Polymerisation von Propylen: Schema, Gleichung, Formel
Was ist die Polymerisation von Propylen? Was sind die Merkmale des Verlaufs dieser chemischen Reaktion? Lassen Sie uns versuchen, detaillierte Antworten auf diese Fragen zu finden.
Eigenschaften von Verbindungen
Die Reaktionsschemata für die Polymerisation von Ethylen und Propylen zeigen die typischen chemischen Eigenschaften, die alle Mitglieder der Olefin-Klasse besitzen. Dieser ungewöhnliche Name wurde dieser Klasse aus dem alten Namen des Öls in der chemischen Produktion verwendet gegeben. Im 18. Jahrhundert wurde Ethylenchlorid erhalten, das eine ölige flüssige Substanz war.
Unter den Merkmalen aller Vertreter der Klasse der ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffe, beachten wir die Anwesenheit in ihnen von einer Doppelbindung.
Die radikalische Polymerisation von Propylen wird gerade durch die Anwesenheit einer Doppelbindung in der Struktur der Substanz erklärt.
Die allgemeine Formel
Für alle Vertreter der homologen Reihe von Alkenen hat die allgemeine Formel die Form C n H 2n . Der Mangel an Wasserstoff in der Struktur erklärt die Besonderheit der chemischen Eigenschaften dieser Kohlenwasserstoffe.
Die Gleichung für die Polymerisationsreaktion von Propylen ist eine direkte Bestätigung der Möglichkeit eines Bruchs in einer solchen Bindung unter Verwendung einer erhöhten Temperatur und eines Katalysators.
Ein ungesättigter Rest heißt Allyl oder Propenyl-2. Warum ist die Polymerisation von Propylen? Das Produkt dieser Wechselwirkung wird für die Synthese von Synthesekautschuk verwendet, was wiederum in der modernen chemischen Industrie gefragt ist.
Physikalische Eigenschaften
Die Polymerisationsgleichung für Propylen bestätigt nicht nur die chemischen, sondern auch die physikalischen Eigenschaften der Substanz. Propylen ist eine gasförmige Substanz mit niedrigen Siede- und Schmelzpunkten. Dieser Vertreter der Alken-Klasse hat eine unbedeutende Wasserlöslichkeit.
Chemische Eigenschaften
Die Gleichungen für die Polymerisationsreaktion von Propylen und Isobutylen zeigen, daß die Verfahren durch eine Doppelbindung verlaufen. Alkene wirken als Monomere, und die Endprodukte dieser Wechselwirkung sind Polypropylen und Polyisobutylen. Es ist die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung in dieser Wechselwirkung, die zerfallen wird, und schließlich werden die entsprechenden Strukturen gebildet werden.
Durch die Doppelbindung kommt die Bildung neuer einfacher Bindungen zustande. Wie läuft die Polymerisation von Propylen? Der Mechanismus dieses Prozesses ist analog zu dem Prozess, der bei allen anderen Vertretern dieser Klasse von ungesättigten Kohlenwasserstoffen vorkommt.
Die Polymerisationsreaktion von Propylen beinhaltet mehrere Varianten der Perkolation. Im ersten Fall wird das Verfahren in der Gasphase durchgeführt. In der zweiten Variante verläuft die Reaktion in der flüssigen Phase.
Darüber hinaus verläuft die Polymerisation von Propylen auch durch einige veraltete Prozesse, die die Verwendung eines gesättigten flüssigen Kohlenwasserstoffs als Reaktionsmedium beinhalten.
Moderne Technik
Die Polymerisation von Propylen in Masse nach Spheripol-Technologie ist die Kombination eines Aufschlämmungsreaktors zur Herstellung von Homopolymeren. Das Verfahren beinhaltet die Verwendung eines Gasphasenreaktors mit einer Pseudo-Flüssigkeitsschicht zur Herstellung von Blockcopolymeren. In einem solchen Fall beinhaltet die Polymerisationsreaktion von Propylen die Zugabe von zusätzlichen kompatiblen Katalysatoren zu der Vorrichtung sowie die Vorpolymerisation.
Prozesseigenschaften
Die Technologie beinhaltet das Mischen von Komponenten in einem speziellen Gerät für die Vor-Transformation. Diese Mischung wird dann zu den Schleifenpolymerisationsreaktoren gegeben, wo sowohl Wasserstoff als auch verbrauchtes Propylen zugeführt werden.
Die Reaktoren arbeiten bei einem Temperaturbereich von 65 bis 80 Grad Celsius. Der Druck im System beträgt nicht mehr als 40 bar. Reaktoren, die sich in Serie befinden, werden in Fabriken eingesetzt, die für große Mengen an Polymerproduktion ausgelegt sind.
