Propilén

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. november 20-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 6 szerkesztést igényelnek .

Propilén [1] [2] [3]

Tábornok

Szisztematikus
név

propén

Hagyományos nevek

propilén, metiletilén

Chem. képlet

C3H6 _ _ _

Patkány. képlet

CH 2 \u003d CH - CH 3

Fizikai tulajdonságok

Állapot

Gáz

Moláris tömeg

42,081 g/ mol

Sűrűség

1,81 kg/m 3 (gáz 1,013 bar nyomáson, 15 °C)

1,745 kg/m3 ( gáz 1,013 bar nyomáson, 25 °C) 613,9 kg/m3 ( folyadék 1,013 bar nyomáson, párolgási hőmérséklet)

Felületi feszültség

17,1 (-50 °C); 6,8 (20 °C) mN/m N/m

Dinamikus viszkozitás

Folyadékok: 0,370 (-100 °C); 0,128 (0 °C); 0,027 (90 °C) mPa s;
Gáz: 6,40 (-50 °C); 7,81 (0 °C); 10,76 (100 °C) µPa s

Termikus tulajdonságok

Hőfok

• olvadás

-187,65 °C

• forralás

-47,7 °C

• villog

-108 °C

• spontán gyulladás

410 °C

Robbanási határok

A levegőben, 2,4-11 vol. % %

Kritikus pont

• hőfok

92 [4] °C

• nyomás

4,6 MPa [4]

Kritikus sűrűség

181 cm³/mol

Oud. hőkapacitás

Folyadékok: 2,077 (-100 °C); 2,303 (0 °C); 3,475 (70 °C) kJ/(kg K);
Gőz: 1,277 (-50 °C); 1,805 (100 °С) kJ/(kg K) J/(kg K)

Hővezető

Folyadékok: 0,138 (-50 °C); 0,110 (0 °C); 0,077 (60 °C) W/(m K);
Gőz: 0,0105 (-50 °C); 0,0256 (100 °С) W/(m K) W/(m K)

Entalpia

• oktatás

–20,42 kJ/mol

• olvadás

3,00 kJ/mol

• forralás

18,41 kJ/mol (–41 °C)

Gőznyomás

1,73 (–110 °С); 590 (0 °C); 4979 (100 °C) kPa

Kémiai tulajdonságok

Oldhatóság

• vízben

0,083 (0 °C); 0,041 (20 °C); 0,012 (50 °C); 0,002 (90 °C) tömeg. %

A dielektromos állandó

1,87 (20 °C); 1,44 (90 °C)

Szerkezet

Hibridizáció

sp 2 hibridizáció

Dipólmomentum

1,134 10-30 C m

Osztályozás

204-062-1

C=CC

InChI = 1S/C3H6/c1-3-2/h3H, 1H2, 2H3QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N

RTECS

UC6740000

CHEBI

1077

Biztonság

Korlátozza a koncentrációt

100 mg/m 3 [4] [5] [6]

Rövid karakter. veszély (H)

H220 , H280

elővigyázatossági intézkedések. (P)

P210 , P377 , P381 , P410+P403

jelző szó

Veszélyes

GHS piktogramok

NFPA 704

négy egy egy

Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve.

Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A propilén ( propén , metiletilén , kémiai képlet - C 3 H 6 ) a telítetlen szénhidrogének osztályába tartozó szerves vegyület - alkének ( olefinek ).

Normál körülmények között a propilén színtelen, enyhén kellemetlen szagú gáz.

Kémiai tulajdonságok

A propilénnek számos kémiai tulajdonsága van, amelyeket a szén-szén kettős kötés jelenléte határoz meg . Először is, a propilén hajlamos a π - kötés hasítási addíciós reakcióira . Ezek az átalakulások gyakran a heterolitikus típus szerint mennek végbe, és elektrofil addíciós reakcióknak nevezik [1] [7] .

Addíciós reakciók

1. Hidrogénezés . A propilén reakcióba lép hidrogénnel tipikus katalizátorok, például nikkel vagy platina jelenlétében [8] .

{\mathsf {CH_{3}CH\!\!=\!\!CH_{2}+H_{2}{\xrightarrow[{}]{Ni))CH_{3}CH_{2}CH_ {3}}}.

