Propylénoxid je jedným z produktov organickej syntézy. Objem spotreby tejto zlúčeniny neustále rastie, keďže ide o surovinu na získavanie cenných chemických produktov. Existuje niekoľko technológií na priemyselnú syntézu tejto látky.
Všeobecné informácie
Propylénoxid alebo propylénoxid je za normálnych podmienok číra kvapalina s charakteristickým éterickým zápachom. Vyznačuje sa adičnými reakciami, ktoré sú spojené s ľahkosťou otvárania trojčlenného epoxidového kruhu v jeho štruktúre. Vďaka tejto vlastnosti táto zlúčenina reaguje s mnohými látkami a je jedným z najdôležitejších produktov, z ktorého sa následne získava mnoho ďalších materiálov.
Empirický vzorec pre propylénoxid je C3H6O. Synonymá pre názov tejto zlúčeniny sú metyloxirán; 1,2 – propylénoxid; 1, 2 - epoxypropán.
Fyzikálne vlastnosti
Hlavné fyzikálne vlastnosti tejto látky sú:
- hustota (za normálnych podmienok) – 859kg/m3;
- bod varu - 34,5 °С;
- tepelná kapacita – 1,97 J/(kg∙K);
- index lomu – 1 366;
- dynamická viskozita (pri 25°С) – 0,28;
- dolná koncentrácia horľavosti - 2-21% (objemovo).
Toxicita
Látka patrí do druhej triedy nebezpečnosti, MPC vo vode je 0,01 mg/l. Kontakt s propylénoxidom môže spôsobiť nasledujúce poruchy:
- podráždenie pokožky a slizníc;
- zhoršená koordinácia pohybov;
- poruchy krvného obehu;
- útlm CNS;
- popálenie rohovky;
- numbness;
- kóma.
Táto zlúčenina je tiež karcinogénna, mutagénna a cytotoxická.
Chemické vlastnosti
Chemické vlastnosti propylénoxidu zahŕňajú:
- rozpustnosť – dobrá vo väčšine organických rozpúšťadiel a vo vode;
- reakciou s vodou vzniká propylénglykol;
- pri reakciách s alkoholmi a fenolmi sa získavajú glykolétery;
- reakcia s kyselinami obsahujúcimi karboxylové skupiny poskytuje estery (v prítomnosti alkalických kovov);
- polymerizácia za účasti katalyzátorov (alkálie, alkoholy, fenoly a iné) vedie k vzniku polypropylénoxidu s vysokou molekulovou hmotnosťou.
V chemickom priemysle majú najväčší význam kopolyméry s etylénoxidom a propylénglykolom. Propylén sa získava ako výsledok hydratácie propylénoxidu pri zahriatí na 200 °Ctlaku 16 atmosfér a v prítomnosti alkálií. Konečný produkt tiež obsahuje asi 20 % polypropylénglykolu.
Aplikácia
Propylénoxid sa používa na nasledujúce účely:
- syntéza komponentov pre polyesterové živice, polyméry podobné gume a polyuretán, ktorý sa široko používa v stavebníctve, automobilových dieloch, nábytku, športových výrobkoch, náteroch, izoláciách, obuvníckom priemysle;
- výroba propylénglykoléterových rozpúšťadiel, mazív a brzdových kvapalín, insekticídov;
- sterilizácia zdravotníckeho vybavenia, balených potravín;
- výroba detergentov, emulgátorov a deemulgátorov pre technické potreby.
Produkcia
V priemyselnom meradle sa získava propylénoxid niekoľkými spôsobmi:
- Hypochlorácia v roztoku kyseliny chlórnej, po ktorej nasleduje zmydelnenie propylénchlórhydrínu a izolácia konečného produktu (dehydrochlorácia). Nevýhodou tejto metódy sú drahé suroviny (chlór a hasené vápno), ako aj tvorba veľkého objemu chloridu vápenatého v rozpustenej forme.
- Epoxidácia propylénu kuménhydroperoxidom. Táto technológia sa vyznačuje vysokým stupňom výťažnosti produktu (až 99 %).
- Súčasná syntéza styrénu a propylénoxidu. Táto technika bola zvládnutá v petrochemickej spoločnosti Nizhnekamskneftekhim. Surovinou je etylbenzén. Oxiduje sa kyslíkomteplote 130 °C, po ktorej sa získa hydroperoxid, ktorý reaguje s propylénom. Potom sa uskutoční dehydratácia metylfenylkarbinolu v prítomnosti oxidu titaničitého.
- Peroxidová cesta. Propylén sa oxiduje organickými hydroperoxidmi (metylpropán a etylbenzén alebo terc-butylperoxid). Proces prebieha pri teplote 100 °C a tlaku 20-30 atmosfér, ako aj v prítomnosti katalyzátora - oxidu molybdénu.
proces NRPO
Od roku 2000 sa pri výrobe propylénoxidu používa aj nová technológia založená na peroxide vodíka (proces HPPO). Je založený na priamej oxidácii propylénu s H2O2. Mnohí vedci sa už predtým pokúšali získať tento produkt týmto spôsobom, aby zjednodušili proces, znížili výrobné náklady a znížili počet vedľajších produktov, ale navrhované metódy boli nerentabilné a nebezpečné.
Propylénová epoxidácia sa uskutočňuje v reaktore, kde sa ako rozpúšťadlo používa peroxid metanolu s metylalkoholom. Ako východiskový materiál sa používajú polymérne alebo chemické druhy propylénu. Reakcia prebieha v stacionárnom katalyzátore pri miernej teplote a zvýšenom tlaku.
Výhody procesu HPPO sú nasledovné:
- niekoľko vedľajších produktov;
- bez chlóru, čo je nebezpečné a toxické činidlo;
- dlhá životnosť katalyzátora;
- vysoký stupeň konverzie (prenos peroxidu do hotového výrobku) a selektivita chemickej reakcie;
- privádzanie vyčisteného rozpúšťadla do recyklácie.
Ruskí výrobcovia
V Rusku sa propylénoxid vyrába iba v dvoch podnikoch:
- JSC Nizhnekamskneftekhim (nachádza sa v Tatarstane). Boli tu zvládnuté 2 technológie – spoločná syntéza С8Н8 a C3H 6 O, ako aj chlórhydrínovú metódu (zmiešanie propylénu s chlórom, získanie medziproduktu propylénchlórhydrínu a jeho spracovanie s vápenným mliekom).
- Khimprom (mesto Kemerovo).
Pokiaľ ide o vyrobený objem, 99 % látok sa získa v prvom podniku.
