Tlenek propylenu: wzór, właściwości, zastosowanie i produkcja

Tlenek propylenu jest produktem syntezy organicznej. Zużycie tego związku rośnie, gdyż jest on surowcem do produkcji cennych produktów chemicznych. Istnieje kilka technologii dostępnych dla przemysłowej syntezy tej substancji.

Przegląd

Tlenek propylenu, czyli propylen, jest w normalnych warunkach przezroczystą cieczą o charakterystycznym eterycznym zapachu. Charakteryzuje się reakcjami addycji, ze względu na łatwość otwarcia trójczłonowego pierścienia epoksydowego w jego strukturze. Ze względu na tę właściwość, związek ten reaguje z wieloma substancjami i jest jednym z najważniejszych produktów, który jest dalej wykorzystywany do produkcji wielu innych materiałów.

Wzór empiryczny tlenku propylenu to C₃H₆O. Synonimami nazwy tego związku są: metyloksyran; tlenek 1,2-propylenu; 1,2-epoksypropan.

właściwości fizyczne

Główne cechy fizyczne tej substancji to:

• gęstość (w warunkach normalnych) - 859 kg/m³;
• temperatura wrzenia - 34,5 °C;
• pojemność cieplna, 1,97 J/(kg∙К);
• współczynnik załamania światła - 1,366;
• lepkość dynamiczna (w 25 °C) - 0,28;
• dolna granica stężenia palnego - 2-21% (objętościowo).

Toksyczność

substancja jest sklasyfikowana jako druga klasa zagrożenia, MAC w wodzie - 0,01 mg/l. W kontakcie z tlenkiem propylenu mogą wystąpić następujące zaburzenia

• podrażnienie skóry i błon śluzowych;
• upośledzenie koordynacji ruchowej;
• zaburzenia krążenia;
• Depresja OUN;
• oparzenia rogówki;
• otępienie;
• śpiączka.

Związek ten ma również działanie rakotwórcze, mutagenne i cytotoksyczne.

Właściwości chemiczne

Do właściwości chemicznych tlenku propylenu należą:

• rozpuszczalność - dobra w większości rozpuszczalników organicznych i w wodzie;
• reaguje z wodą tworząc glikol propylenowy;
• etery glikolowe otrzymuje się w reakcjach z alkoholami i fenolami;
• oddziaływanie z kwasami zawierającymi grupy karboksylowe daje estry (w obecności metali alkalicznych);
• polimeryzacja z katalizatorami (alkalia, alkohole, fenole itp.) prowadzi do powstania tlenku polipropylenu o dużej masie cząsteczkowej.

kopolimery z tlenkiem etylenu i glikolem propylenowym mają największe znaczenie w przemyśle chemicznym. Propylen otrzymuje się przez hydratację tlenku propylenu pod wpływem ciepła do 200°C, pod ciśnieniem 16 atmosfer i w obecności zasady. Produkt końcowy zawiera również około 20% glikolu polipropylenowego.

Aplikacje

Tlenek propylenu jest stosowany do następujących celów:

• synteza komponentów do żywic poliestrowych, polimerów gumopodobnych i poliuretanu, który ma szerokie zastosowanie w budownictwie produkcja samochodów części, meble, artykuły sportowe, wykładziny podłogowe, izolacja cieplna, w przemyśle obuwniczym;
• Produkcja rozpuszczalników z eterem glikolu propylenowego, smarów i płynów hamulcowych, środków owadobójczych;
• sterylizacja wyrobów medycznych, pakowanych produktów spożywczych;
• Produkcja detergentów, emulgatorów i demulgatorów do celów technicznych.

Produkcja

Produkcja tlenku propylenu na skalę przemysłową na kilka sposobów:

Proces HPRO

Od lat 2000-tych nowa technologia oparta na nadtlenku wodoru (proces HPPO) jest również stosowana w produkcji tlenku propylenu. Opiera się ona na bezpośrednim utlenianiu propylenu za pomocą H₂O₂. Wielu naukowców próbowało wcześniej uzyskać ten produkt w ten sposób, aby uprościć proces, obniżyć koszty produkcji i zmniejszyć liczbę produktów ubocznych, ale proponowane metody były nieopłacalne i niebezpieczne.

Epoksydację propylenu prowadzi się w reaktorze z użyciem nadtlenku metanolu z alkoholem metylowym jako rozpuszczalnikiem. Jako materiał wyjściowy stosuje się polimeryczne lub chemiczne gatunki propylenu. Reakcja zachodzi w katalizatorze stacjonarnym w umiarkowanej temperaturze i podwyższonym ciśnieniu.

Zalety procesu HPPO to

• Mała ilość produktów ubocznych;
• brak chloru, który jest niebezpiecznym i toksycznym odczynnikiem;
• długi czas żywotność katalizator;
• wysoki stopień konwersji (zamiana nadtlenku na produkt końcowy) i selektywność reakcji chemicznej;
• podawanie oczyszczonego rozpuszczalnika do recyklingu.

Producenci rosyjscy

W Rosji tlenek propylenu jest produkowany tylko w dwóch zakładach:

• OAO Nizhnekamskneftekhim (z siedzibą w Tatarstanie). Udało się tu opanować dwie technologie - współsyntezę C₈Н₈ i C₃H₆O, a także metoda chlorohydrynowa (mieszanie propylenu z chlorem, otrzymywanie pośredniej chlorohydryny propylenowej i poddawanie jej działaniu mleka wapiennego).
• "Khimprom" (miasto Kemerowo).

Pod względem wielkości produkcji 99% substancji jest produkowane w pierwszym zakładzie.