ما هي بلمرة البروبيلين؟ ما هي خصائص هذا التفاعل الكيميائي؟ دعونا نحاول العثور على إجابات مفصلة لهذه الأسئلة.
خصائص التوصيل
توضح مخططات تفاعل بلمرة الإيثيلين والبروبيلين الخصائص الكيميائية النموذجية لجميع أعضاء فئة الأوليفين. تلقت هذه الفئة اسمًا غير عادي من الاسم القديم للزيت المستخدم في الإنتاج الكيميائي. في القرن الثامن عشر ، تم الحصول على كلوريد الإيثيلين ، والذي كان مادة زيتية سائلة.
من بين ميزات جميع ممثلي فئة الهيدروكربونات الأليفاتية غير المشبعة ، نلاحظ وجود رابطة مزدوجة واحدة فيهم.
يتم تفسير البلمرة الجذرية للبروبيلين بدقة من خلال وجود رابطة مزدوجة في بنية المادة.
الصيغة العامة
لجميع ممثلي سلسلة الألكينات المتماثلة ، تحتوي الصيغة العامة على الشكل СpН2p. تفسر الكمية غير الكافية من الهيدروجين في الهيكل خصوصية الخصائص الكيميائية لهذه الهيدروكربونات.
معادلة تفاعل بلمرة البروبيلينهو تأكيد مباشر لإمكانية حدوث انقطاع في مثل هذا الاتصال عند استخدام درجة حرارة مرتفعة ومحفز.
يسمى الجذور غير المشبعة الأليل أو البروبينيل 2. لماذا بلمرة البروبيلين؟ يتم استخدام ناتج هذا التفاعل لتصنيع المطاط الصناعي ، والذي بدوره مطلوب في الصناعة الكيميائية الحديثة.
الخصائص الفيزيائية
تؤكد معادلة بلمرة البروبيلين ليس فقط المادة الكيميائية ، ولكن أيضًا الخصائص الفيزيائية لهذه المادة. البروبيلين مادة غازية ذات نقاط غليان وانصهار منخفضة. هذا الممثل لفئة الألكين لديه قابلية ذوبان طفيفة في الماء.
الخصائص الكيميائية
توضح معادلات التفاعل لبلمرة البروبيلين والأيزوبيوتيلين أن العمليات تستمر من خلال رابطة مزدوجة. تعمل الألكينات كمونومرات ، وستكون المنتجات النهائية لهذا التفاعل هي البولي بروبيلين والبولي إيزوبوتيلين. إنها رابطة الكربون والكربون التي سيتم تدميرها أثناء مثل هذا التفاعل ، وفي النهاية سيتم تشكيل الهياكل المقابلة.
في الرابطة المزدوجة ، يتم تشكيل روابط بسيطة جديدة. كيف تستمر بلمرة البروبيلين؟ آلية هذه العملية تشبه العملية التي تحدث في جميع الممثلين الآخرين لهذه الفئة من الهيدروكربونات غير المشبعة.
يتضمن تفاعل بلمرة البروبيلين عدة خياراتالتسريبات. في الحالة الأولى ، تتم العملية في المرحلة الغازية. وفقًا للخيار الثاني ، يحدث التفاعل في المرحلة السائلة.
بالإضافة إلى ذلك ، تستمر بلمرة البروبيلين أيضًا وفقًا لبعض العمليات التي عفا عليها الزمن والتي تتضمن استخدام هيدروكربون سائل مشبع كوسيط تفاعل.
التكنولوجيا الحديثة
بلمرة البروبيلين بكميات كبيرة باستخدام تقنية Spheripol هي مزيج من مفاعل الملاط لإنتاج البوليمرات المتجانسة. تتضمن العملية استخدام مفاعل طور غازي بطبقة سائلة زائفة لتكوين كتلة بوليمرات مشتركة. في هذه الحالة ، يتضمن تفاعل بلمرة البروبيلين إضافة محفزات إضافية متوافقة إلى الجهاز ، بالإضافة إلى البلمرة المسبقة.
ميزات العملية
تتضمن التقنية خلط المكونات في جهاز خاص مصمم للتحول الأولي. علاوة على ذلك ، يضاف هذا الخليط إلى مفاعلات البلمرة الحلقية ، حيث يدخل كل من الهيدروجين والبروبيلين المستهلك.
تعمل المفاعلات بدرجات حرارة تتراوح من 65 إلى 80 درجة مئوية. لا يتجاوز الضغط في النظام 40 بار. تستخدم المفاعلات ، التي تم ترتيبها في سلسلة ، في مصانع مصممة لإنتاج كميات كبيرة من منتجات البوليمر.