2. A propilén hidrogén-halogenidekkel és kénsavval reagál , így kettős kötés addíciós terméket (halogén-propánt vagy izopropil-szulfátot ) eredményez. A propilén aszimmetrikus alkén, ezért ha ezeket a reagenseket adjuk hozzá, akkor két izomer terméket képezhet, amelyek közül ( Markovnikov szabálya szerint ) a szubsztituáltabb halogenid vagy éter van túlsúlyban [8] .

{\mathsf {CH_{3}CH\!\!=\!\!CH_{2}+HCl\jobbra nyíl CH_{3}CHClCH_{3}(+CH_{3}CH_{2}CH_{2 }Cl)}}.

3. Hasonló séma szerint savas katalizátor jelenlétében a propilén vízzel reagál, izopropil-alkoholt adva [8] .

{\mathsf {CH_{3}CH\!\!=\!\!CH_{2}+H_{2}O{\xrightarrow[{}]{H^{+))}CH_{3} CH(OH)CH_{3}(+CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH)}}

4. Halogénezés . A propilén gyorsan reagál halogénekkel, és dihalogenideket képez. A fluor a leggyorsabban (robbanással), a jód lassan reagál . Idegen nukleofilek jelenlétében a dihalogenidek mellett konjugált addíciós termékek is előállíthatók [8] .

{\mathsf {CH_{3}CH\!\!=\!\!CH_{2}+Cl_{2}\rightarrow CH_{3}CHClCH_{2}Cl)),

{\mathsf {CH_{3}CH\!\!=\!\!CH_{2}+Cl_{2}{\xrightarrow[{}]{H_{2}O}}CH_{3}CH (OH)CH_{2}Cl}}.

5. A propilén oxoszintézis reakciókba lép be, vaj- és izovajsav - aldehideket , magasabb hőmérsékleten pedig megfelelő alkoholokat ( butil-alkohol és izobutil-alkohol ) képez [9] .

{\mathsf {CH_{3}CH\!\!=\!\!CH_{2}+CO+H_{2}{\xrightarrow[{}]{Co))CH_{3}CH_{2 }CH_{2}CHO+(CH_{3})_{2}CHCHO}}.

Oxidációs reakciók

A propilént számos oxidációs reakció jellemzi . Ha enyhén lúgos környezetben kálium-permanganát oldattal kölcsönhatásba lép, propilénglikollá alakul . A króm(VI)-oxid a kettős kötésnél alkéneket hasít, így ketonok és karbonsavak keletkeznek . A propilén hasonló hasadáson megy keresztül az ozonolízis reakció körülményei között [10] .

{\mathsf {CH_{3}CH\!\!=\!\!CH_{2}{\xrightarrow[{}]{KMnO_{4},H_{2}O}}CH_{3}CH (OH)CH_{2}OH}}.

A propilén persavakkal kölcsönhatásba lépve propilén-oxidot ad . Hasonló reakció megy végbe légköri oxigénnel ezüst katalizátor jelenlétében [10] .

Polimerizációs reakciók

A propilént gyökös polimerizációba vezetik be , és szabálytalan szerkezetű, nagynyomású ataktikus polipropilént állítanak elő . Éppen ellenkezőleg, a propilén koordinációs polimerizációja Ziegler-Natta katalizátorokon izotaktikus, alacsony nyomású polipropilént eredményez, amelynek magasabb a lágyuláspontja [11] .

Allil helyzetreakciók

A propilén allil helyzetben reagál. 500 °C-on klórozódik, allil-klorid képződik [12] .

{\mathsf {CH_{3}CH\!\!=\!\!CH_{2}+Cl_{2}{\xrightarrow[{}]{t))CH_{3}CH\!\! =\!\!CHCl+HCl}}.

Laboratóriumi felvétel

1. Laboratóriumi körülmények között a propilént az alkének előállítására szolgáló standard módszerekkel állítják elő. Így propilén állítható elő propil- vagy izopropil-alkohol dehidratálásával, kénsav jelenlétében történő melegítéssel [13] .

