Propylen [1] [2] [3] | |||
---|---|---|---|
| |||
Allmän | |||
Systematiskt namn |
propen | ||
Traditionella namn | propen, metyletylen | ||
Chem. formel | C3H6 _ _ _ | ||
Råtta. formel | CH 2 \u003d CH - CH 3 | ||
Fysikaliska egenskaper | |||
stat | Gas | ||
Molar massa | 42,081 g/ mol | ||
Densitet |
1,81 kg/m 3 (gas vid 1,013 bar, 15 °C) 1,745 kg/m3 ( gas vid 1,013 bar, 25 °C) 613,9 kg/m3 ( vätska vid 1,013 bar, förångningstemperatur) |
||
Ytspänning | 17,1 (-50°C); 6,8 (20°C) mN/m N/m | ||
Dynamisk viskositet |
Vätskor: 0,370 (-100°C); 0,128 (0°C); 0,027 (90°C) mPa s; Gas: 6,40 (-50°C); 7,81 (0°C); 10,76 (100 °C) uPa s |
||
Termiska egenskaper | |||
Temperatur | |||
• smältning | -187,65°C | ||
• kokande | -47,7°C | ||
• blinkar | -108°C | ||
• spontan antändning | 410°C | ||
Explosiva gränser | I luften, 2,4-11 vol. % % | ||
Kritisk punkt | |||
• temperatur | 92 [4] °C | ||
• tryck | 4,6 MPa [4] | ||
Kritisk densitet | 181 cm³/mol | ||
Oud. värmekapacitet |
Vätskor: 2,077 (-100°C); 2,303 (0°C); 3,475 (70°C) kJ/(kg K); Ånga: 1,277 (-50°C); 1,805 (100 °С) kJ/(kg K) J/(kg K) |
||
Värmeledningsförmåga |
Vätskor: 0,138 (-50°C); 0,110 (0°C); 0,077 (60°C) W/(m K); Ånga: 0,0105 (-50°C); 0,0256 (100 °С) W/(m K) W/(m K) |
||
Entalpi | |||
• utbildning | –20,42 kJ/mol | ||
• smältning | 3,00 kJ/mol | ||
• kokande | 18,41 kJ/mol (–41 °C) | ||
Ångtryck | 1,73 (–110 °С); 590 (0°C); 4979 (100 °C) kPa | ||
Kemiska egenskaper | |||
Löslighet | |||
• i vatten | 0,083 (0°C); 0,041 (20°C); 0,012 (50°C); 0,002 (90°C) vikt. % | ||
Dielektricitetskonstanten | 1,87 (20°C); 1,44 (90 °C) | ||
Strukturera | |||
Hybridisering | sp 2 hybridisering | ||
Dipolmoment | 1,134 10-30 Cm | ||
Klassificering | |||
Reg. CAS-nummer | 115-07-1 | ||
PubChem | 8252 | ||
Reg. EINECS-nummer | 204-062-1 | ||
LEDER | C=CC | ||
InChI | InChI=1S/C3H6/c1-3-2/h3H,1H2,2H3QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N | ||
RTECS | UC6740000 | ||
CHEBI | 16052 | ||
FN-nummer | 1077 | ||
ChemSpider | 7954 | ||
Säkerhet | |||
Begränsa koncentrationen | 100 mg/m 3 [4] [5] [6] | ||
Kort karaktär. fara (H) | H220 , H280 | ||
säkerhetsåtgärder. (P) | P210 , P377 , P381 , P410+P403 | ||
signalord | Farlig | ||
GHS-piktogram | |||
NFPA 704 | fyra ett ett | ||
Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges. | |||
Mediafiler på Wikimedia Commons |
Propen ( propen , metyletylen , kemisk formel - C 3 H 6 ) är en organisk förening som tillhör klassen av omättade kolväten - alkener ( olefiner ).
Under normala förhållanden är propen en färglös gas med en lätt obehaglig lukt.
Propylen har ett brett spektrum av kemiska egenskaper som bestäms av närvaron av en kol-kol dubbelbindning . Först och främst är propen benägen för π - bindningsklyvningsadditionsreaktioner . Dessa transformationer fortskrider ofta enligt den heterolytiska typen och kallas elektrofila additionsreaktioner [1] [7] .
1. Hydrering . Propylen reagerar med väte i närvaro av typiska katalysatorer som nickel eller platina [8] .
2. Propylen reagerar med vätehalogenider och svavelsyra , vilket ger en dubbelbindningsadditionsprodukt (halopropan eller isopropylsulfat ). Propylen är en osymmetrisk alken, därför kan den, när dessa reagens tillsätts, ge två isomera produkter, av vilka (enligt Markovnikovs regel ) den mer substituerade halogeniden eller etern dominerar [8] .
3. Enligt ett liknande schema, i närvaro av en sur katalysator, reagerar propen med vatten och ger isopropylalkohol [8] .
