מהו פילמור של פרופילן? מה הם המאפיינים של תגובה כימית זו? בוא ננסה למצוא תשובות מפורטות לשאלות האלה.
מאפיינים של חיבורים
תכניות התגובה של פילמור אתילן ופרופילן מדגימות את התכונות הכימיות האופייניות שיש לכל חברי מחלקת האולפינים. מחלקה זו קיבלה שם יוצא דופן מהשם הישן של השמן המשמש בייצור כימי. במאה ה-18 התקבל אתילן כלוריד, שהיה חומר נוזלי שמנוני.
בין המאפיינים של כל נציגי מחלקה של פחמימנים אליפטיים בלתי רוויים, אנו מציינים את נוכחותו של קשר כפול אחד בהם.
הפילמור הרדיקלי של פרופילן מוסבר במדויק על ידי נוכחות של קשר כפול במבנה החומר.
נוסחה כללית
עבור כל הנציגים של הסדרה ההומולוגית של אלקנים, הנוסחה הכללית היא בצורה СpН2p. הכמות הלא מספקת של מימנים במבנה מסבירה את המוזרות של התכונות הכימיות של פחמימנים אלה.
משוואת תגובת פילמור פרופילןמהווה אישור ישיר לאפשרות של הפסקה בחיבור כזה בעת שימוש בטמפרטורה גבוהה ובזרז.
הרדיקל הבלתי רווי נקרא אליל או פרופניל-2. למה לעשות פילמר של פרופילן? התוצר של אינטראקציה זו משמש לסינתזה של גומי סינטטי, אשר, בתורו, מבוקש בתעשייה הכימית המודרנית.
נכסים פיזיים
משוואת פילמור הפרופילן מאשרת לא רק את התכונות הכימיות, אלא גם את התכונות הפיזיקליות של החומר הזה. פרופילן הוא חומר גזי בעל נקודות רתיחה והתכה נמוכות. לנציג זה של מחלקת האלקן יש מסיסות קלה במים.
מאפיינים כימיים
משוואות התגובה לפימור של פרופילן ואיזובוטילן מראות שהתהליכים מתקדמים דרך קשר כפול. אלקנים פועלים כמונומרים, והתוצרים הסופיים של אינטראקציה כזו יהיו פוליפרופילן ופוליאיזובוטילן. הקשר הפחמן-פחמן הוא שייהרס במהלך אינטראקציה כזו, ובסופו של דבר יווצרו המבנים המתאימים.
בקשר הכפול נוצרים קשרים פשוטים חדשים. כיצד מתבצע פילמור של פרופילן? המנגנון של תהליך זה דומה לתהליך המתרחש בכל הנציגים האחרים של מחלקה זו של פחמימנים בלתי רוויים.
תגובת פילמור פרופילן כוללת מספר אפשרויותדליפות. במקרה הראשון, התהליך מתבצע בשלב הגז. לפי האפשרות השנייה, התגובה מתרחשת בשלב הנוזל.
בנוסף, פילמור הפרופילן ממשיך גם לפי כמה תהליכים מיושנים הכוללים שימוש בפחמימן נוזלי רווי כמדיום התגובה.
טכנולוגיה מודרנית
פולימריזציה של פרופילן בתפזורת באמצעות טכנולוגיית Spheripol היא שילוב של כור סלרי לייצור הומופולימרים. התהליך כולל שימוש בכור פאזי גז עם מצע פסאודו-נוזל ליצירת קופולימרים בלוק. במקרה זה, תגובת פילמור הפרופילן כוללת תוספת של זרזים תואמים נוספים למכשיר, כמו גם פילמור מראש.
תכונות תהליך
הטכנולוגיה כוללת ערבוב של הרכיבים במכשיר מיוחד המיועד לטרנספורמציה ראשונית. יתר על כן, תערובת זו מתווספת לכורי פילמור הלולאה, שאליהם נכנסים גם מימן וגם פרופילן משומש.
כורים פועלים בטמפרטורות הנעות בין 65 ל-80 מעלות צלזיוס. הלחץ במערכת אינו עולה על 40 בר. הכורים, המסודרים בסדרות, משמשים במפעלים המיועדים לייצור בנפח גבוה של מוצרי פולימרים.