يتم إزالة محلول البوليمر من المفاعل الثاني. تتضمن بلمرة البروبيلين نقل المحلول إلى مزيل غاز مضغوط.هنا ، تتم إزالة البوليمر المتجانس المسحوق من المونومر السائل.
إنتاج كتلة البوليمرات
معادلة بلمرة البروبيلين CH2 =CH - CH3 في هذه الحالة لديها آلية تدفق قياسية ، هناك اختلافات فقط في ظروف العملية. جنبا إلى جنب مع البروبيلين والإيثين ، يذهب مسحوق مزيل الغازات إلى مفاعل غازي يعمل عند درجة حرارة حوالي 70 درجة مئوية وضغط لا يزيد عن 15 بار.
كتلة البوليمرات ، بعد إزالتها من المفاعل ، تدخل نظامًا خاصًا لإزالة مسحوق البوليمر من المونومر.
تسمح بلمرة البروبيلين والبوتادين المقاوم للصدمات باستخدام مفاعل ثاني غازي الطور. يسمح لك بزيادة مستوى البروبيلين في البوليمر. بالإضافة إلى ذلك ، من الممكن إضافة مواد مضافة إلى المنتج النهائي ، واستخدام التحبيب ، مما يحسن جودة المنتج الناتج.
خصوصية بلمرة الألكينات
هناك بعض الفروق بين صناعة البولي ايثيلين والبولي بروبلين. توضح معادلة بلمرة البروبيلين أن المقصود هو نظام درجة حرارة مختلف. بالإضافة إلى ذلك ، توجد بعض الاختلافات في المرحلة الأخيرة من السلسلة التكنولوجية ، وكذلك في مجالات استخدام المنتجات النهائية.
يستخدم البيروكسيد للراتنجات التي لها خصائص انسيابية ممتازة. لديهم مستوى متزايد من تدفق الذوبان ، وخصائص فيزيائية مماثلة لتلك المواد ذات معدل التدفق المنخفض.
الراتنج ،لها خصائص ريولوجية ممتازة ، وتستخدم في عملية القولبة بالحقن ، وكذلك في حالة تصنيع الألياف.
لزيادة شفافية وقوة المواد البوليمرية ، يحاول المصنعون إضافة إضافات بلورية خاصة إلى خليط التفاعل. يتم استبدال جزء من المواد الشفافة من مادة البولي بروبيلين تدريجياً بمواد أخرى في مجال النفخ والصب.
ميزات البلمرة
تستمر بلمرة البروبيلين في وجود الكربون المنشط بشكل أسرع. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام مركب حفزي من الكربون مع معدن انتقالي ، بناءً على قدرة امتصاص الكربون. نتيجة البلمرة منتج ذو أداء ممتاز
المعلمات الرئيسية لعملية البلمرة هي معدل التفاعل ، وكذلك الوزن الجزيئي والتركيب الفراغي الأيزومري للبوليمر. تعتبر الطبيعة الفيزيائية والكيميائية للمحفز ، ووسط البلمرة ، ودرجة نقاء مكونات نظام التفاعل مهمة أيضًا.
يتم الحصول على بوليمر خطي في مرحلتين متجانسة وغير متجانسة ، عندما يتعلق الأمر بالإيثيلين. والسبب هو عدم وجود ايزومرات مكانية في هذه المادة. للحصول على مادة البولي بروبيلين متساوية التوزع ، يحاولون استخدام كلوريد التيتانيوم الصلب ، وكذلك مركبات الألمنيوم العضوي.
عند استخدام مركب ممتز على بلوري كلوريد التيتانيوم (3) ، من الممكن الحصول على منتج بالخصائص المرغوبة. انتظام شبكة الدعم ليس عاملاً كافياًاكتساب درجة عالية من الخصوصية الفراغية بواسطة المحفز. على سبيل المثال ، إذا تم اختيار يوديد التيتانيوم (3) ، فيتم الحصول على المزيد من البوليمر غير الناضج.
المكونات الحفازة المدروسة لها شخصية لويس ، لذلك فهي مرتبطة باختيار الوسيط. الوسيلة الأكثر فائدة هي استخدام الهيدروكربونات الخاملة. نظرًا لأن كلوريد التيتانيوم (5) مادة ماصة نشطة ، يتم اختيار الهيدروكربونات الأليفاتية بشكل عام. كيف تستمر بلمرة البروبيلين؟ صيغة المنتج هي (-CH2-CH2-CH2-) ص. تشبه خوارزمية التفاعل نفسها مسار التفاعل في الممثلين الآخرين لهذه السلسلة المتماثلة.
