Propilēna oksīds ir viens no organiskās sintēzes produktiem. Šī savienojuma patēriņa apjoms nepārtraukti pieaug, jo tas ir izejviela vērtīgu ķīmisko produktu iegūšanai. Šīs vielas rūpnieciskai sintēzei ir vairākas tehnoloģijas.
Vispārīga informācija
Propilēna oksīds jeb propilēna oksīds normālos apstākļos ir dzidrs šķidrums ar raksturīgu ēterisku smaržu. To raksturo pievienošanas reakcijas, kas ir saistītas ar trīslocekļu epoksīda gredzena atvēršanas vieglumu tā struktūrā. Šīs īpašības dēļ šis savienojums reaģē ar daudzām vielām un ir viens no svarīgākajiem produktiem, ko pēc tam izmanto daudzu citu materiālu iegūšanai.
Propilēna oksīda empīriskā formula ir C3H6O. Sinonīmi šī savienojuma nosaukumam ir metiloksirāns; 1, 2 – propilēna oksīds; 1, 2 - epoksipropāns.
Fizikālās īpašības
Šīs vielas galvenās fizikālās īpašības ir:
- blīvums (normālos apstākļos) – 859kg/m3;
- viršanas temperatūra - 34,5 °С;
- siltuma jauda – 1,97 J/(kg∙K);
- refrakcijas indekss – 1, 366;
- dinamiskā viskozitāte (pie 25°С) – 0,28;
- zemākas koncentrācijas uzliesmošanas robeža - 2-21% (pēc tilpuma).
Toksicitāte
Viela pieder pie otrās bīstamības klases, MPC ūdenī ir 0,01 mg/l. Saskare ar propilēna oksīdu var izraisīt šādus traucējumus:
- ādas un gļotādu kairinājums;
- traucēta kustību koordinācija;
- asinsrites traucējumi;
- CNS nomākums;
- radzenes apdegums;
- nejutīgums;
- koma.
Šis savienojums ir arī kancerogēns, mutagēns un citotoksisks.
Ķīmiskās īpašības
Propilēna oksīda ķīmiskās īpašības ietver:
- šķīdība - laba lielākajā daļā organisko šķīdinātāju un ūdenī;
- reaģējot ar ūdeni, veidojas propilēnglikols;
- reakcijās ar spirtiem un fenoliem tiek iegūti glikolēteri;
- reakcijā ar skābēm, kas satur karboksilgrupas, rodas esteri (sārmu metālu klātbūtnē);
- polimerizācija ar katalizatoru (sārmu, spirtu, fenolu un citu) piedalīšanos noved pie polipropilēna oksīda veidošanās ar augstu molekulmasu.
Ķīmiskajā rūpniecībā vislielākā nozīme ir kopolimēriem ar etilēnoksīdu un propilēnglikolu. Propilēns tiek iegūts propilēna oksīda hidratācijas rezultātā, karsējot līdz 200 ° C, pārpalikumsspiediens 16 atmosfēras un sārmu klātbūtnē. Galaprodukts satur arī aptuveni 20% polipropilēnglikola.
Pieteikums
Propilēna oksīdu izmanto šādiem mērķiem:
- poliestera sveķu, gumijai līdzīgu polimēru un poliuretāna komponentu sintēze, ko plaši izmanto celtniecībā, automobiļu daļās, mēbelēs, sporta izstrādājumos, pārklājumos, izolācijā, apavu rūpniecībā;
- propilēnglikola ētera šķīdinātāju, smērvielu un bremžu šķidrumu, insekticīdu ražošana;
- medicīnas iekārtu, fasētu pārtikas produktu sterilizācija;
- mazgāšanas līdzekļu, emulgatoru un demulgatoru ražošana tehniskām vajadzībām.
Ražošana
Rūpnieciskā mērogā propilēna oksīda iegūšana tiek veikta vairākos veidos:
- Hipohlorēšana hipohlorskābes šķīdumā, kam seko propilēnhlorhidrīna pārziepjošana un galaprodukta izolēšana (dehidrohlorēšana). Šīs metodes trūkums ir dārgās izejvielas (hlors un dzēstie kaļķi), kā arī liela daudzuma kalcija hlorīda veidošanās izšķīdinātā veidā.
- Propilēna epoksidēšana ar kumēna hidroperoksīdu. Šai tehnoloģijai ir raksturīga augsta produkta iznākuma pakāpe (līdz 99%).
- Stirola un propilēna oksīda vienlaicīga sintēze. Šī tehnika ir apgūta naftas ķīmijas uzņēmumā Nizhnekamskneftekhim. Izejviela ir etilbenzols. Tas tiek oksidēts ar skābekli130 °C temperatūrā, pēc tam iegūst hidroperoksīdu, kas reaģē ar propilēnu. Pēc tam titāna dioksīda klātbūtnē veic metilfenilkarbinola dehidratāciju.
- Peroksīda veids. Propilēnu oksidē ar organiskiem hidroperoksīdiem (metilpropānu un etilbenzolu vai terc-butilperoksīdu). Process notiek 100 °C temperatūrā un 20-30 atmosfēru spiedienā, kā arī katalizatora - molibdēna oksīda klātbūtnē.
NRPO process
Kopš 2000. gadiem propilēna oksīda ražošanā tiek izmantota arī jauna tehnoloģija, kuras pamatā ir ūdeņraža peroksīds (HPPO process). Tā pamatā ir tieša propilēna oksidēšana ar H2O2. Daudzi zinātnieki jau iepriekš ir mēģinājuši iegūt šo produktu šādā veidā, lai vienkāršotu procesu, samazinātu ražošanas izmaksas un samazinātu blakusproduktu skaitu, taču piedāvātās metodes bija nerentablas un nedrošas.
Propilēna epoksidēšanu veic reaktorā, kurā kā šķīdinātāju izmanto metanola peroksīdu ar metilspirtu. Kā izejmateriālu izmanto polimēru vai ķīmisko propilēnu. Reakcija notiek stacionārā katalizatorā mērenā temperatūrā un paaugstinātā spiedienā.
HPPO procesa priekšrocības ir šādas:
- daži blakusprodukti;
- bez hlora, kas ir bīstams un toksisks reaģents;
- ilgs katalizatora kalpošanas laiks;
- augsta konversijas pakāpe (peroksīda pārnešana uz gatavo produktu) un ķīmiskās reakcijas selektivitāte;
- attīrītā šķīdinātāja ievadīšana otrreizējai pārstrādei.
Krievijas ražotāji
Krievijā propilēna oksīdu ražo tikai divos uzņēmumos:
- JSC Nizhnekamskneftekhim (atrodas Tatarstānā). Šeit ir apgūtas 2 tehnoloģijas - С8Н8 un C3H kopīgā sintēze. 6 O, kā arī hlorhidrīna metode (propilēna sajaukšana ar hloru, starpprodukta propilēna hlorhidrīna iegūšana un apstrāde ar kaļķu pienu).
- Khimprom (Kemerovas pilsēta).
Rēķinot pēc saražotā apjoma 99% vielu tiek iegūtas pirmajā uzņēmumā.