תמיסת הפולימר מוסרת מהכור השני. פילמור של פרופילן כרוך בהעברת התמיסה למסיר גז בלחץ.כאן מתבצעת הסרת ההומפולימר האבקה מהמונומר הנוזלי.
ייצור קופולימרים בלוק
משוואת פילמור פרופילן CH2 =CH - CH3 במצב זה יש מנגנון זרימה סטנדרטי, יש הבדלים רק בתנאי התהליך. יחד עם פרופילן ואתן, האבקה ממסיר הגז עוברת לכור פאזי גז הפועל בטמפרטורה של כ-70 מעלות צלזיוס ולחץ של לא יותר מ-15 בר.
קופולימרים הבלוק, לאחר הוצאתם מהכור, נכנסים למערכת מיוחדת להוצאת אבקת הפולימר מהמונומר.
פולימריזציה של פרופילן ובוטדיאנים עמידים בפני פגיעות מאפשרת שימוש בכור שני בפאזי גז. זה מאפשר לך להעלות את רמת הפרופילן בפולימר. בנוסף, ניתן להוסיף תוספים למוצר המוגמר, שימוש בגרנולציה המשפרת את איכות המוצר המתקבל.
מפרט פילמור של אלקנים
יש כמה הבדלים בין ייצור פוליאתילן לפוליפרופילן. משוואת פילמור הפרופילן מבהירה כי מיועד משטר טמפרטורה שונה. כמו כן, קיימים הבדלים מסוימים בשלב הסופי של השרשרת הטכנולוגית וכן בתחומי השימוש במוצרי קצה.
פרוקסיד משמש לשרפים בעלי תכונות ריאולוגיות מצוינות. יש להם רמה מוגברת של זרימת נמס, תכונות פיזיקליות דומות לאותם חומרים בעלי קצב זרימה נמוך.
שרף,בעלי תכונות ריאולוגיות מצוינות, משמשים בתהליך הזרקה, כמו גם במקרה של ייצור סיבים.
כדי להגביר את השקיפות והחוזק של חומרים פולימריים, היצרנים מנסים להוסיף לתערובת התגובה תוספים מתגבשים מיוחדים. חלק מחומרי הפוליפרופילן השקופים מוחלפים בהדרגה בחומרים אחרים בתחום יציקת המכה והיציקה.
תכונות של פילמור
פולימריזציה של פרופילן בנוכחות פחם פעיל מתקדמת מהר יותר. כיום, נעשה שימוש בקומפלקס קטליטי של פחמן עם מתכת מעבר, המבוסס על יכולת הספיגה של פחמן. התוצאה של פילמור היא מוצר עם ביצועים מצוינים.
הפרמטרים העיקריים של תהליך הפילמור הם קצב התגובה, כמו גם המשקל המולקולרי וההרכב הסטריאואיזומרי של הפולימר. גם האופי הפיזי והכימי של הזרז, מדיום הפילמור, מידת הטוהר של מרכיבי מערכת התגובה חשובים.
פולימר ליניארי מתקבל הן בשלב הומוגני והן בשלב הטרוגני, כשמדובר באתילן. הסיבה היא היעדר איזומרים מרחביים בחומר זה. כדי להשיג פוליפרופילן איזוטקטי, הם מנסים להשתמש בכלורידי טיטניום מוצקים, כמו גם בתרכובות אורגנואלומיניום.
בשימוש בקומפלקס נספג על גבי טיטניום כלוריד (3), ניתן לקבל מוצר בעל מאפיינים רצויים. סדירות סריג התמיכה אינה גורם מספיק עבוררכישת סטראוספציפיות גבוהה על ידי הזרז. לדוגמה, אם נבחר טיטניום יודיד (3), מתקבל פולימר אטקטי יותר.
לרכיבים הקטליטיים הנחשבים יש אופי לואיס, לכן, הם משויכים לבחירת המדיום. המדיום המועיל ביותר הוא השימוש בפחמימנים אינרטיים. מכיוון שטיטניום (5) כלוריד הוא סופח פעיל, פחמימנים אליפטיים נבחרים בדרך כלל. כיצד מתבצע פילמור של פרופילן? נוסחת המוצר היא (-CH2-CH2-CH2-)p. אלגוריתם התגובה עצמו דומה למהלך התגובה בנציגים אחרים של הסדרה ההומולוגית הזו.
