תמוצת פרופילן: נוסחה, תכונות, יישום וייצור

2024 מְחַבֵּר: Angel Austin | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 05:26

תמוצת פרופילן הוא אחד מהתוצרים של סינתזה אורגנית. נפח הצריכה של תרכובת זו גדל ללא הרף, מכיוון שהוא חומר גלם להשגת מוצרים כימיים יקרי ערך. קיימות מספר טכנולוגיות לסינתזה תעשייתית של חומר זה.

מידע כללי

תמוצת פרופילן, או תחמוצת פרופילן, בתנאים רגילים הוא נוזל שקוף עם ריח אתרי אופייני. הוא מאופיין בתגובות הוספה, הקשורות לקלות הפתיחה של טבעת האפוקסי התלת-איברית במבנה שלה. בשל תכונה זו, תרכובת זו מגיבה עם חומרים רבים והיא אחד המוצרים החשובים ביותר, אשר משמש לאחר מכן להשגת חומרים רבים אחרים.

הנוסחה האמפירית לפרופילן אוקסיד היא C₃H₆O. מילים נרדפות לשם של תרכובת זו הן מתילוקסירן; 1, 2 - תחמוצת פרופילן; 1, 2 - אפוקסיפרופן.

נכסים פיזיים

המאפיינים הפיזיים העיקריים של חומר זה הם:

• צפיפות (בתנאים רגילים) – 859kg/m³;
• נקודת רתיחה - 34.5 °С;
• קיבולת חום – 1.97 J/(kg∙K);
• אינדקס השבירה – 1, 366;
• צמיגות דינמית (ב-25°С) – 0.28;
• גבול דליקה בריכוז נמוך יותר - 2-21% (בנפח).

רעילות

החומר שייך לדרגת הסיכונים השנייה, MPC במים הוא 0.01 מ ג/ליטר. מגע עם תחמוצת פרופילן עלול לגרום להפרעות הבאות:

• גירוי בעור ובריריות;
• פגוע בקואורדינציה של תנועות;
• הפרעות במחזור הדם;
• דיכאון CNS;
• צריבה בקרנית;
• numbness;
• coma.

תרכובת זו גם מסרטנת, מוטגנית וציטוטוקסית.

מאפיינים כימיים

התכונות הכימיות של תחמוצת פרופילן כוללות:

• מסיסות - טובה ברוב הממיסים האורגניים ובמים;
• תגובה עם מים מייצרת פרופילן גליקול;
• בתגובות עם אלכוהולים ופנולים, מתקבלים אתרי גליקול;
• תגובה עם חומצות המכילות קבוצות קרבוקסיל נותנת אסטרים (בנוכחות מתכות אלקליות);
• פולימריזציה בהשתתפות זרזים (אלקליים, אלכוהולים, פנולים ואחרים) מובילה ליצירת תחמוצת פוליפרופילן עם משקל מולקולרי גבוה.

בתעשייה הכימית, יש חשיבות גדולה ביותר לקופולימרים עם אתילן אוקסיד ופרופילן גליקול. פרופילן מתקבל כתוצאה מהידרציה של תחמוצת פרופילן בחימום ל-200 מעלות צלזיוס, עודףלחץ של 16 אטמוספרות ובנוכחות אלקלי. המוצר הסופי מכיל גם כ-20% פוליפרופילן גליקול.

Application

תחמוצת פרופילן משמשת למטרות הבאות:

• סינתזה של רכיבים לשרף פוליאסטר, פולימרים דמויי גומי ופוליאוריתן, שנמצא בשימוש נרחב בבנייה, חלקי רכב, רהיטים, מוצרי ספורט, ציפויים, בידוד, תעשיית הנעלה;
• ייצור של ממיסים, חומרי סיכה ונוזלי בלמים פרופילן גליקול אתר, קוטלי חרקים;
• עיקור של ציוד רפואי, מוצרי מזון ארוזים;
• ייצור של חומרי ניקוי, מתחלבים וחומרי ניקוי לצרכים טכניים.

Production

בקנה מידה תעשייתי, השגת תחמוצת פרופילן מתבצעת בכמה דרכים:

• היפוכלורציה בתמיסה של חומצה היפוכלורית, ואחריה ספיון של פרופילן כלורוהידרין ובידוד התוצר הסופי (דה-הידרוכלוריציה). החיסרון בשיטה זו הוא חומרי הגלם היקרים (כלור וסיד מושפל), וכן היווצרות נפח גדול של סידן כלורי בצורה מומסת.
• אפוקסידציה של פרופילן עם קומן הידרופרוקסיד. טכנולוגיה זו מאופיינת בדרגה גבוהה של תפוקת מוצר (עד 99%).
• סינתזה סימולטנית של סטירן ופרופילן אוקסיד. טכניקה זו עברה שליטה בחברת הפטרוכימיה Nizhnekamskneftekhim. חומר הגלם הוא אתיל-בנזן. הוא מחומצן עם חמצןטמפרטורה של 130 מעלות צלזיוס, לאחר מכן מתקבל הידרופרוקסיד, המגיב עם פרופילן. לאחר מכן מתבצעת התייבשות של מתילפניל-קרבינול בנוכחות דו תחמוצת טיטניום.
• דרך מי חמצן. פרופילן מחומצן עם הידרופרוקסידים אורגניים (מתיל-פרופן ואתיל-בנזן או טרט-בוטיל חמצן). התהליך מתרחש בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס ובלחץ של 20-30 אטמוספרות, וכן בנוכחות זרז - מוליבדן אוקסיד.

תהליך NRPO

מאז שנות ה-2000, נעשה שימוש בטכנולוגיה חדשה המבוססת על מי חמצן (תהליך HPPO) גם בייצור של תחמוצת פרופילן. הוא מבוסס על חמצון ישיר של פרופילן עם H₂O₂. מדענים רבים עשו בעבר ניסיונות להשיג מוצר זה בדרך זו כדי לפשט את התהליך, להפחית את עלויות הייצור ולהפחית את מספר תוצרי הלוואי, אך השיטות המוצעות לא היו רווחיות ולא בטוחות.

אפוקסידציה של פרופילן מתבצעת בכור שבו נעשה שימוש במתנול חמצן עם מתיל אלכוהול כממס. דרגות פולימריות או כימיות של פרופילן משמשות כחומר מוצא. התגובה מתרחשת בזרז נייח בטמפרטורה מתונה ובלחץ גבוה.

היתרונות של תהליך HPPO הם כדלקמן:

• כמה מוצרי לוואי;
• ללא כלור, שהוא מגיב מסוכן ורעיל;
• חיי זרז ארוכים;
• דרגה גבוהה של המרה (העברת מי חמצן למוצר המוגמר) וסלקטיביות של התגובה הכימית;
• הזנת הממס המטוהר למיחזור.

יצרנים רוסיים

ברוסיה, פרופילן אוקסיד מיוצר רק בשני מפעלים:

• JSC Nizhnekamskneftekhim (נמצא בטטרסטן). השתלטו כאן על 2 טכנולוגיות - הסינתזה המשותפת של С₈Н₈ ו-C₃H 6 _{O, וכן שיטת הכלורוהידרין (ערבוב פרופילן עם כלור, השגת פרופילן כלורוהידרין ביניים וטיפול בו בחלב סיד).}
• Khimprom (העיר קמרובו).

מבחינת הנפח המיוצר, 99% מהחומרים מתקבלים במפעל הראשון.