Propüleenoksiid on üks orgaanilise sünteesi saadusi. Selle ühendi tarbimise maht kasvab pidev alt, kuna see on tooraine väärtuslike keemiatoodete saamiseks. Selle aine tööstuslikuks sünteesiks on mitu tehnoloogiat.
Üldine teave
Propüleenoksiid ehk propüleenoksiid on tavatingimustes selge vedelik, millel on iseloomulik eeterlik lõhn. Seda iseloomustavad liitumisreaktsioonid, mis on seotud kolmeliikmelise epoksütsükli avamise lihtsusega selle struktuuris. Selle omaduse tõttu reageerib see ühend paljude ainetega ja on üks olulisemaid tooteid, mida hiljem kasutatakse paljude muude materjalide saamiseks.
Propüleenoksiidi empiiriline valem on C3H6O. Selle ühendi nime sünonüümid on metüüloksiraan; 1, 2 – propüleenoksiid; 1, 2 - epoksüpropaan.
Füüsikalised omadused
Selle aine peamised füüsikalised omadused on:
- tihedus (tavalistes tingimustes) – 859kg/m3;
- keemistemperatuur - 34,5 °С;
- soojusvõimsus – 1,97 J/(kg∙K);
- murdumisnäitaja – 1, 366;
- dünaamiline viskoossus (25°С juures) – 0,28;
- madalama kontsentratsiooniga süttimispiir - 2-21% (mahu järgi).
Toksilisus
Aine kuulub teise ohuklassi, MPC vees on 0,01 mg/l. Kokkupuude propüleenoksiidiga võib põhjustada järgmisi häireid:
- naha ja limaskestade ärritus;
- liigutuste koordinatsiooni häired;
- vereringehäired;
- KNS depressioon;
- sarvkesta põletus;
- tuimus;
- kooma.
See ühend on ka kantserogeenne, mutageenne ja tsütotoksiline.
Keemilised omadused
Propüleenoksiidi keemilised omadused on järgmised:
- lahustuvus – hea enamikus orgaanilistes lahustites ja vees;
- veega reageerides tekib propüleenglükool;
- Reaktsioonides alkoholide ja fenoolidega saadakse glükooleetrid;
- reaktsioon karboksüülrühmi sisaldavate hapetega annab estreid (leelismetallide juuresolekul);
- polümerisatsioon katalüsaatorite (leelised, alkoholid, fenoolid ja teised) osalusel viib suure molekulmassiga polüpropüleenoksiidi moodustumiseni.
Keemiatööstuses on kopolümeeridel etüleenoksiidi ja propüleenglükooliga suurim tähtsus. Propüleen saadakse propüleenoksiidi hüdratatsiooni tulemusena, kui seda kuumutatakse temperatuurini 200 ° C, liigrõhul 16 atmosfääri ja leelise juuresolekul. Lõpptoode sisaldab ka umbes 20% polüpropüleenglükooli.
Rakendus
Propüleenoksiidi kasutatakse järgmistel eesmärkidel:
- polüestervaikude, kummitaoliste polümeeride ja polüuretaani komponentide süntees, mida kasutatakse laialdaselt ehituses, autoosade, mööbli, sporditoodete, pinnakatete, isolatsiooni, jalatsitööstuses;
- propüleenglükooleetri lahustite, määrdeainete ja pidurivedelike, insektitsiidide tootmine;
- meditsiiniseadmete, pakendatud toiduainete steriliseerimine;
- detergentide, emulgaatorite ja demulgaatorite tootmine tehnilisteks vajadusteks.
Tootmine
Tööstuslikus mastaabis toimub propüleenoksiidi saamine mitmel viisil:
- Hüpokloorimine hüpokloorhappe lahuses, millele järgneb propüleenklorohüdriini seebistamine ja lõpptoote eraldamine (dehüdrokloorimine). Selle meetodi puuduseks on kallid toorained (kloor ja kustutatud lubi), samuti suure koguse k altsiumkloriidi moodustumine lahustunud kujul.
- Propüleeni epoksüdeerimine kumeenvesinikperoksiidiga. Seda tehnoloogiat iseloomustab toote kõrge saagis (kuni 99%).
- Stüreeni ja propüleenoksiidi samaaegne süntees. Seda tehnikat on õppinud naftakeemiaettevõte Nizhnekamskneftekhim. Tooraine on etüülbenseen. See oksüdeeritakse hapnikugatemperatuuril 130 °C, mille järel saadakse hüdroperoksiid, mis reageerib propüleeniga. Seejärel viiakse metüülfenüülkarbinooli dehüdratsioon läbi titaandioksiidi juuresolekul.
- Peroksiidi viis. Propüleen oksüdeeritakse orgaaniliste hüdroperoksiididega (metüülpropaan ja etüülbenseen või tert-butüülperoksiid). Protsess toimub temperatuuril 100 °C ja rõhul 20-30 atmosfääri, samuti katalüsaatori – molübdeenoksiidi juuresolekul.
NRPO protsess
Alates 2000. aastatest on propüleenoksiidi tootmisel kasutatud ka uut vesinikperoksiidil põhinevat tehnoloogiat (HPPO protsess). See põhineb propüleeni otsesel oksüdatsioonil H2O2. Paljud teadlased on varemgi püüdnud seda toodet sel viisil hankida, et protsessi lihtsustada, tootmiskulusid ja kõrvalsaaduste arvu vähendada, kuid pakutud meetodid olid kahjumlikud ja ebaturvalised.
Propüleeni epoksüdeerimine viiakse läbi reaktoris, kus lahustina kasutatakse metanoolperoksiidi koos metüülalkoholiga. Lähteainena kasutatakse polümeerset või keemilist propüleeni. Reaktsioon toimub statsionaarses katalüsaatoris mõõdukal temperatuuril ja kõrgendatud rõhul.
HPPO protsessi eelised on järgmised:
- vähesed kõrvalsaadused;
- ei sisalda kloori, mis on ohtlik ja mürgine reaktiiv;
- katalüsaatori pikk eluiga;
- kõrge konversiooniaste (peroksiidi ülekandumine valmistootele) ja keemilise reaktsiooni selektiivsus;
- puhastatud lahusti suunamine taaskasutusse.
Vene tootjad
Venemaal toodetakse propüleenoksiidi ainult kahes ettevõttes:
- JSC Nizhnekamskneftekhim (asub Tatarstanis). Siin on omandatud 2 tehnoloogiat - С8Н8 ja C3H ühissüntees 6 O, samuti klorohüdriini meetod (propüleeni segamine klooriga, vaheühend propüleenklorohüdriini saamine ja selle töötlemine lubjapiimaga).
- Khimprom (Kemerovo linn).
Toodatavast mahust saadakse 99% ainetest esimeses ettevõttes.