Eine Polymerlösung wird aus dem zweiten Reaktor entfernt. Die Polymerisation von Propylen beinhaltet die Übertragung der Lösung auf einen Entgaser mit erhöhtem Druck. Hierbei wird das Pulverhomopolymer aus dem flüssigen Monomer entfernt.
Herstellung von Blockcopolymeren
Die Polymerisationsgleichung für Propylen CH2 = CH – CH3 in dieser Situation hat einen Standard-Flow-Mechanismus, es gibt Unterschiede nur in den Bedingungen des Prozesses. Zusammen mit Propylen und Ethylen geht das Pulver aus dem Entgaser in einen Gasphasenreaktor über, der bei einer Temperatur von etwa 70 Grad Celsius und einem Druck von nicht mehr als 15 bar arbeitet.
Blockcopolymere, nachdem sie aus dem Reaktor entnommen worden sind, betreten ein spezielles Evakuierungssystem aus dem Monomer des pulverförmigen Polymers.
Die Polymerisation von Propylen und Butadienen vom schlagfesten Typ ermöglicht die Verwendung eines zweiten Gasphasenreaktors. Es erlaubt, das Niveau des Propylens im Polymer zu erhöhen. Darüber hinaus ist es möglich, Additive zum fertigen Produkt hinzuzufügen, die Verwendung von Granulierung, hilft, die Qualität des erhaltenen Produkts zu verbessern.
Spezifität der Polymerisation von Alkenen
Es gibt einige Unterschiede zwischen der Herstellung von Polyethylen und Polypropylen. Die Polymerisationsgleichung für Propylen erlaubt uns zu verstehen, dass ein anderes Temperaturregime angenommen wird. Darüber hinaus bestehen einige Unterschiede in der Endphase der Prozesskette sowie in den Einsatzgebieten von Endprodukten.
Peroxid wird für Harze verwendet, die ausgezeichnete rheologische Eigenschaften aufweisen. Sie haben eine erhöhte Fließfähigkeit von Schmelzen, ähnliche physikalische Eigenschaften mit jenen Materialien, die einen niedrigen Ausbeuteindex aufweisen.
Harze mit ausgezeichneten rheologischen Eigenschaften werden bei dem Spritzgussverfahren sowie im Falle der Herstellung von Fasern verwendet.
Um die Transparenz und die Festigkeit der polymeren Materialien zu erhöhen, versuchen die Hersteller, dem Reaktionsgemisch spezielle kristallisierende Additive zuzusetzen. Einige der transparenten Polypropylen-Materialien werden allmählich durch andere Materialien im Bereich Blasformen und Gießen ersetzt.
Besonderheiten der Polymerisation
Die Polymerisation von Propylen in Gegenwart von Aktivkohle verläuft schneller. Gegenwärtig wird ein katalytischer Komplex aus Kohlenstoff mit einem Übergangsmetall auf Basis der Adsorptionskapazität von Kohlenstoff verwendet. Als Ergebnis der Polymerisation wird ein Produkt mit ausgezeichneten Leistungsmerkmalen erhalten.
Die Hauptparameter des Polymerisationsverfahrens sind die Reaktionsgeschwindigkeit sowie das Molekulargewicht und die stereoisomere Zusammensetzung des Polymers. Die physikalische und chemische Natur des Katalysators, das Polymerisationsmedium und der Reinheitsgrad der Bestandteile des Reaktionssystems sind ebenfalls wichtig.
Ein lineares Polymer wird sowohl in der homogenen als auch in der heterogenen Phase erhalten, wenn man über Ethylen spricht. Der Grund dafür ist, dass die gegebene Substanz keine räumlichen Isomere hat. Um isotaktisches Polypropylen zu erhalten, versuchen Sie, feste Titanchloride sowie Organoaluminiumverbindungen zu verwenden.
Wenn ein an kristallinem Titanchlorid (3) adsorbierter Komplex verwendet wird, ist es möglich, ein Produkt mit vorbestimmten Eigenschaften zu erhalten. Die Regelmäßigkeit des Trägergitters ist für den Katalysator kein ausreichender Faktor, um eine hohe Stereospezifität zu erlangen. Beispielsweise wird im Fall der Auswahl von Titaniodid (3) eine größere Menge an ataktischem Polymer beobachtet.
