A propilén-oxid a szerves szintézis egyik terméke. Ennek a vegyületnek a fogyasztása folyamatosan növekszik, mivel értékes vegyi termékek nyersanyaga. Számos technológia létezik ennek az anyagnak az ipari szintézisére.
Általános információ
A propilén-oxid vagy propilén-oxid normál körülmények között tiszta folyadék, jellegzetes éteri szaggal. Addíciós reakciók jellemzik, ami a szerkezetében a háromtagú epoxigyűrű könnyű kinyitásával jár. Ennek a tulajdonságának köszönhetően ez a vegyület sok anyaggal reakcióba lép, és az egyik legfontosabb termék, amelyet később sok más anyag előállítására használnak fel.
A propilén-oxid empirikus képlete: C3H6O. E vegyület nevének szinonimái a metiloxirán; 1, 2 – propilén-oxid; 1, 2 - epoxipropán.
Fizikai tulajdonságok
Ennek az anyagnak a fő fizikai jellemzői:
- sűrűség (normál körülmények között) – 859kg/m3;
- forráspont - 34,5 °С;
- hőkapacitás – 1,97 J/(kg∙K);
- törésmutató – 1, 366;
- dinamikus viszkozitás (25°С-on) – 0,28;
- alsó koncentrációjú gyúlékonysági határ - 2-21% (térfogat szerint).
Toxikus
Az anyag a második veszélyességi osztályba tartozik, MPC vízben 0,01 mg/l. A propilén-oxiddal való érintkezés a következő rendellenességeket okozhatja:
- bőr- és nyálkahártya-irritáció;
- mozgások koordinációjának zavara;
- keringési zavarok;
- CNS depresszió;
- szaruhártyaégés;
- zsibbadás;
- kóma.
Ez a vegyület rákkeltő, mutagén és citotoxikus is.
Kémiai tulajdonságok
A propilén-oxid kémiai tulajdonságai a következők:
- oldhatóság - jó a legtöbb szerves oldószerben és vízben;
- vízzel reagálva propilénglikol képződik;
- alkoholokkal és fenolokkal reagálva glikol-éterek keletkeznek;
- karboxilcsoportokat tartalmazó savakkal reagálva észterek keletkeznek (alkálifémek jelenlétében);
- katalizátorok (lúgok, alkoholok, fenolok és mások) részvételével végzett polimerizáció nagy molekulatömegű polipropilén-oxid képződéséhez vezet.
A vegyiparban az etilén-oxiddal és propilénglikollal alkotott kopolimerek a legnagyobb jelentőséggel bírnak. A propilént a propilén-oxid hidratációja eredményeként nyerik 200 ° C-ra melegítve, feleslegben16 atmoszféra nyomáson és lúg jelenlétében. A végtermék körülbelül 20% polipropilénglikolt is tartalmaz.
Alkalmazás
A propilén-oxidot a következő célokra használják:
- alkatrészek szintézise poliészter gyantákhoz, gumiszerű polimerekhez és poliuretánhoz, amelyet széles körben használnak az építőiparban, autóalkatrészekben, bútorokban, sporttermékekben, bevonatokban, szigetelésekben, cipőiparban;
- propilénglikol-éter oldószerek, kenőanyagok és fékfolyadékok, rovarölő szerek gyártása;
- orvosi berendezések, csomagolt élelmiszertermékek sterilizálása;
- mosószerek, emulgeálószerek és emulgeálószerek gyártása műszaki igényekhez.
Gyártás
Ipari méretekben a propilén-oxid előállítása többféle módon történik:
- Hipoklórozás hipoklórsav oldatban, majd a propilén-klórhidrin elszappanosítása és a végtermék izolálása (dehidroklórozás). Ennek a módszernek a hátránya a drága nyersanyagok (klór és oltott mész), valamint a nagy mennyiségű kalcium-klorid képződése oldott formában.
- Propilén epoxidálása kumol-hidroperoxiddal. Ezt a technológiát magas fokú termékhozam (akár 99%) jellemzi.
- Sztirol és propilén-oxid egyidejű szintézise. Ezt a technikát a Nizhnekamskneftekhim petrolkémiai cég sajátította el. Az alapanyag az etilbenzol. Oxigénnel oxidálódik130 °C hőmérsékleten, majd hidroperoxidot kapunk, amely reakcióba lép a propilénnel. Ezután a metil-fenil-karbinolt dehidratáljuk titán-dioxid jelenlétében.
- Peroxid mód. A propilént szerves hidroperoxidokkal (metil-propán és etil-benzol vagy terc-butil-peroxid) oxidálják. A folyamat 100 °C hőmérsékleten és 20-30 atmoszféra nyomáson, valamint katalizátor - molibdén-oxid - jelenlétében megy végbe.
NRPO folyamat
A 2000-es évek óta egy új hidrogén-peroxidon alapuló technológiát (HPPO-eljárás) is alkalmaznak a propilén-oxid gyártásában. A propilén közvetlen oxidációján alapul H2O2. Sok tudós korábban kísérletet tett a termék ilyen módon történő előállítására, hogy egyszerűsítse a folyamatot, csökkentse a gyártási költségeket és csökkentse a melléktermékek számát, de a javasolt módszerek veszteségesek és nem biztonságosak.
A propilén epoxidációját egy reaktorban hajtják végre, ahol oldószerként metanol-peroxidot és metil-alkoholt használnak. Kiindulási anyagként polimer vagy kémiai minőségű propilént használnak. A reakció álló katalizátorban, mérsékelt hőmérsékleten és magas nyomáson megy végbe.
A HPPO eljárás előnyei a következők:
- kevés melléktermék;
- nem tartalmaz klórt, amely veszélyes és mérgező reagens;
- hosszú katalizátorélettartam;
- nagyfokú konverzió (a peroxid átvitele a késztermékbe) és a kémiai reakció szelektivitása;
- a tisztított oldószer betáplálása az újrahasznosításba.
orosz gyártók
Oroszországban a propilén-oxidot csak két vállalat állítja elő:
- JSC Nizhnekamskneftekhim (székhely: Tatár). 2 technológiát sajátítottak el itt - a С8Н8 és C3H közös szintézisét. 6 O, valamint a klórhidrin módszer (propilén keverése klórral, közbenső propilén-klórhidrin előállítása és mésztejjel történő kezelése).
- Khimprom (Kemerovo városa).
A gyártott mennyiséget tekintve az anyagok 99%-át az első vállalkozásnál szerzik be.