تفاعل كيميائي
دعنا نحلل خيارات التفاعل الرئيسية للبروبيلين. بالنظر إلى وجود رابطة مزدوجة في هيكلها ، فإن ردود الفعل الرئيسية تتقدم بدقة مع تدميرها.
تستمر الهالوجين في درجة الحرارة العادية. في موقع تمزق الرابطة المعقدة ، تحدث إضافة الهالوجين دون عوائق. نتيجة لهذا التفاعل ، يتم تكوين مركب مشتت. أصعب جزء هو المعالجة باليود. تتم المعالجة بالبروم والكلور بدون شروط إضافية وتكاليف طاقة. فلورة البروبيلين مادة متفجرة.
يتضمن تفاعل الهدرجة استخدام معجل إضافي. يعمل البلاتين والنيكل كمحفز. نتيجة للتفاعل الكيميائي للبروبيلين مع الهيدروجين ، يتكون البروبان - ممثل فئة الهيدروكربونات المشبعة.
ترطيب (إضافة الماء)نفذت وفقا لقاعدة V. V. Markovnikov. جوهرها هو ربط ذرة هيدروجين برابطة البروبيلين المزدوجة ، والتي لها أكبر قدر ممكن. في هذه الحالة ، سوف يلتصق الهالوجين بـ C ، والذي يحتوي على أقل عدد من الهيدروجين.
يتميز البروبيلين بالاحتراق في الأكسجين الجوي. نتيجة لهذا التفاعل ، سيتم الحصول على منتجين رئيسيين: ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء.
عندما تتعرض هذه المادة الكيميائية لعوامل مؤكسدة قوية ، مثل برمنجنات البوتاسيوم ، يلاحظ تغير لونها. من بين منتجات التفاعل الكيميائي هناك كحول ثنائي الهيدروجين (جليكول).
إنتاج البروبيلين
يمكن تقسيم جميع الطرق إلى مجموعتين رئيسيتين: معملية ، صناعية. في ظل الظروف المعملية ، يمكن الحصول على البروبيلين عن طريق فصل هاليد الهيدروجين عن هالو ألكيل الأصلي عن طريق تعريضهم لمحلول كحولي من هيدروكسيد الصوديوم.
يتكون البروبيلين من الهدرجة التحفيزية للبروبين. في ظل ظروف المختبر ، يمكن الحصول على هذه المادة عن طريق تجفيف البروبانول -1. في هذا التفاعل الكيميائي ، يتم استخدام حامض الفوسفوريك أو حامض الكبريتيك وأكسيد الألومنيوم كمحفزات.
كيف يتم إنتاج البروبيلين بكميات كبيرة؟ نظرًا لحقيقة أن هذه المادة الكيميائية نادرة في الطبيعة ، فقد تم تطوير خيارات صناعية لإنتاجها. الأكثر شيوعًا هو عزل الألكين عن المنتجات البترولية.
على سبيل المثال ، يتم تكسير النفط الخام في طبقة مميعة خاصة. يتم الحصول على البروبيلين عن طريق الانحلال الحراري لجزء البنزين. فيفي الوقت الحاضر ، يتم عزل الألكين أيضًا من الغاز المصاحب والمنتجات الغازية لفحم الكوك.
هناك خيارات مختلفة لانحلال البروبيلين الحراري:
- في أفران الأنبوب
- في مفاعل باستخدام مبرد الكوارتز ؛
- عملية لافروفسكي ؛
- الانحلال الحراري الذاتي وفقًا لطريقة بارثلوم
من بين التقنيات الصناعية التي أثبتت جدواها ، يجب أيضًا ملاحظة نزع الهيدروجين التحفيزي للهيدروكربونات المشبعة.
التطبيق
يحتوي البروبيلين على مجموعة متنوعة من التطبيقات ، وبالتالي يتم إنتاجه على نطاق واسع في الصناعة. يعود ظهور هذه الهيدروكربونات غير المشبعة إلى أعمال ناتا. في منتصف القرن العشرين ، طور تقنية البلمرة باستخدام نظام Ziegler التحفيزي.
تمكن ناتا من الحصول على منتج منظم مجسم ، والذي أسماه متساوي الاتجاه ، حيث كانت مجموعات الميثيل في الهيكل تقع على جانب واحد من السلسلة. بسبب هذا النوع من "تغليف" جزيئات البوليمر ، فإن مادة البوليمر الناتجة لها خصائص ميكانيكية ممتازة. يستخدم البولي بروبلين في صناعة الألياف الاصطناعية ، وهو مطلوب ككتلة بلاستيكية.