אינטראקציה כימית
בוא ננתח את אפשרויות האינטראקציה העיקריות עבור פרופילן. בהתחשב בעובדה שיש קשר כפול במבנה שלו, התגובות העיקריות ממשיכות דווקא בהרס שלה.
הלוגן ממשיך בטמפרטורה רגילה. במקום הקרע של הקשר המורכב מתרחשת הוספה ללא הפרעה של ההלוגן. כתוצאה מאינטראקציה זו, נוצרת תרכובת דיהלוגנית. החלק הקשה ביותר הוא יוד. הברומציה וההכלרה מתבצעת ללא תנאים נוספים ועלויות אנרגיה. הפלרת פרופילן היא חומר נפץ.
תגובת ההידרוגנציה כוללת שימוש במאיץ נוסף. פלטינה וניקל משמשים כזרז. כתוצאה מהאינטראקציה הכימית של פרופילן עם מימן, נוצר פרופאן - נציג של מחלקה של פחמימנים רוויים.
הידרציה (תוספת מים)מבוצע על פי הכלל של V. V. Markovnikov. המהות שלו היא לחבר אטום מימן לקשר הכפול של פרופילן, שיש לו את הכמות המקסימלית שלו. במקרה זה, ההלוגן יתחבר לאותו C, בעל המספר המינימלי של מימן.
פרופילן מאופיין בעירה בחמצן אטמוספרי. כתוצאה מאינטראקציה זו, יתקבלו שני מוצרים עיקריים: פחמן דו חמצני, אדי מים.
כאשר כימיקל זה נחשף לחומרי חמצון חזקים, כגון אשלגן פרמנגנט, נצפה שינוי צבעו. בין תוצרי התגובה הכימית יהיה אלכוהול דו-הידרי (גליקול).
ייצור פרופילן
ניתן לחלק את כל השיטות לשתי קבוצות עיקריות: מעבדה, תעשייתית. בתנאי מעבדה, ניתן להשיג פרופילן על ידי פיצול מימן הליד מההלואלקיל המקורי על ידי חשיפתם לתמיסה אלכוהולית של נתרן הידרוקסיד.
פרופילן נוצר על ידי הידרוגנציה קטליטית של פרופין. בתנאי מעבדה, ניתן להשיג חומר זה על ידי התייבשות של פרופנול-1. בתגובה כימית זו, חומצה זרחתית או גופרתית, תחמוצת אלומיניום משמשים כזרזים.
איך מייצרים פרופילן בהיקפים גדולים? בשל העובדה כי כימיקל זה נדיר בטבעו, פותחו אפשרויות תעשייתיות לייצורו. הנפוץ ביותר הוא בידוד של אלקן ממוצרי נפט.
לדוגמה, נפט גולמי נסדק במיטה נוזלית מיוחדת. פרופילן מתקבל על ידי פירוליזה של חלק הבנזין. בְּנכון לעכשיו, אלקן מבודד גם מגז קשור, מוצרים גזים של פחם קוקינג.
ישנן אפשרויות שונות לפירוליזה של פרופילן:
- תנור צינורות;
- בכור באמצעות נוזל קירור קוורץ;
- תהליך לברובסקי;
- פירוליזה אוטו-תרמית לפי שיטת ברתלום.
בין הטכנולוגיות התעשייתיות המוכחות, יש לציין גם דה-הידרוגנציה קטליטית של פחמימנים רוויים.
Application
לפרופילן יש מגוון יישומים, ולכן מיוצר בקנה מידה גדול בתעשייה. פחמימן בלתי רווי זה חייב את הופעתו לעבודתה של Natta. באמצע המאה העשרים הוא פיתח טכנולוגיית פילמור באמצעות המערכת הקטליטית של זיגלר.
נאטה הצליח להשיג תוצר סטריאו-רגיל, אותו כינה איזוטקטי, שכן במבנה קבוצות המתיל היו ממוקמות בצד אחד של השרשרת. בשל סוג זה של "אריזה" של מולקולות פולימר, לחומר הפולימרי המתקבל יש מאפיינים מכניים מצוינים. פוליפרופילן משמש לייצור סיבים סינתטיים, והוא מבוקש כמסה פלסטית.