{\mathsf {CH_{3}CH(OH)CH_{3}{\xrightarrow[{}]{H^{+))}CH_{3}CH\!\!=\!\!CH_{ 2}+H_{2}O}}.

2. A propilént halogenidekből hidrogén-halogenid eliminálásával vagy dihalogenidekből halogén eliminálásával nyerik [13] .

{\mathsf {CH_{3}CHBrCH_{3}{\xrightarrow[{}]{KOH))CH_{3}CH\!\!=\!\!CH_{2}+KBr+H_{2 }O}},

{\mathsf {CH_{3}CHClCH_{2}Cl{\xrightarrow[{}]{Zn))CH_{3}CH\!\!=\!\!CH_{2}+ZnCl_{2} }}.

A propint mérgezett katalizátorok jelenlétében részlegesen propilénné hidrogénezhetjük [13] .

{\mathsf {CH_{3}C\!\!\equiv \!\!CH+H_{2}{\xrightarrow[{}]{Pd,PbCO_{3}}}CH_{3}CH\ !\!=\!\!CH_{2}}}.

Ipari termelés

A propilént hosszú ideig a szénhidrogének gőzzel és katalitikus krakkolási folyamatainak melléktermékeként állítják elő . Az 1990-es évek óta a gőzkrakkoló etiléngyártás felé fordult, amely melléktermékként nem termel propilént. Ennek megfelelően ennek a folyamatnak a kompenzálása a propilén célzott előállításának módszerei miatt következik be. Egyes régiókban ezek a módszerek az olcsó nyersanyagok miatt jövedelmezőbbek [14] .

Az etiléngyártás mellékterméke

Az etilén krakkolásos előállítása során a propánmentesítőben vízmentes, kéntelenített C 3 frakció szabadul fel , amely propánt , propilént, propadiént és propint , valamint nyomokban C2 és C4 szénhidrogéneket tartalmaz . A propadién és a propin részaránya elérheti a 8 mol-ot. %, ezért ezt a frakciót palládiumkatalizátorokon szelektíven hidrogénezik , a hidrogén mennyiségét úgy számítják ki, hogy a C 3 H 4 szénhidrogéneket C 3 H 6 -dá alakítsák, de a propént ne engedjék propánná alakulni. Folyékony fázisú hidrogénezésnél ezt a fokozatot a hidrogén parciális nyomása szabályozza, gázfázisú hidrogénezésnél pedig 50-120°C közötti hőmérséklet-szabályozással. Ha szükséges, a propilént ezután propánból tisztítják egy speciális oszlopban [15] .

Az olajfinomítás mellékterméke

A krakkolási folyamatok során finomító propilén is keletkezik, de ezek a folyamatok jelentősen eltérnek az etilén vízgőzös krakkolásától, mivel különböző alapanyagokat használnak, és a folyamatokat más céllal hajtják végre. A propilén előállításához a fő eljárás a fluid katalitikus krakkolás , amelyben a katalizátort fluidágyas formában használják . Ennek során a nehéz gázolaj benzinné és könnyű gázolajmá alakul . Ebben az esetben 3%-os mennyiségben propilént nyernek, ennek részaránya azonban a katalizátor módosításával 20%-ra növelhető [16] .

A propilén szintén a termikus krakkolás mellékterméke, és a kokszolási és viszketési folyamat során keletkezik . A kokszolásnál a kőolaj szigorú körülmények között végzett desztillációjából származó maradékot gázolajra, kokszra, benzinre és krakkolt gázra bomlik (ez utóbbi 6-12%-a). Ez a krakkológáz 10-15 mol mennyiségben tartalmaz C3-frakciót. %, amelyből propilént nyernek. Visbreaking esetén enyhébb repedés következik be, amelynek célja a keverék viszkozitásának csökkentése. Ez kis mennyiségű krakkgázt is termel [16] .

Propilén céltermelése

A propiléngyártás szerkezetének változásával összefüggésben egyre fontosabbá válnak a célzott előállításának módszerei. Az Egyesült Államokban az olcsó palagáz propán elérhetősége gazdaságos módszerek kifejlesztéséhez vezetett a propán propilénné történő dehidrogénezésére . Hasonló helyzet figyelhető meg Szaúd-Arábiában , ahol olcsó propántartalékok vannak. A propilén ipari szintézisének másik módja az etilén és a butén-2 metatézise . Különösen ígéretes olcsó butén és etilén források jelenlétében. Végül a propilént szénből nyerhetjük: elgázosítással metanolt szintetizálnak , amelyet ezután etilénné és propilénné alakítanak [17] .