Die betrachteten katalytischen Komponenten sind vom Lewis-Typ und beziehen sich daher auf die Selektion des Mediums. Die günstigste Umgebung ist die Verwendung von inerten Kohlenwasserstoffen. Da Titanchlorid (5) ein aktives Adsorptionsmittel ist, werden im allgemeinen aliphatische Kohlenwasserstoffe ausgewählt. Wie läuft die Polymerisation von Propylen? Die Produktformel hat die Form (-CH 2 -CH 2 -CH 2 -) n. Der Algorithmus der Reaktion selbst ist analog zu dem Verlauf der Reaktion in den übrigen Repräsentanten einer gegebenen homologen Reihe.
Chemische Wechselwirkung
Lassen Sie uns die wichtigsten Optionen für die Interaktion für Propylen analysieren. In Anbetracht dessen, dass in seiner Struktur eine Doppelbindung besteht, gehen die Hauptreaktionen gerade mit ihrer Zerstörung vor sich.
Die Halogenierung verläuft bei normaler Temperatur. An der Stelle der Störung der komplexen Kommunikation tritt eine ungehinderte Befestigung von Halogen auf. Als Ergebnis dieser Wechselwirkung wird eine Dihalogenverbindung gebildet. Die härteste Sache ist Iodierung. Die Bromierung und Chlorierung erfolgt ohne zusätzliche Bedingungen und Energiekosten. Die Fluorierung von Propylen erfolgt mit einer Explosion.
Die Hydrierungsreaktion beinhaltet die Verwendung eines zusätzlichen Beschleunigers. Der Katalysator ist Platin, Nickel. Als Ergebnis der chemischen Wechselwirkung von Propylen mit Wasserstoff wird Propan gebildet – ein Vertreter der Klasse der begrenzenden Kohlenwasserstoffe.
Hydratation (Wasserzugabe) erfolgt nach VV Markovnikovs Regel. Sein Wesen besteht darin, eine Doppelbindung des Wasserstoffatoms an die von Propylenkohlenstoff anzubringen, der seine maximale Menge hat. In diesem Fall wird das Halogen an das Volumen C gebunden, das eine minimale Anzahl an Wasserstoff aufweist.
Propylen ist gekennzeichnet durch Verbrennen in Sauerstoff in der Luft. Als Ergebnis dieser Wechselwirkung werden zwei Hauptprodukte erhalten: Kohlendioxid, Wasserdampf.
Wenn starke Oxidationsmittel, wie Kaliumpermanganat, auf diese Chemikalie einwirken, wird deren Verfärbung beobachtet. Unter den Produkten der chemischen Reaktion ist ein zweiwertiger Alkohol (Glykol).
Herstellung von Propylen
Alle Methoden können in zwei Hauptgruppen unterteilt werden: Labor, Industrie. Unter Laborbedingungen ist es möglich, Propylen zu erhalten, wenn Wasserstoffhalogenid aus dem Ausgangshalogenalkyl abgespalten wird, wenn eine Alkohollösung von Natriumhydroxid ihnen ausgesetzt wird.
Während der katalytischen Hydrierung von Propin wird Propylen gebildet. Im Labor kann diese Substanz durch Dehydratisierung von Propanol-1 erhalten werden. In dieser chemischen Reaktion wird Phosphorsäure oder Schwefelsäure, Aluminiumoxid, als Katalysatoren verwendet.
Wie wird Propylen in großen Mengen produziert? Aufgrund der Tatsache, dass diese Chemikalie selten in der Natur gefunden wird, wurden industrielle Varianten ihrer Vorbereitung entwickelt. Am häufigsten ist die Isolierung von Alken aus raffinierten Produkten.
Beispielsweise wird ein Rissbildung von Rohöl in einer speziellen Wirbelschicht durchgeführt. Propylen wird durch Pyrolyse der Benzinfraktion hergestellt. Gegenwärtig wird Alken von dem zugehörigen Gas getrennt, die gasförmigen Produkte der Kohleverkokung.
Es gibt eine Vielzahl von Pyrolyse-Optionen für Propylen:
- In Rohröfen;
- In einem Reaktor unter Verwendung eines Quarzkühlmittels;
- Der Lavrovsky-Prozess;
- Autothermische Pyrolyse nach der Bartlom-Methode.
Unter den erschöpften industriellen Technologien ist es notwendig, die katalytische Dehydrierung von gesättigten Kohlenwasserstoffen zu beachten.
Anwendung
Propylen hat eine Vielzahl von Anwendungen und wird daher in großem Maßstab in der Industrie produziert. Das Aussehen dieses ungesättigten Kohlenwasserstoffs ist auf die Arbeit von Natta zurückzuführen. Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts entwickelte er mit dem Ziegler-Katalytik-System eine Polymerisationstechnologie.