כעשרה אחוזים מהפרופילן הנפט נצרכים לייצור התחמוצת שלו. עד אמצע המאה הקודמת, חומר אורגני זה הושג בשיטת הכלורוהידרין. התגובה התקדמה באמצעות יצירת תוצר הביניים פרופילן כלורוהידרין. לטכנולוגיה זו יש חסרונות מסוימים, הקשורים לשימוש בכלור יקר וסיד מושפל.
בתקופתנו, הטכנולוגיה הזו הוחלפה בתהליך ה-Chalcone. הוא מבוסס על האינטראקציה הכימית של פרופן עם הידרופרוקסידים. תחמוצת פרופילן משמשת בסינתזה של פרופילן גליקול, המשמש לייצור קצף פוליאוריטן. נחשבים לחומרי ריפוד מצוינים, הם משמשים לייצור אריזות, שטיחים, רהיטים, חומרי בידוד תרמי, נוזלים סופגים וחומרי סינון.
בנוסף, בין היישומים העיקריים של פרופילן, יש צורך להזכיר את הסינתזה של אצטון ואלכוהול איזופרופיל. אלכוהול איזופרופיל, בהיותו ממס מצוין, נחשב למוצר כימי בעל ערך. בתחילת המאה העשרים, מוצר אורגני זה הושג בשיטת חומצה גופרתית.
בנוסף, פותחה הטכנולוגיה של הידרציה ישירה של פרופן עם הכנסת זרזים חומציים לתערובת התגובה. כמחצית מכל הפרופנול המיוצר מושקע בסינתזה של אצטון. תגובה זו כוללת סילוק מימן, מתבצעת ב-380 מעלות צלזיוס. הזרזים בתהליך זה הם אבץ ונחושת.
בין השימושים החשובים של פרופילן, ההידרופורמילציה תופסת מקום מיוחד. פרופן משמש לייצור אלדהידים. אוקסיסינתזה נמצא בשימוש בארצנו מאז אמצע המאה הקודמת. נכון לעכשיו, תגובה זו תופסת מקום חשוב בפטרוכימיה. האינטראקציה הכימית של פרופילן עם גז סינתזה (תערובת של פחמן חד חמצני ומימן) בטמפרטורה של 180 מעלות, זרז תחמוצת קובלט ולחץ של 250 אטמוספרות, נצפית היווצרות של שני אלדהידים. לאחד יש מבנה רגיל, לשני יש מבנה מעוקלשרשרת פחמן.
מיד לאחר גילוי התהליך הטכנולוגי הזה, הייתה זו תגובה זו שהפכה למושא מחקר עבור מדענים רבים. הם חיפשו דרכים לרכך את תנאי הזרימה שלו, ניסו להפחית את אחוז האלדהיד המסועף בתערובת שהתקבלה.
לשם כך הומצאו תהליכים חסכוניים הכוללים שימוש בזרזים אחרים. ניתן היה להפחית את הטמפרטורה, הלחץ, להגדיל את התפוקה של אלדהיד ליניארי.
אסטרים של חומצה אקרילית, הקשורים גם בפילמור של פרופילן, משמשים כקופולימרים. כ-15 אחוז מהפרופן הפטרוכימי משמש כחומר מוצא ליצירת אקריוניטריל. רכיב אורגני זה הכרחי לייצור סיב כימי בעל ערך - ניטרון, יצירת פלסטיק, ייצור גומי.
מסקנה
פוליפרופילן נחשבת כיום לתעשייה הפטרוכימית הגדולה ביותר. הביקוש לפולימר האיכותי והזול הזה הולך וגדל, ולכן הוא מחליף בהדרגה את הפוליאתילן. זה הכרחי ביצירת אריזות קשיחות, צלחות, סרטים, חלקי רכב, נייר סינטטי, חבלים, חלקי שטיחים, כמו גם ליצירת מגוון ציוד ביתי. בתחילת המאה העשרים ואחת, הייצור של פוליפרופילן דורג במקום השני בתעשיית הפולימרים. בהתחשב בדרישות של תעשיות שונות, אנו יכולים להסיק שהמגמה של ייצור בקנה מידה גדול של פרופילן ואתילן תימשך בעתיד הקרוב.