4. Halogenering . Propylen reagerar snabbt med halogener för att ge dihalider. Fluor reagerar snabbast (med en explosion), jod reagerar långsamt . I närvaro av främmande nukleofiler kan förutom dihalider även konjugerade additionsprodukter erhållas [8] .
5. Propylen går in i oxosyntesreaktioner och bildar butyr- och isobutyraldehyder , och vid förhöjda temperaturer, deras motsvarande alkoholer ( butylalkohol och isobutylalkohol ) [9] .
Propen kännetecknas av ett antal oxidationsreaktioner . När den interagerar med en lösning av kaliumpermanganat i en lätt alkalisk miljö förvandlas den till propylenglykol . Krom(VI)oxid klyver alkener vid dubbelbindningen för att bilda ketoner och karboxylsyror . Propylen genomgår en liknande delning under betingelserna för ozonolysreaktionen [10] .
När den interagerar med persyror ger propen propylenoxid . En liknande reaktion fortsätter med atmosfäriskt syre i närvaro av en silverkatalysator [ 10] .
Propylen införs i radikalpolymerisation , vilket ger högtrycksataktisk polypropen med en oregelbunden struktur. Tvärtom ger koordinationspolymerisationen av propen på Ziegler-Natta-katalysatorer isotaktisk lågtryckspolypropen, som har en högre mjukningspunkt [11] .
Propylen reagerar vid allylpositionen. Vid 500 °C kloreras den och bildar allylklorid [12] .
1. Under laboratorieförhållanden erhålls propen med standardmetoder för att erhålla alkener. Således kan propen erhållas genom dehydrering av propyl- eller isopropylalkohol genom upphettning i närvaro av svavelsyra [13] .
2. Propylen erhålls från halogenider genom eliminering av vätehalogenid eller från dihalider genom eliminering av halogen [13] .
Propyn kan delvis hydreras till propen i närvaro av förgiftade katalysatorer [13] .
Under lång tid har propen framställts som en biprodukt i processerna för ånga och katalytisk krackning av kolväten. Sedan 1990-talet har ångkrackare gått över till etenproduktion, som inte producerar propen som biprodukt. Följaktligen sker kompensationen för denna process på grund av metoderna för riktad produktion av propen. I vissa regioner är dessa metoder mer lönsamma på grund av billiga råvaror [14] .
Under framställningen av eten genom krackning frigörs en vattenfri, avsvavlad C 3 -fraktion i avpropaniseraren , som innehåller propan , propen, propadien och propyn , samt spår av C 2- och C 4 -kolväten . Andelen propadien och propyn kan nå 8 mol. %, så denna fraktion hydreras selektivt på palladiumkatalysatorer , beräknande av mängden väte för att omvandla C3H4 - kolväten till C3H6 men inte tillåta propen att omvandlas till propan. Vid vätskefashydrering styrs detta steg av vätgas partialtryck och i gasfashydrering genom temperaturkontroll i intervallet 50–120°C. Vid behov renas sedan propen från propan i en speciell kolonn [15] .
Raffinering av propen produceras också under krackningsprocesser, men dessa processer skiljer sig väsentligt från ångkrackning av eten, eftersom olika råmaterial används och processerna utförs för ett annat ändamål. För att erhålla propen är huvudprocessen flytande katalytisk krackning , där katalysatorn används i form av en fluidiserad bädd . Under denna process omvandlas tung dieselolja till bensin och lätt gasolja. I detta fall erhålls propen i en mängd av 3 %, men dess andel kan ökas till 20 % genom att modifiera katalysatorn [16] .
Propylen är också en biprodukt av termisk krackning och bildas under förkoksning och visbreakingprocess . När det gäller koksning sönderdelas återstoden från destillationen av råolja under svåra förhållanden till gasolja, koks, bensin och krackad gas (6-12 % av den senare). Denna krackningsgas innehåller en C3-fraktion i mängden 10–15 mol. %, från vilken propen erhålls. Vid viskositet uppstår en mildare sprickbildning som syftar till att minska blandningens viskositet. Detta producerar också en liten mängd krackningsgas [16] .
I samband med att propenproduktionens struktur förändras blir metoder för dess riktade produktion allt viktigare. I USA har tillgången på billig skiffergaspropan lett till utvecklingen av ekonomiska metoder för att dehydrera propan till propen. En liknande situation observeras i Saudiarabien , som har billiga propanreserver. En annan metod för industriell syntes av propen är metatesen av eten och buten-2. Det är särskilt lovande i närvaro av källor till billig buten och eten. Slutligen kan propen erhållas från kol: metanol syntetiseras genom förgasning , som sedan omvandlas till eten och propen [17] .
