Новая химия » Характеристика катализатора в процессе получения полипропилена кислотной полимеризацией пропилена » Химизм процесса

Химизм процесса

Страница 1

Для получения низкомолекулярных полимеров (олигомеры) обычно процесс проводят при повышенной температуре в присутствии катализаторов кислотного типа. Из них практическое значение нашел гетерогенный контакт Ипатьева. Контакт готовят, пропитывая кизельгур, асбест или другие материалы орто – фосфорной кислотой. Она при 200 – 300°С дегидратируется, в результате чего получаются пиро- и метафосфорные кислоты:

200-2500C 250-3000C

2H3PO4 → H4P2O7 → 2HPO3

Каталитическую активность проявляют только орто- и пирофосфорная кислоты, причем во избежание их глубокой дегидратации нужно все время добавлять в реакционную массу водяной пар, сдвигающий равновесие реакции в благоприятную сторону.

Полимеризация с кислотными катализаторами протекает по ионному механизму с промежуточным образованием карбокатиона в результате присоединения к олефину протона, отдаваемого кислотой. Дальнейший процесс идет ступенчато путем последовательного присоединения карбокатиона по двойной связи олефина с передачей протона олефину или другому акцептору протонов (Н2О, Н2РО4, и т. д.).

СH2 = СН – СН3 + Н3PO4 → (СН3)2С+Н + H2PO4

(СН3)2С+Н + СH2 = СН – СН3 → (СН3)2СН – СH2 – С+Н – СН3

Строение полимеров н – олефинов более сложно, так как промежуточно образующиеся вторичные карбокатионы склонны к изомеризации:

(СН3)2СН – СH2 – С+Н – СН3 ↔ (СН3)2СН – С+Н – СH2 –– СН3 ↔

↔ (СН3)2С+ – СH2 – СН2 – СН3

Подобные перегруппировки ионов карбония под влиянием кислотных катализаторов приводят к перемещению двойной связи вдоль углеродной цепи и образованию изомерных олефинов в результате последующего отщепления протона:

(СН3)2С+ – СH2 – СН2 – СН3 – Н+ → СH2 = С (СН3)– СH2 – СН2 – СН3

(СН3)2С+ – СH2 – СН2 – СН3 – Н+ → СH3 – С (СН3) = СH – СН2 – СН3

Судя по строению тетрамеров пропилена дальнейшая полимеризация состоит в присоединении исходного карбоний – иона к димерному и тримерному олефину с концевым положением двойной связи:

(СН3)2С+Н + СH2 = С (СН3)– СH2 – СН2 – СН3

СH3 – СН (СН3) – СH2 – С+(СН3) – СН2 – СН2 – СН3 ↔

СH3 – С+(СН3) – СH2 – СН (СН3) – СН2 – СН2 – СН3

СH3 – СН (СН3) – СH2 – С+(СН3) – СН2 – СН2 – СН3 – Н+→

СH3 – СН (СН3) – СH = С (СН3) – СН2 – СН2 – СН3 +

СH3 – СН (СН3) – СH2 – С (СН3) = СН – СН2 – СН3

СH3 – С+(СН3) – СH2 – СН (СН3) – СН2 – СН2 – СН3 – Н+→

СH2 = С (СН3) – СH2 – СН (СН3) – СН2 – СН2 – СН3 +

СH3 – С (СН3) = СH – СН (СН3) – СН2 – СН2 – СН3

В кинетическом отношении кислотная полимеризация олефинов представляет собой последовательный процесс, приводящий к образованию смеси продуктов различной степени полимеризации:

С3Н6 + С3Н6 → С6Н12 + С3Н6 → С9Н18 +

+ С3Н6 → С12Н24 + С3Н6 → С15Н30 и т.д.

Состав продуктов регулируют степенью конверсии исходного олефина. При олигомеризации олефинов протекают и некоторые побочные реакции, особенно при повышении температуры: образуются парафины, нафтены, ароматические углеводороды, смолистые продукты конденсации. За счет расщепления промежуточных карбокатионов и последующей соолигомеризации получаются олефины с числом атомов углерода, не кратным числу С в исходном олефине. Во избежание указанных побочных реакций полимеризацию олефина следует проводить при возможно низкой температуре, при которой, тем не менее, достигается достаточная скорость основного процесса.

Полимеризация пропилена в присутствии кислотного катализатора, относится к гомогенному катализу.

Первоначально полимеризацию олефинов для получения моторного топлива проводили только под влиянием высокой температуры. Такая термическая полимеризация идет достаточно быстро при 480 – 540°С, причем для увеличения равновесной степени конверсии олефина необходимо повышенное давление (около 50 ат). В таких условиях процесс имеет радикально – цепной характер и сопровождается образованием парафинов, нафтенов и даже ароматических соединений. Вследствие этого для целевого синтеза высших олефинов более перспективной оказалась катионная полимеризация, протекающая в присутствии катализаторов кислотного типа. А. М. Бутлеров впервые осуществил ее, применив серную кислоту. Впоследствии были предложены безводный фтористый водород, хлористый алюминий, гетерогенные алюмосиликатные катализаторы и т. д. Наибольшее практическое значение приобрел катализатор Ипатьева, который готовят пропитывая кизельгур, асбест или другие материалы ортофосфорной кислотой.

Страницы: 1 2

Еще по теме:

Охрана окружающей среды, связанная с производством серной кислоты
Научно-техническая революция и связанный с ней интенсивный рост химического производства, вызывает существенные негативные изменения в окружающей среде. Например отравление пресных вод, загрязнение земной атмосферы, истребление животных и птиц. В результате мир оказался в тисках экологического криз ...

Методы синтеза аскорбиновой кислоты, выбор рационального способа производства
Аскорбиновая кислота может быть получена из моносахаридов D- или L-ряда. Известно несколько методов ее синтеза [6, 7]: 1.1.1 Бензоиновый метод. В основе лежит конденсация— треозы и этилглиокислота в присутствии KCN. Метод неперспективен из-за дефицитности сырья, низкого выхода. 1.1.2 Циангидриновый ...

Ферментоподобные полимеры
Новая область науки — инженерная энзимология — получила интенсивное развитие. Эта область разделилась на несколько направлений, поскольку выявились многообразные возможности, которые могут дать биоорганические катализаторы, ферменты, для проведения химических превращений вне обычной сферы их деятел ...

Идеи алхимии


Идеи алхимии

Алхимия - своеобразное явление культуры, особенно широко распространённое в Западной Европе в эпоху позднего средневековья. Слово «алхимия» производят от арабского алькимия, которое восходит к греческому chemeia, от cheo — лью, отливаю.

Категории

Copyright © 2018 - All Rights Reserved - www.chemitradition.ru
Copyright © 2023 - All Rights Reserved - www.chemitradition.ru