Propán dehidrogénezés

A propán-dehidrogénezés egy endoterm reakció, amelyet platina és króm katalizátorok jelenlétében hajtanak végre speciális hordozókon. Ennek a reakciónak a szelektivitása 85-92%. Le Chatelier elve szerint a propilén hozama nő a hőmérséklet emelkedésével és a nyomás csökkenésével. A magas hőmérséklet azonban a propán metánná és etilénné történő bomlásához, valamint propadién képződéséhez vezet. Ezért a propán-dehidrogénezést 500–700 °C-on és atmoszférikus (vagy valamivel alacsonyabb) nyomáson hajtják végre [18] .

{\mathsf {CH_{3}CH_{2}CH_{3}{\xrightarrow[{}]{t,cat))CH_{3}CH\!\!=\!\!CH_{2} +H_{2}}}.

Ennek a folyamatnak számos megvalósítása létezik Oleflex, Catofin és STAR néven. A reaktorok kialakításában, az alkalmazott katalizátorokban és a katalizátor-regenerálás módszereiben különböznek egymástól. Egyes esetekben a propánt hidrogénnel vagy gőzzel tovább hígítják a parciális nyomás csökkentése érdekében [18] .

Metatézis

Az alkén metatézis egy kémiai folyamat, amelyben két alkénmolekula átrendeződik, formálisan szubsztituenseket cserélve egymással. Ennek megfelelően a butén-2 és az etilén metatézise egy ilyen sémában propilénhez vezet [19] .

{\mathsf {CH_{3}CH\!\!=\!\!CHCH_{3}+CH_{2}\!\!=\!\!CH_{2}{\xrightarrow[{}] {WO_{3}}}2CH_{3}CH\!\!=\!\!CH_{2}}}.

Az 1960-as években ez a folyamat megfordult: Phillips az úgynevezett triolefin-eljárást hajtotta végre, a propént butén-2-vé és etilénné alakítva az utóbbi előállítása érdekében. 1972-ben ezt a gyártást leállították a propilén iránti növekvő kereslet miatt. Azóta az eljárást a propilén képződése irányába hajtják végre; részesedése a propilén gyártásában 3% [19] .

Az alkének krakkolása és interkonverziója

Ebben az eljárásban az alkének keverékét egy katalizátoron vezetik át, hogy újra eloszlassák a komponensek közötti arányt. A körülményeket úgy választják meg, hogy a propilén legyen a keverék fő összetevője. Csak néhány üzem alkalmazza ezt a módszert kizárólagosan: gazdaságosabb más megközelítésekkel kombinálva alkalmazni [20] .

Előállítás metanolból

Ennél a módszernél a nyersanyag gáz vagy szén. Először szintézisgázzá alakulnak , amely aztán metanollá alakul . A metanolt ezután etilénné és propilénné alakítják. Az etilén és a propilén aránya megközelítőleg azonos mennyiségről állítható a propilén szelektív előállítására 70%-os hozammal [21] :

{\mathsf {CH_{4}+0,5O_{2}\rightarrow CO+2H_{2))},

{\mathsf {C+H_{2}O\rightarrow CO+H_{2}}},

{\mathsf {CO+2H_{2}\rightarrow CH_{3}OH)),

{\mathsf {CH_{3}OH\rightarrow CH_{2}+H_{2}O)),

{\mathsf {2CH_{2}\rightarrow C_{2}H_{4))},

{\mathsf {3CH_{2}\rightarrow C_{3}H_{6}}}.

Gazdasági szempontok

A propiléngyártó kapacitás nagy része Európában, Észak-Amerikában és Ázsiában található. 2011-ben több mint 78 millió tonna propilént állítottak elő a világon. Ennek a mennyiségnek 58%-a az etilént gőzkrakkolás útján előállító üzemek, 32%-a - olaj katalitikus krakkolása, 10%-a - a propilén célzott szintéziséig [22] .

