Propyleenoxide is een van de producten van organische synthese. Het consumptievolume van deze verbinding groeit voortdurend, omdat het een grondstof is voor het verkrijgen van waardevolle chemische producten. Er zijn verschillende technologieën voor de industriële synthese van deze stof.
Algemene informatie
Propyleenoxide, of propyleenoxide, is onder normale omstandigheden een heldere vloeistof met een karakteristieke etherische geur. Het wordt gekenmerkt door additiereacties, die verband houden met het gemak van het openen van de drieledige epoxyring in zijn structuur. Door deze eigenschap reageert deze verbinding met veel stoffen en is het een van de belangrijkste producten, die vervolgens wordt gebruikt om veel andere materialen te verkrijgen.
De empirische formule voor propyleenoxide is C3H6O. Synoniemen voor de naam van deze verbinding zijn methyloxiraan; 1, 2 – propyleenoxide; 1, 2 - epoxypropaan.
Fysieke eigenschappen
De belangrijkste fysieke kenmerken van deze stof zijn:
- dichtheid (onder normale omstandigheden) – 859kg/m3;
- kookpunt - 34,5 °С;
- warmtecapaciteit – 1,97 J/(kg∙K);
- brekingsindex – 1, 366;
- dynamische viscositeit (bij 25°С) – 0,28;
- lagere ontvlambare concentratiegrens - 2-21% (per volume).
Toxiciteit
De stof behoort tot de tweede gevarenklasse, MPC in water is 0,01 mg/l. Contact met propyleenoxide kan de volgende aandoeningen veroorzaken:
- irritatie van huid en slijmvliezen;
- verminderde coördinatie van bewegingen;
- stoornissen in de bloedsomloop;
- CNS depressie;
- hoornvliesverbranding;
- gevoelloosheid;
- coma.
Deze verbinding is ook kankerverwekkend, mutageen en cytotoxisch.
Chemische eigenschappen
De chemische eigenschappen van propyleenoxide omvatten:
- oplosbaarheid - goed in de meeste organische oplosmiddelen en in water;
- reageren met water produceert propyleenglycol;
- in reacties met alcoholen en fenolen worden glycolethers verkregen;
- reactie met zuren die carboxylgroepen bevatten geeft esters (in aanwezigheid van alkalimetalen);
- polymerisatie met de deelname van katalysatoren (alkaliën, alcoholen, fenolen en andere) leidt tot de vorming van polypropyleenoxide met een hoog molecuulgewicht.
In de chemische industrie zijn copolymeren met ethyleenoxide en propyleenglycol van het grootste belang. Propyleen wordt verkregen als gevolg van de hydratatie van propyleenoxide bij verhitting tot 200 ° C, overmaatdruk van 16 atmosfeer en in aanwezigheid van alkali. Het eindproduct bevat ook ongeveer 20% polypropyleenglycol.
Toepassing
Propyleenoxide wordt gebruikt voor de volgende doeleinden:
- synthese van componenten voor polyesterharsen, rubberachtige polymeren en polyurethaan, dat veel wordt gebruikt in de bouw, auto-onderdelen, meubels, sportproducten, coatings, isolatie, schoenenindustrie;
- fabricage van propyleenglycoletheroplosmiddelen, smeer- en remvloeistoffen, insecticiden;
- sterilisatie van medische apparatuur, verpakte voedingsmiddelen;
- productie van detergenten, emulgatoren en demulgatoren voor technische behoeften.
Productie
Op industriële schaal wordt het verkrijgen van propyleenoxide op verschillende manieren uitgevoerd:
- Hypochlorering in een oplossing van hypochloorzuur, gevolgd door verzeping van propyleenchloorhydrine en isolatie van het eindproduct (dehydrochlorering). Het nadeel van deze methode zijn de dure grondstoffen (chloor en gebluste kalk), evenals de vorming van een grote hoeveelheid calciumchloride in opgeloste vorm.
- Epoxidatie van propyleen met cumeenhydroperoxide. Deze technologie wordt gekenmerkt door een hoge productopbrengst (tot 99%).
- Gelijktijdige synthese van styreen en propyleenoxide. Deze techniek is beheerst in het petrochemische bedrijf Nizhnekamskneftekhim. De grondstof is ethylbenzeen. Het wordt geoxideerd met zuurstoftemperatuur van 130 °C, waarna hydroperoxide wordt verkregen, dat reageert met propyleen. Vervolgens wordt dehydratatie van methylfenylcarbinol uitgevoerd in aanwezigheid van titaniumdioxide.
- Peroxide manier. Propyleen wordt geoxideerd met organische hydroperoxiden (methylpropaan en ethylbenzeen of tert-butylperoxide). Het proces vindt plaats bij een temperatuur van 100 °C en een druk van 20-30 atmosfeer, evenals in aanwezigheid van een katalysator - molybdeenoxide.
NRPO-proces
Sinds de jaren 2000 wordt ook een nieuwe technologie op basis van waterstofperoxide (HPPO-proces) gebruikt bij de productie van propyleenoxide. Het is gebaseerd op de directe oxidatie van propyleen met H2O2. Veel wetenschappers hebben eerder pogingen ondernomen om dit product op deze manier te verkrijgen om het proces te vereenvoudigen, de productiekosten te verlagen en het aantal bijproducten te verminderen, maar de voorgestelde methoden waren onrendabel en onveilig.
Propyleenepoxidatie wordt uitgevoerd in een reactor waar methanolperoxide met methylalcohol als oplosmiddel wordt gebruikt. Als uitgangsmateriaal worden polymere of chemische kwaliteiten propyleen gebruikt. De reactie vindt plaats in een stationaire katalysator bij matige temperatuur en verhoogde druk.
De voordelen van het HPPO-proces zijn als volgt:
- paar bijproducten;
- geen chloor, wat een gevaarlijk en giftig reagens is;
- lange levensduur katalysator;
- hoge mate van conversie (overdracht van peroxide naar het eindproduct) en selectiviteit van de chemische reactie;
- toevoer van het gezuiverde oplosmiddel naar de recycle.
Russische fabrikanten
In Rusland wordt propyleenoxide slechts bij twee ondernemingen geproduceerd:
- JSC Nizhnekamskneftekhim (in Tatarstan). Hier zijn 2 technologieën onder de knie - de gezamenlijke synthese van С8Н8 en C3H 6 O, evenals de chloorhydrinemethode (propeen mengen met chloor, tussenproduct propyleenchloorhydrine verkrijgen en behandelen met kalkmelk).
- Khimprom (stad Kemerovo).
In termen van het geproduceerde volume wordt 99% van de stoffen verkregen bij de eerste onderneming.