يتم استهلاك ما يقرب من عشرة بالمائة من البروبلين البترولي لإنتاج أكسيده. حتى منتصف القرن الماضي ، تم الحصول على هذه المادة العضوية بطريقة الكلوروهيدرين. استمر التفاعل من خلال تكوين المنتج الوسيط بروبيلين كلوروهيدرين. هذه التقنية لها عيوب معينة ، والتي ترتبط باستخدام الكلور الباهظ الثمن والجير المطفأ.
في عصرنا ، تم استبدال هذه التقنية بعملية chalcone. يعتمد على التفاعل الكيميائي للبروبين مع هيدروبيروكسيدات. يستخدم أكسيد البروبيلين في تصنيع البروبيلين جليكول ، والذي يستخدم في تصنيع رغوة البولي يوريثان. نظرًا لكونها مواد توسيد ممتازة ، فهي تستخدم في صناعة التغليف ، والسجاد ، والأثاث ، ومواد العزل الحراري ، والسوائل الماصة ومواد التصفية.
بالإضافة إلى ذلك ، من بين التطبيقات الرئيسية للبروبيلين ، من الضروري ذكر توليف الأسيتون وكحول الأيزوبروبيل. يعتبر كحول الأيزوبروبيل ، باعتباره مذيبًا ممتازًا ، منتجًا كيميائيًا قيمًا. في بداية القرن العشرين تم الحصول على هذا المنتج العضوي بطريقة حامض الكبريتيك.
بالإضافة إلى ذلك ، تم تطوير تقنية الترطيب المباشر للبروبين مع إدخال المحفزات الحمضية في خليط التفاعل. يتم إنفاق حوالي نصف إنتاج البروبانول على تخليق الأسيتون. يتضمن هذا التفاعل إزالة الهيدروجين عند 380 درجة مئوية. المحفزات في هذه العملية هي الزنك والنحاس.
من بين الاستخدامات الهامة للبروبيلين ، يحتل التشكيل الهيدروليكي مكانة خاصة. يستخدم البروبين لإنتاج الألدهيدات. تم استخدام الأكسجين في بلدنا منذ منتصف القرن الماضي. في الوقت الحاضر ، يحتل هذا التفاعل مكانة مهمة في البتروكيماويات. التفاعل الكيميائي للبروبيلين مع غاز التوليف (خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين) عند درجة حرارة 180 درجة ، ومحفز أكسيد الكوبالت وضغط 250 جوًا ، ويلاحظ تكوين اثنين من الألدهيدات. واحد له هيكل عادي ، والثاني منحنيسلسلة الكربون.
مباشرة بعد اكتشاف هذه العملية التكنولوجية ، كان رد الفعل هذا هو موضوع البحث للعديد من العلماء. كانوا يبحثون عن طرق لتخفيف ظروف تدفقه ، وحاولوا تقليل نسبة الألدهيد المتفرعة في الخليط الناتج.
لهذا ، تم اختراع العمليات الاقتصادية التي تنطوي على استخدام محفزات أخرى. كان من الممكن تقليل درجة الحرارة والضغط وزيادة إنتاج الألدهيد الخطي.
استرات حمض الأكريليك ، والتي ترتبط أيضًا ببلمرة البروبيلين ، تستخدم كبوليمرات مشتركة. يستخدم حوالي 15 بالمائة من البتروكيماويات البروبين كمواد أولية لتكوين أكريونيتريل. هذا المكون العضوي ضروري لتصنيع ألياف كيميائية ذات قيمة - نيترون ، وتصنيع البلاستيك ، وإنتاج المطاط.
الخلاصة
يعتبر البولي بروبلين حاليًا أكبر صناعة بتروكيماويات. يتزايد الطلب على هذا البوليمر عالي الجودة وغير المكلف ، لذا فهو يحل محل البولي إيثيلين تدريجيًا. لا غنى عنه في صناعة العبوات الصلبة ، والألواح ، والأفلام ، وقطع غيار السيارات ، والورق الصناعي ، والحبال ، وأجزاء السجاد ، وكذلك لإنشاء مجموعة متنوعة من المعدات المنزلية. في بداية القرن الحادي والعشرين ، احتل إنتاج البولي بروبلين المرتبة الثانية في صناعة البوليمر. مع الأخذ في الاعتبار متطلبات الصناعات المختلفة ، يمكننا أن نستنتج أن اتجاه الإنتاج على نطاق واسع من البروبيلين والإيثيلين سيستمر في المستقبل القريب.
