж чанартай байдаг. Полипропиленийг синтетик утас үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд хуванцар массын хувьд эрэлт хэрэгцээтэй байдаг.
Нефтийн пропиленийн арав орчим хувь нь ислийг үйлдвэрлэхэд зарцуулагддаг. Өнгөрсөн зууны дунд үе хүртэл энэ органик бодисыг хлоргидрины аргаар гаргаж авсан. Урвал нь завсрын бүтээгдэхүүн пропилен хлорогидрин үүсэх замаар явагдсан. Энэ технологи нь өндөр үнэтэй хлор болон унтраасан шохойн хэрэглээтэй холбоотой тодорхой сул талуудтай.
Бидний үед энэ технологийг халькон процессоор сольсон. Энэ нь пропенийн гидропероксидтэй химийн харилцан үйлчлэлд суурилдаг. Пропилен оксидыг полиуретан хөөс үйлдвэрлэхэд ашигладаг пропилен гликолын нийлэгжилтэнд ашигладаг. Маш сайн зөөлөвчний материалд тооцогддог тул сав баглаа боодол, хивсэнцэр, тавилга, дулаан тусгаарлагч материал, шингээгч шингэн, шүүлтүүр материал хийхэд ашигладаг.
Үүнээс гадна пропиленийн үндсэн хэрэглээний дотроос ацетон ба изопропилийн спиртийн нийлэгжилтийг дурдах хэрэгтэй. Маш сайн уусгагч болох изопропилийн спирт нь химийн үнэ цэнэтэй бүтээгдэхүүн гэж тооцогддог. 20-р зууны эхээр энэхүү органик бүтээгдэхүүнийг хүхрийн хүчлийн аргаар гаргаж авсан.
Үүнээс гадна урвалын холимогт хүчиллэг катализатор оруулах замаар пропенийг шууд чийгшүүлэх технологийг боловсруулсан. Үйлдвэрлэсэн пропанолын тал орчим хувийг ацетон нийлэгжүүлэхэд зарцуулдаг. Энэ урвал нь устөрөгчийг арилгахад ордог бөгөөд 380 градусын температурт явагддаг. Энэ процессын катализатор нь цайр ба зэс юм.
Пропиленийн чухал хэрэглээний дунд гидроформилжуулалт онцгой байр суурь эзэлдэг. Пропенийг альдегид үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Манай улсад оксисинтезийг өнгөрсөн зууны дунд үеэс хэрэглэж эхэлсэн. Одоогийн байдлаар энэ урвал нь нефтийн химийн салбарт чухал байр суурь эзэлдэг. 180 градусын температурт, кобальтын ислийн катализатор, 250 атмосферийн даралттай синтез хий (нүүрстөрөгчийн дутуу исэл ба устөрөгчийн холимог) пропиленийн химийн харилцан үйлчлэл, хоёр альдегид үүсэх нь ажиглагдаж байна. Нэг нь хэвийн бүтэцтэй, хоёр дахь нь муруй хэлбэртэй байдагнүүрстөрөгчийн гинж.
Энэ технологийн процессыг нээсний дараагаар яг энэ урвал нь олон эрдэмтдийн судалгааны объект болсон юм. Тэд түүний урсгалын нөхцлийг зөөлрүүлэх арга замыг хайж, үүссэн хольц дахь салаалсан альдегидийн хувийг багасгахыг оролдсон.
Үүний тулд бусад катализаторуудыг ашиглахтай холбоотой эдийн засгийн процессуудыг зохион бүтээсэн. Температур, даралтыг бууруулж, шугаман альдегидийн гарцыг нэмэгдүүлэх боломжтой байсан.
Пропиленийн полимержилттэй холбоотой нийлэг хүчлийн эфирийг сополимер болгон ашигладаг. Нефть химийн пропенийн 15 орчим хувийг акрионитрил үүсгэх эхлэлийн материал болгон ашигладаг. Энэхүү органик бүрэлдэхүүн хэсэг нь нитрон хэмээх үнэт химийн эслэг үйлдвэрлэх, хуванцар үйлдвэрлэх, резин үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай.
Дүгнэлт
Полипропилен нь одоогоор хамгийн том нефть химийн үйлдвэр гэж тооцогддог. Энэхүү өндөр чанартай, хямд полимерийн эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэж байгаа тул полиэтиленийг аажмаар сольж байна. Энэ нь хатуу сав баглаа боодол, хавтан, хальс, автомашины эд анги, нийлэг цаас, олс, хивсний эд анги, түүнчлэн олон төрлийн гэр ахуйн тоног төхөөрөмжийг бий болгоход зайлшгүй шаардлагатай. Хорин нэгдүгээр зууны эхэн үед полипропилен үйлдвэрлэл нь полимер үйлдвэрлэлийн салбарт хоёрдугаарт оржээ. Төрөл бүрийн салбарын эрэлт хэрэгцээг харгалзан үзэхэд ойрын ирээдүйд пропилен, этиленийг их хэмжээгээр үйлдвэрлэх хандлага үргэлжлэх болно гэж дүгнэж болно.
