Propylenoxid je jedním z produktů organické syntézy. Objem spotřeby této sloučeniny neustále roste, neboť jde o surovinu pro získávání cenných chemických produktů. Existuje několik technologií pro průmyslovou syntézu této látky.
Obecné informace
Propylenoxid nebo propylenoxid je za normálních podmínek čirá kapalina s charakteristickým éterickým zápachem. Vyznačuje se adičními reakcemi, což je spojeno se snadností otevření tříčlenného epoxidového kruhu v jeho struktuře. Díky této vlastnosti tato sloučenina reaguje s mnoha látkami a je jedním z nejdůležitějších produktů, ze kterého se následně získává mnoho dalších materiálů.
Empirický vzorec pro propylenoxid je C3H6O. Synonyma pro název této sloučeniny jsou methyloxiran; 1,2 – propylenoxid; 1, 2 - epoxypropan.
Fyzikální vlastnosti
Hlavní fyzikální vlastnosti této látky jsou:
- hustota (za normálních podmínek) – 859kg/m3;
- bod varu - 34,5 °С;
- tepelná kapacita – 1,97 J/(kg∙K);
- index lomu – 1, 366;
- dynamická viskozita (při 25°С) – 0,28;
- spodní mez hořlavosti - 2-21 % (objemově).
Toxicita
Látka patří do druhé třídy nebezpečnosti, MPC ve vodě je 0,01 mg/l. Kontakt s propylenoxidem může způsobit následující poruchy:
- podráždění kůže a sliznic;
- porucha koordinace pohybů;
- poruchy krevního oběhu;
- útlum CNS;
- popálení rohovky;
- numbness;
- koma.
Tato sloučenina je také karcinogenní, mutagenní a cytotoxická.
Chemické vlastnosti
Chemické vlastnosti propylenoxidu zahrnují:
- rozpustnost – dobrá ve většině organických rozpouštědel a ve vodě;
- reakcí s vodou vzniká propylenglykol;
- při reakcích s alkoholy a fenoly se získávají glykolethery;
- reakce s kyselinami obsahujícími karboxylové skupiny poskytuje estery (v přítomnosti alkalických kovů);
- polymerace za účasti katalyzátorů (alkálie, alkoholy, fenoly a další) vede ke vzniku polypropylenoxidu s vysokou molekulovou hmotností.
V chemickém průmyslu mají největší význam kopolymery s ethylenoxidem a propylenglykolem. Propylen se získává jako výsledek hydratace propylenoxidu při zahřátí na 200 °C, přebytektlaku 16 atmosfér a v přítomnosti alkálií. Konečný produkt také obsahuje asi 20 % polypropylenglykolu.
Aplikace
Propylenoxid se používá pro následující účely:
- syntéza komponent pro polyesterové pryskyřice, kaučukové polymery a polyuretan, který je široce používán ve stavebnictví, automobilových součástech, nábytku, sportovních výrobcích, nátěrech, izolaci, obuvnickém průmyslu;
- výroba propylenglykoletherových rozpouštědel, maziv a brzdových kapalin, insekticidů;
- sterilizace lékařského vybavení, balených potravin;
- výroba detergentů, emulgátorů a deemulgátorů pro technické potřeby.
Produkce
V průmyslovém měřítku se získávání propylenoxidu provádí několika způsoby:
- Hypochlorace v roztoku kyseliny chlorné s následnou saponifikací propylenchlorhydrinu a izolací konečného produktu (dehydrochlorace). Nevýhodou této metody jsou drahé suroviny (chlór a hašené vápno) a také tvorba velkého objemu chloridu vápenatého v rozpuštěné formě.
- Epoxidace propylenu kumenhydroperoxidem. Tato technologie se vyznačuje vysokým stupněm výtěžnosti produktu (až 99 %).
- Simultánní syntéza styrenu a propylenoxidu. Tato technika byla zvládnuta v petrochemické společnosti Nizhnekamskneftekhim. Surovinou je ethylbenzen. Oxiduje se kyslíkemteplotě 130 °C, po které se získá hydroperoxid, který reaguje s propylenem. Poté se provede dehydratace methylfenylkarbinolu v přítomnosti oxidu titaničitého.
- Peroxidová cesta. Propylen se oxiduje organickými hydroperoxidy (methylpropan a ethylbenzen nebo terc-butylperoxid). Proces probíhá při teplotě 100 °C a tlaku 20-30 atmosfér a také v přítomnosti katalyzátoru - oxidu molybdenu.
proces NRPO
Od roku 2000 se při výrobě propylenoxidu používá také nová technologie založená na peroxidu vodíku (proces HPPO). Je založen na přímé oxidaci propylenu H2O2. Mnoho vědců se již dříve pokusilo získat tento produkt tímto způsobem, aby se zjednodušil proces, snížily se výrobní náklady a počet vedlejších produktů, ale navrhované metody byly nerentabilní a nebezpečné.
Epoxidace propylenu se provádí v reaktoru, kde se jako rozpouštědlo používá peroxid methanolu s methylalkoholem. Jako výchozí materiál se používá propylen v polymerní nebo chemické kvalitě. Reakce probíhá ve stacionárním katalyzátoru při mírné teplotě a zvýšeném tlaku.
Výhody procesu HPPO jsou následující:
- málo vedlejších produktů;
- žádný chlór, což je nebezpečné a toxické činidlo;
- dlouhá životnost katalyzátoru;
- vysoký stupeň konverze (přenos peroxidu do hotového výrobku) a selektivita chemické reakce;
- přivádění vyčištěného rozpouštědla do recyklu.
Ruští výrobci
V Rusku se propylenoxid vyrábí pouze ve dvou podnicích:
- JSC Nizhnekamskneftekhim (se sídlem v Tatarstánu). Zde byly zvládnuty 2 technologie – společná syntéza С8Н8 a C3H 6 O, stejně jako chlorhydrinovou metodu (smíchání propylenu s chlorem, získání meziproduktu propylenchlorhydrinu a jeho ošetření vápenným mlékem).
- Khimprom (město Kemerovo).
Pokud jde o vyrobený objem, 99 % látek se získá v prvním podniku.