Natta gelang es, ein stereoreguläres Produkt zu erhalten, das er isotaktisch nannte, weil sich in der Struktur Methylgruppen auf einer Seite der Kette befanden. Aufgrund dieser "Verpackung" von Polymermolekülen hat das resultierende Polymermaterial ausgezeichnete mechanische Eigenschaften. Polypropylen wird für die Herstellung von synthetischen Fasern verwendet, ist als Kunststoffmasse gefragt.
Etwa zehn Prozent des Petroleumpropylens werden verbraucht, um sein Oxid zu produzieren. Bis zur Mitte des letzten Jahrhunderts wurde diese organische Substanz durch Chlorhydrin-Methode erhalten. Die Reaktion verlief durch die Bildung eines Zwischenprodukts von Propylenchlorhydrin. Diese Technologie hat gewisse Nachteile, die mit der Verwendung von teurem Chlor und hydratisiertem Kalk verbunden sind.
In unserer Zeit wurde diese Technologie durch den Halkon-Prozess ersetzt. Es beruht auf der chemischen Wechselwirkung von Propen mit Hydroperoxiden. Propylenoxid wird bei der Synthese von Propylenglykolen verwendet, die zur Herstellung von Polyurethanschäumen verwendet wird. Sie gelten als hervorragende Dämpfungsmaterialien, so dass sie Pakete, Teppiche, Möbel, Wärmedämmstoffe, sorbierende Flüssigkeiten und Filtermaterialien herstellen werden.
Darüber hinaus ist unter den Hauptanwendungen von Propylen die Synthese von Aceton und Isopropylalkohol zu nennen. Isopropylalkohol, ein ausgezeichnetes Lösungsmittel, gilt als ein wertvolles chemisches Produkt. Im frühen zwanzigsten Jahrhundert wurde dieses organische Produkt nach der Schwefelsäuremethode hergestellt.
Darüber hinaus wurde die Technologie der direkten Hydratation von Propen mit der Einführung von sauren Katalysatoren in das Reaktionsgemisch entwickelt. Etwa die Hälfte aller erzeugten Propanols geht zur Synthese von Aceton. Diese Reaktion beinhaltet die Eliminierung von Wasserstoff, durchgeführt bei 380 Grad Celsius. Katalysatoren in diesem Prozess sind Zink und Kupfer.
Unter den wichtigen Anwendungen von Propylen spielt die Hydroformylierung eine besondere Rolle. Propen geht zur Herstellung von Aldehyden. Die Oxinsynthese in unserem Land begann seit Mitte des letzten Jahrhunderts. Gegenwärtig nimmt diese Reaktion einen wichtigen Platz in der petrochemischen Industrie ein. Die chemische Reaktion von Propylen mit Synthesegas (ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff) bei einer Temperatur von 180 Grad, einem Kobaltoxidkatalysator und einem Druck von 250 Atmosphären, werden zwei Aldehyde beobachtet. Man hat eine normale Struktur, die zweite hat eine gekrümmte Kohlenstoffkette.
Unmittelbar nach der Entdeckung dieses technologischen Prozesses war es diese Reaktion, die für viele Wissenschaftler zum Gegenstand der Forschung wurde. Sie suchten Wege, um die Bedingungen ihres Kurses zu mildern, versuchten, den Prozentsatz in der resultierenden Mischung der Aldehyd-verzweigten Struktur zu reduzieren.
Zu diesem Zweck wurden wirtschaftliche Verfahren erfunden, die die Verwendung anderer Katalysatoren beinhalten. Es war möglich, die Temperatur, den Druck zu reduzieren, die Ausbeute der linearen Aldehydstruktur zu erhöhen.
Als Copolymere werden auch Acrylsäureester verwendet, die auch mit der Polymerisation von Propylen assoziiert sind. Etwa 15 Prozent des petrochemischen Propens werden als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Acrynitril verwendet. Diese organische Komponente ist für die Herstellung von wertvollen chemischen Fasern notwendig – Nitron, die Herstellung von Kunststoffen, die Herstellung von Kautschuken.
Schlussfolgerung
Polypropylen gilt heute als die größte petrochemische Produktion. Die Nachfrage nach dieser Qualität und dem preiswerten Polymer wächst, so dass es allmählich Polyethylen verdrängt. Es ist unentbehrlich für die Herstellung von starren Verpackungen, Platten, Folien, Automobilteilen, synthetischen Papier, Seilen, Teppichteilen sowie für die Herstellung einer Vielzahl von Haushaltsgeräten. Zu Beginn des einundzwanzigsten Jahrhunderts war die Polypropylenproduktion die zweitgrößte in der Polymerindustrie. Angesichts der Anfragen verschiedener Branchen können wir folgern: In naher Zukunft wird sich der Trend der Großproduktion von Propylen und Ethylen fortsetzen.