PropandehydreringPropandehydrering är en endoterm reaktion som utförs i närvaro av platina- och kromkatalysatorer på speciella bärare. Selektiviteten för denna reaktion är 85-92%. Enligt Le Chateliers princip ökar propenutbytet när temperaturen ökar och trycket minskar. Hög temperatur leder dock till en sidoprocess av nedbrytning av propan till metan och eten, samt bildning av propadien. Därför utförs propandehydrering vid 500–700 °C och atmosfärstryck (eller något lägre) [18] .
Det finns flera implementeringar av denna process under namnen Oleflex, Catofin och STAR. De skiljer sig från varandra i utformningen av reaktorer, de använda katalysatorerna och metoderna för katalysatorregenerering. I vissa fall späds propan ytterligare med väte eller ånga för att sänka dess partialtryck [18] .
MetatesAlkenmetates är en kemisk process där två alkenmolekyler omarrangeras och formellt utbyter substituenter med varandra. Följaktligen leder metatesen av buten-2 och eten till propen i ett sådant schema [19] .
På 1960-talet vändes denna process: Phillips genomförde den så kallade triolefinprocessen, där propen omvandlades till buten-2 och eten för att erhålla det senare. 1972 stoppades denna produktion på grund av den växande efterfrågan på propen. Sedan dess har processen genomförts i riktning mot bildandet av propen; dess andel i produktionen av propen är 3 % [19] .
Sprickbildning och interkonvertering av alkenerI denna process passerar blandningar av alkener över en katalysator för att omfördela förhållandet mellan komponenterna. Betingelserna väljs på ett sådant sätt att propen blir huvudkomponenten i denna blandning. Endast ett fåtal växter använder denna metod uteslutande: det är mer ekonomiskt att använda den i kombination med andra metoder [20] .
Produktion från metanolRåvaran i denna metod är gas eller kol. De omvandlas först till syntesgas som sedan omvandlas till metanol . Metanolen omvandlas sedan till eten och propen. Förhållandet mellan eten och propen kan justeras från ungefär lika stora mängder till selektiv produktion av propen med ett utbyte på 70 % [21] :
Större delen av propenproduktionskapaciteten finns i Europa, Nordamerika och Asien. Från och med 2011 producerades mer än 78 miljoner ton propen i världen. Av denna mängd stod 58 % för anläggningar för produktion av eten genom ångkrackning, 32 % - för katalytisk krackning av olja, 10% - för den riktade syntesen av propen [22] .
Ett stort rörledningsnätverk för propen finns i USA ( Texas och Louisiana ); det finns också ett litet nätverk i Beneluxländerna . I andra länder flyttas propen på väg, järnväg eller sjövägen, vilket leder till att man måste ha stora lager både på producentsidan och på konsumentsidan [23] .
Vid vanliga temperaturer lagras flytande propen under tryck i tankar upp till 20 m i diameter. Den kan även förvaras i stora mängder utan tryck vid -47°C. Med järnväg förflyttas propen under tryck: 42 ton propen placeras i en vanlig tankvagn. På väg kan 20 ton propen transporteras, eftersom bilens totalvikt är begränsad till 40 ton. Både små trycksatta tankar och flytande propen vid låg temperatur transporteras sjövägen [23] .
Produkt | Propenförbrukning , % |
---|---|
Polypropen | 63,9 |
propylenoxid | 7.7 |
Akrylnitril | 7.1 |
Cumol | 5.6 |
Akrylsyra | 3.6 |
Isopropylalkohol | 1.6 |
Övrig | 10.5 |
På 1990-talet förändrades användningen av propen i takt med att priset ökade och brister uppstod på vissa håll. Följaktligen har dess användning i samband med förbränning praktiskt taget upphört; dessutom började propen isoleras från krackningsfraktionerna när det var möjligt [24] .
För industriellt bruk finns propen tillgänglig i tre renhetsgrader:
Från och med 2013 används mest propen (cirka 2/3) för att producera polypropen , en polymer som utgör 25% av all plast.
Även tillverkade av propylen är propylenoxid , akrylsyra , akrylnitril , propylenglykol och kumen . Produktionen av polypropen och akrylsyra ökar, så efterfrågan på propen förväntas öka [24] .
Liksom andra alkener fungerar propen som ett starkt narkotika hos djur , även om denna effekt finns vid koncentrationer av propen i luften i storleksordningen tiotals procent. Den minsta narkotiska koncentrationen i en blandning med luft eller syre är cirka 40-50 % (möss, råttor, katter, hundar). En koncentration på 65-80 % är dödlig för djur. En person luktar propen i koncentrationer över 0,0173–0,024 mg/l. Vid en koncentration i luften på 15 % tappar en person medvetandet efter 30 minuter, vid 24 % – efter 3 minuter, vid 35-40 % – efter 20 sekunder [25] .
kolväten | |
---|---|
Alkaner | |
Alkenes | |
Alkyner | |
dienes | |
Andra omättade | |
Cykloalkaner | |
Cykloalkener | |
aromatisk | |
Polycyklisk | Dekalin |
Polycykliska aromater | |
|