Propylenoxid: formel, egenskaper, användning och produktion

2024 Författare: Angel Austin | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 05:42

Propylenoxid är en av produkterna från organisk syntes. Volymen av konsumtion av denna förening växer ständigt, eftersom det är ett råmaterial för att erhålla värdefulla kemiska produkter. Det finns flera tekniker för industriell syntes av detta ämne.

Allmän information

Propylenoxid, eller propylenoxid, är under normala förhållanden en klar vätska med en karakteristisk eterisk lukt. Den kännetecknas av additionsreaktioner, vilket är förknippat med lättheten att öppna den treledade epoxiringen i sin struktur. På grund av denna egenskap reagerar denna förening med många ämnen och är en av de viktigaste produkterna, som sedan används för att erhålla många andra material.

Den empiriska formeln för propylenoxid är C₃H₆O. Synonymer för namnet på denna förening är metyloxiran; 1, 2 – propylenoxid; 1, 2 - epoxipropan.

Fysiska egenskaper

De huvudsakliga fysiska egenskaperna hos detta ämne är:

• densitet (under normala förhållanden) – 859kg/m³;
• kokpunkt - 34,5 °С;
• värmekapacitet – 1,97 J/(kg∙K);
• brytningsindex – 1, 366;
• dynamisk viskositet (vid 25°С) – 0,28;
• lägre koncentrationsgräns för brandfarlighet - 2-21 % (i volym).

Toxicity

Ämnet tillhör den andra faroklassen, MPC i vatten är 0,01 mg/l. Kontakt med propylenoxid kan orsaka följande störningar:

• irritation av hud och slemhinnor;
• försämrad koordination av rörelser;
• cirkulationsstörningar;
• CNS-depression;
• bränna på hornhinnan;
• domning;
• coma.

Denna förening är också cancerframkallande, mutagen och cytotoxisk.

Kemiska egenskaper

De kemiska egenskaperna hos propylenoxid inkluderar:

• löslighet - bra i de flesta organiska lösningsmedel och i vatten;
• reagerar med vatten producerar propylenglykol;
• vid reaktioner med alkoholer och fenoler erhålls glykoletrar;
• reaktion med syror som innehåller karboxylgrupper ger estrar (i närvaro av alkalimetaller);
• polymerisation med deltagande av katalysatorer (alkalier, alkoholer, fenoler och andra) leder till bildning av polypropylenoxid med hög molekylvikt.

I den kemiska industrin är sampolymerer med etylenoxid och propylenglykol av största vikt. Propylen erhålls som ett resultat av hydratisering av propylenoxid vid upphettning till 200 ° C, överskotttryck på 16 atmosfärer och i närvaro av alkali. Slutprodukten innehåller också cirka 20 % polypropylenglykol.

Application

Propylenoxid används för följande ändamål:

• syntes av komponenter för polyesterhartser, gummiliknande polymerer och polyuretan, som används i stor utsträckning inom konstruktion, bildelar, möbler, sportprodukter, beläggningar, isolering, skoindustri;
• tillverkning av propylenglykoleterlösningsmedel, smörjmedel och bromsvätskor, insekticider;
• sterilisering av medicinsk utrustning, förpackade livsmedelsprodukter;
• tillverkning av rengöringsmedel, emulgeringsmedel och demulgeringsmedel för tekniska behov.

Produktion

I industriell skala, erhålls propylenoxid på flera sätt:

• Hypoklorering i en lösning av underklorsyrlighet, följt av förtvålning av propylenklorhydrin och isolering av slutprodukten (dehydroklorering). Nackdelen med denna metod är de dyra råvarorna (klor och släckt kalk), samt bildandet av en stor volym kalciumklorid i löst form.
• Epoxidation av propen med kumenhydroperoxid. Denna teknik kännetecknas av en hög grad av produktutbyte (upp till 99%).
• Samtidig syntes av styren och propylenoxid. Denna teknik har bemästrats i det petrokemiska företaget Nizhnekamskneftekhim. Råvaran är etylbensen. Det oxideras med syretemperatur på 130 °C, varefter hydroperoxid erhålls, som reagerar med propen. Därefter utförs dehydrering av metylfenylkarbinol i närvaro av titandioxid.
• Peroxidväg. Propylen oxideras med organiska hydroperoxider (metylpropan och etylbensen eller tert-butylperoxid). Processen äger rum vid en temperatur på 100 °C och ett tryck på 20-30 atmosfärer, samt i närvaro av en katalysator - molybdenoxid.

NRPO-process

Sedan 2000-talet har en ny teknik baserad på väteperoxid (HPPO-process) också använts vid tillverkning av propylenoxid. Den är baserad på direkt oxidation av propen med H₂O₂. Många forskare har tidigare gjort försök att få fram denna produkt på detta sätt för att förenkla processen, minska produktionskostnaderna och minska antalet biprodukter, men de föreslagna metoderna var olönsamma och osäkra.

Propylenepoxidation utförs i en reaktor där metanolperoxid med metylalkohol används som lösningsmedel. Polymera eller kemiska kvaliteter av propen används som utgångsmaterial. Reaktionen äger rum i en stationär katalysator vid måttlig temperatur och förhöjt tryck.

Fördelarna med HPPO-processen är följande:

• få biprodukter;
• inget klor, vilket är ett farligt och giftigt reagens;
• lång katalysatorlivslängd;
• hög omvandlingsgrad (överföring av peroxid till den färdiga produkten) och den kemiska reaktionens selektivitet;
• mata det renade lösningsmedlet till återvinningen.

ryska tillverkare

I Ryssland produceras propylenoxid endast på två företag:

• JSC Nizhnekamskneftekhim (belägen i Tatarstan). 2 teknologier har bemästrats här - den gemensamma syntesen av С₈Н₈ och C₃H 6 _{O, såväl som klorhydrinmetoden (blandning av propylen med klor, erhållande av mellanliggande propylenklorhydrin och behandla den med kalkmjölk).}
• Khimprom (staden Kemerovo).

När det gäller den producerade volymen, erhålls 99 % av ämnena vid det första företaget.