Пропиленов оксид: формула, свойства, употреба и производство

Пропиленоксидът е продукт на органичния синтез. Потреблението на това съединение непрекъснато нараства, тъй като то е суровина за ценни химически продукти. Съществуват няколко технологии за промишлен синтез на веществото.

Обща информация

При нормални условия пропиленовият оксид или пропиленоксидът е прозрачна течност с характерна миризма на етер. Той се характеризира с реакции на добавяне, което се дължи на лесното отваряне на тричленния епоксиден пръстен в структурата му. Благодарение на това свойство съединението реагира с много вещества и е един от най-важните продукти, който се използва за производството на много други материали.

Емпиричната формула на пропиленоксида е C₃H₆O. Метилоксиран; 1,2-пропиленов оксид; 1,2-епоксипропан.

Физични свойства

Основните физични свойства на това вещество са:

• плътност (при нормални условия) - 859 kg/m³;
• температура на кипене - 34,5 °C
• топлинен капацитет, 1,97 J/(kg∙K);
• индекс на пречупване - 1,366;
• Динамичният вискозитет (при 25°C) е 0,28;
• долна граница на запалимост - 2-21% (обемно).

Токсичност

Веществото принадлежи към втория клас на опасност, MAC във вода - 0,01 mg/l. При контакт с пропиленов оксид могат да възникнат следните нарушения

• дразнене на кожата и лигавиците;
• нарушена координация на движенията
• нарушения на кръвообращението;
• депресия на ЦНС;
• изгаряния на роговицата на окото;
• ступор;
• кома.

Съединението има и канцерогенно, мутагенно и цитотоксично действие.

Химични свойства

Химичните свойства на пропиленоксида включват:

• разтворимост - добра в повечето органични разтворители и във вода;
• реагира с вода, като образува пропиленгликол;
• при реакциите с алкохоли и феноли се получават гликолови етери;
• при взаимодействие с киселини, съдържащи карбоксилни групи, се получават естери (в присъствието на алкални метали);
• Полимеризацията с катализатори (алкали, алкохоли, феноли и други) води до образуването на полипропиленов оксид с високо молекулно тегло.

В химическата промишленост най-важни са съполимерите с етиленов оксид и пропиленгликол. Пропиленът се получава чрез хидратация на пропиленоксид при температура до 200 °C, при 16 атмосфери и в присъствието на алкали. Крайният продукт съдържа и около 20 % полипропилен гликол.

Приложение

Пропиленоксидът се използва в следните приложения

• Синтез на компоненти за полиестерни смоли, каучукоподобни полимери и полиуретан, които се използват широко в строителството, в производство на автомобилни продукти части, мебели, спортни стоки, покрития, изолация, обувна промишленост;
• Производство на пропилен гликол-етерни разтворители, смазочни материали и спирачни течности, инсектициди;
• стерилизация на медицинско оборудване, опаковани хранителни продукти;
• Производство на детергенти, емулгатори и деемулгатори за технически цели.

Производство

В промишлен мащаб пропиленоксидът се произвежда чрез чрез няколко метода:

Процесът на HPRO

От 2000 г. насам в производството на пропиленов оксид се използва и нов процес, базиран на водороден пероксид (HPPO-процес). Основава се на директно окисление на пропилен с H₂O₂. Много учени вече са се опитвали да получат този продукт, за да опростят процеса, да намалят производствените разходи и да намалят броя на страничните продукти, но предложените методи са били нерентабилни и опасни.

Пропиленът се епоксидира в реактор, в който се използва метанолов пероксид с метилов алкохол като разтворител. Като изходна суровина се използват полимерни или химически класове пропилен. Реакцията протича в стационарен катализатор при умерена температура и повишено налягане.

Предимствата на HPPO-процеса са

• малки количества странични продукти;
• липса на хлор, който е опасен и токсичен реагент;
• дългосрочен експлоатационен живот катализатор;
• висока степен на конверсия (превръщане на пероксида в краен продукт) и селективност на химичната реакция
• подаване на пречистен разтворител в цикъла за рециклиране.

Руски производители

В Русия пропиленов оксид се произвежда само в два завода:

• OAO Nizhnekamskneftekhim (разположен в Татарстан). Тук са усвоени 2 технологии - косинтез на C₈Н₈ и C₃H₆O, както и методът на хлорхидрина (смесване на пропилен с хлор, получаване на междинен пропилен хлорхидрин и третирането му с варно мляко).
• "Химпром" (град Кемерово).

По отношение на обема на производството 99% от веществото се произвежда в първия завод.