Tárolás és szállítás

Az Egyesült Államokban ( Texas és Louisiana ) egy nagy propilén csőhálózat létezik ; van egy kis hálózat a Benelux országokban is . Más országokban a propilént közúton, vasúton vagy tengeren szállítják, ami mind a termelői, mind a fogyasztói oldalon nagy raktárak szükségességéhez vezet [23] .

Normál hőmérsékleten a folyékony propilént nyomás alatt tárolják legfeljebb 20 m átmérőjű tartályokban. Nyomás nélkül nagy mennyiségben is tárolható -47°C-on. Vasúton a propilént nyomás alatt mozgatják: 42 tonna propilént helyeznek egy szabványos tartálykocsiba. Közúton 20 tonna propilén szállítható, mivel az autó össztömege 40 tonnára korlátozódik.Tengeri úton mind a kis nyomású tartályokat, mind az alacsony hőmérsékletű cseppfolyósított propilént szállítják [23] .

Alkalmazás

Propilén felhasználása kémiai szintézishez 2011-ben [24]

Termék	Propilén fogyasztás , %
Polipropilén	63.9
propilén-oxid	7.7
Akrilnitril	7.1
Cumol	5.6
Akrilsav	3.6
Izopropil-alkohol	1.6
Egyéb	10.5

Az 1990-es években a propilén felhasználása megváltozott, mivel ára emelkedett, és helyenként hiány alakult ki. Ennek megfelelően az égéssel járó felhasználása gyakorlatilag megszűnt; emellett lehetőség szerint a propilént elkezdték izolálni a krakkoló frakciókból [24] .

Ipari felhasználásra a propilén három tisztasági fokozatban kapható:

petrolkémiai propilént (50-70% propilén propánban) nyerik krakkolási eljárások során; az ilyen propilént cseppfolyósított kőolajgáz előállítása során használják adalékanyagként a motor-üzemanyagok oktánszámának növelésére és egyes kémiai szintézisekhez;
a vegytiszta propilént bizonyos termékek ipari szintéziséhez használják;
a polimerizációs propilén minimális mennyiségű szennyeződést tartalmaz, amely képes megmérgezni a polimerizációs katalizátorokat [24] .

2013-ban a propilén nagy részét (körülbelül 2/3-át) polipropilén előállításához használják , amely polimer az összes műanyag 25%-át teszi ki.

Szintén propilénből állítanak elő propilén - oxidot , akrilsavat , akrilnitrilt , propilénglikolt és kumolt . A polipropilén és az akrilsav gyártása növekszik, így a propilén iránti kereslet növekedése várható [24] .

Mérgező hatás

Más alkénekhez hasonlóan a propilén is erős kábítószerként hat az állatokban , bár ez a hatás a levegőben több tíz százalékos propilénkoncentrációnál tapasztalható. A minimális narkotikus koncentráció levegővel vagy oxigénnel alkotott keverékben körülbelül 40-50% (egerek, patkányok, macskák, kutyák). A 65-80%-os koncentráció halálos az állatok számára. Az ember 0,0173–0,024 mg/l feletti koncentrációban érez propilénszagot. 15%-os levegőkoncentrációnál az ember 30 perc múlva, 24%-nál 3 perc múlva, 35-40%-nál 20 másodperc múlva elveszíti az eszméletét [25] .

Jegyzetek

↑ 1 2 Chemical Encyclopedia, 1995 .
↑ Propilén . Sigma Aldrich . Hozzáférés időpontja: 2019. április 22. (határozatlan)
↑ Propilén . Cameo Chemicals - NOAA . Letöltve: 2019. április 22. Az eredetiből archiválva : 2019. április 22. (határozatlan)
↑ 1 2 3 Propilén (propén, metiletilén). . Letöltve: 2019. április 24. Az eredetiből archiválva : 2019. április 24.. (határozatlan)
↑ A káros anyagok maximális megengedett koncentrációja a munkaterület levegőjében. . Letöltve: 2019. április 24. Az eredetiből archiválva : 2019. április 24.. (határozatlan)
↑ GOST 25043-87 (ST SEV 633-77) Propilén. Műszaki adatok. . Letöltve: 2019. április 24. Az eredetiből archiválva : 2019. április 24.. (határozatlan)
↑ Neiland, 1990 , p. 109.
↑ 1 2 3 4 Neiland, 1990 , p. 110–114.
↑ Neiland, 1990 , p. 115–116.
↑ 1 2 Neiland, 1990 , p. 116–118.
↑ Neiland, 1990 , p. 118–122.
↑ Neiland, 1990 , p. 123–124.
↑ 1 2 3 Neiland, 1990 , p. 105–106.
↑ Ullmann, 2013 , p. 1–2.
↑ Ullmann, 2013 , p. 2–3.
↑ 1 2 Ullmann, 2013 , p. 3–5.
↑ Ullmann, 2013 , p. 5.
↑ 1 2 Ullmann, 2013 , p. 5–9.
↑ 1 2 Ullmann, 2013 , p. 9–10.
↑ Ullmann, 2013 , p. tíz.
↑ Ullmann, 2013 , p. 12.
↑ Ullmann, 2013 , p. 2.
↑ 1 2 Ullmann, 2013 , p. 13.
↑ 1 2 3 4 Ullmann, 2013 , p. 14–16.
↑ Káros anyagok az iparban. Kézikönyv kémikusok, mérnökök és orvosok számára: 3 kötetben / Szerk. N. V. Lazareva és E. N. Levina. - L . : Kémia, 1976. - T. 1. - S. 21-22.

Irodalom

Dalin M.A. Propilén // Kémiai enciklopédia : 5 kötetben / Ch. szerk. N. S. Zefirov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1995. - T. 4: Polimer - Tripszin. - S. 103. - 639 p. - 40.000 példány. — ISBN 5-85270-039-8 .
Zimmermann H. Propene // Ullmann ipari kémia enciklopédiája. - Wiley, 2013. - doi : 10.1002/14356007.a22_211.pub3 .
Neiland O. Ya. Szerves kémia. - M . : Felsőiskola, 1990. - S. 218-236. — ISBN 5-06-001471-1 .
Andreas F., Grebe K. A propilén kémiája és technológiája / Per. vele. V. N. Tikhomirova és E. Z. Chernina, szerk. Z. N. Poljakova. - Leningrád: Kémia, 1973.
GOST 24975.0-89 (ST SEV 1499-79) Etilén és propilén. Mintavételi módszerek

szénhidrogének
Alkánok	Metán Etán Propán Bután izobután Pentán Izopentán Neopentán hexán Heptán Oktán izooktán Nonan Dékán Undecan Dodecan Tridecan Tetradekán Pentadecan Hexadekán Heptadekán Octadecan Nonadecan móló Eikozan Geneikosan Docosan Trikozan tetrakozán Pentacosan Gentriacontan Pentatriokontán Hektán Nonacontatrictan
Alkének	Etilén propén butének Pentenes hexének Heptének Oktén
Alkinok	Acetilén propilén De
diének	Propadien Butadién Izoprén Ciklobutadién
Egyéb telítetlen	Vinil-acetilén Diacetilén Karotin
Cikloalkánok	Ciklopropán Ciklobután Ciklopentán Ciklohexán Cikloheptán Ciklooktán Ciklononán Ciklodekán Cikloundekán Ciklodekán Ciklotridekán Ciklotetradekán Ciklopentadekán Ciklohexadekán Cikloheptadekán
Cikloalkének	Ciklopropén Ciklobutén ciklopentén Ciklohexén Cikloheptén 1,3-ciklohexadién 1,4-ciklohexadién 1,5-ciklooktadién
aromás	Benzol Toluol Dimetil-benzolok Etilbenzol Propilbenzol Cumol Sztirol Fenil-acetilén Difenil Difenil-metán Trifenil-metán Tetrafenil-metán Mesitylene Hexametil-benzol
Policiklikus	Decalin
Policiklusos aromás vegyületek	Naftalin Antracén Benzantracén Pentacén Fenantrén pirén Benzpirén Azulén Chrysen Inden indan
Lásd még: A hidrogén bináris vegyületei szervetlen savak