प्रोपलीन का पोलीमराइजेशन क्या है? इस रासायनिक प्रतिक्रिया की विशेषताएं क्या हैं? आइए इन सवालों के विस्तृत जवाब खोजने की कोशिश करते हैं।
कनेक्शन की विशेषताएं
एथिलीन और प्रोपलीन पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रिया योजनाएं विशिष्ट रासायनिक गुणों को प्रदर्शित करती हैं जो ओलेफ़िन वर्ग के सभी सदस्यों के पास होती हैं। इस वर्ग को रासायनिक उत्पादन में प्रयुक्त तेल के पुराने नाम से ऐसा असामान्य नाम मिला। 18वीं शताब्दी में, एथिलीन क्लोराइड प्राप्त किया गया था, जो एक तैलीय तरल पदार्थ था।
असंतृप्त स्निग्ध हाइड्रोकार्बन के वर्ग के सभी प्रतिनिधियों की विशेषताओं में, हम उनमें एक दोहरे बंधन की उपस्थिति पर ध्यान देते हैं।
प्रोपलीन के मूल बहुलकीकरण को पदार्थ की संरचना में दोहरे बंधन की उपस्थिति से ठीक-ठीक समझाया गया है।
सामान्य सूत्र
एल्कीन की समजातीय श्रृंखला के सभी प्रतिनिधियों के लिए, सामान्य सूत्र का रूप СpН2p है। संरचना में हाइड्रोजन की अपर्याप्त मात्रा इन हाइड्रोकार्बन के रासायनिक गुणों की ख़ासियत बताती है।
प्रोपलीन पोलीमराइजेशन रिएक्शन समीकरणऊंचा तापमान और उत्प्रेरक का उपयोग करते समय ऐसे कनेक्शन में ब्रेक की संभावना की प्रत्यक्ष पुष्टि है।
असंतृप्त मूलक को एलिल या प्रोपेनिल-2 कहा जाता है। प्रोपलीन को पोलीमराइज़ क्यों करें? इस इंटरैक्शन के उत्पाद का उपयोग सिंथेटिक रबर को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है, जो बदले में, आधुनिक रासायनिक उद्योग में मांग में है।
भौतिक गुण
प्रोपलीन पोलीमराइजेशन समीकरण न केवल रासायनिक, बल्कि इस पदार्थ के भौतिक गुणों की भी पुष्टि करता है। प्रोपलीन कम क्वथनांक और गलनांक वाला एक गैसीय पदार्थ है। एल्कीन वर्ग के इस प्रतिनिधि की पानी में थोड़ी घुलनशीलता है।
रासायनिक गुण
प्रोपलीन और आइसोब्यूटिलीन के पोलीमराइजेशन के लिए प्रतिक्रिया समीकरण बताते हैं कि प्रक्रियाएं एक दोहरे बंधन के माध्यम से आगे बढ़ती हैं। अल्केन्स मोनोमर्स के रूप में कार्य करते हैं, और इस तरह की बातचीत के अंतिम उत्पाद पॉलीप्रोपाइलीन और पॉलीसोब्यूटिलीन होंगे। यह कार्बन-कार्बन बंधन है जो इस तरह की बातचीत के दौरान नष्ट हो जाएगा, और अंततः संबंधित संरचनाएं बन जाएंगी।
द्विआबंध पर नए सरल बंध बनते हैं। प्रोपलीन का पोलीमराइजेशन कैसे आगे बढ़ता है? इस प्रक्रिया का तंत्र असंतृप्त हाइड्रोकार्बन के इस वर्ग के अन्य सभी प्रतिनिधियों में होने वाली प्रक्रिया के समान है।
प्रोपलीन पोलीमराइजेशन रिएक्शन में कई विकल्प शामिल हैंलीक। पहले मामले में, प्रक्रिया गैस चरण में की जाती है। दूसरे विकल्प के अनुसार अभिक्रिया द्रव अवस्था में होती है।
इसके अलावा, प्रोपलीन का पोलीमराइजेशन भी कुछ पुरानी प्रक्रियाओं के अनुसार होता है जिसमें प्रतिक्रिया माध्यम के रूप में संतृप्त तरल हाइड्रोकार्बन का उपयोग शामिल होता है।
आधुनिक तकनीक
स्फेरिपोल तकनीक का उपयोग करके थोक में प्रोपलीन का बहुलकीकरण होमोपोलिमर के उत्पादन के लिए एक घोल रिएक्टर का एक संयोजन है। इस प्रक्रिया में ब्लॉक कॉपोलिमर बनाने के लिए छद्म-तरल बिस्तर के साथ गैस-चरण रिएक्टर का उपयोग शामिल है। इस मामले में, प्रोपलीन पोलीमराइज़ेशन रिएक्शन में डिवाइस में अतिरिक्त संगत उत्प्रेरकों को जोड़ना, साथ ही प्री-पोलीमराइज़ेशन शामिल है।
प्रक्रिया सुविधाएँ
प्रौद्योगिकी में प्रारंभिक परिवर्तन के लिए डिज़ाइन किए गए एक विशेष उपकरण में घटकों को मिलाना शामिल है। इसके अलावा, इस मिश्रण को लूप पोलीमराइजेशन रिएक्टरों में जोड़ा जाता है, जहां हाइड्रोजन और खर्च किए गए प्रोपलीन दोनों प्रवेश करते हैं।
रिएक्टर 65 से 80 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर काम करते हैं। सिस्टम में दबाव 40 बार से अधिक नहीं होता है। रिएक्टर, जो श्रृंखला में व्यवस्थित होते हैं, पॉलिमर उत्पादों के उच्च मात्रा में उत्पादन के लिए डिज़ाइन किए गए पौधों में उपयोग किए जाते हैं।
दूसरे रिएक्टर से पॉलीमर सॉल्यूशन निकाला जाता है। प्रोपलीन के पोलीमराइजेशन में समाधान को एक दबाव वाले डिगैसर में स्थानांतरित करना शामिल है।यहां, तरल मोनोमर से पाउडर होमोपोलिमर को हटाने का कार्य किया जाता है।
ब्लॉक कॉपोलिमर का उत्पादन
प्रोपलीन पोलीमराइजेशन समीकरण CH2 =CH - CH3 इस स्थिति में एक मानक प्रवाह तंत्र है, केवल प्रक्रिया स्थितियों में अंतर हैं। प्रोपलीन और एथीन के साथ, डिगैसर से पाउडर लगभग 70 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर संचालित होने वाले गैस-चरण रिएक्टर में जाता है और 15 बार से अधिक का दबाव नहीं होता है।
रिएक्टर से हटाए जाने के बाद ब्लॉक कॉपोलिमर, मोनोमर से बहुलक पाउडर को हटाने के लिए एक विशेष प्रणाली में प्रवेश करते हैं।
प्रोपलीन और प्रभाव प्रतिरोधी ब्यूटाडीन का बहुलकीकरण दूसरे गैस-चरण रिएक्टर के उपयोग की अनुमति देता है। यह आपको बहुलक में प्रोपलीन के स्तर को बढ़ाने की अनुमति देता है। इसके अलावा, तैयार उत्पाद में योजक जोड़ना संभव है, दानेदार का उपयोग, जो परिणामी उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार करता है।
एल्किन्स के पोलीमराइजेशन की विशिष्टता
पॉलीथीन और पॉलीप्रोपाइलीन के निर्माण में कुछ अंतर हैं। प्रोपलीन पोलीमराइजेशन समीकरण यह स्पष्ट करता है कि एक अलग तापमान शासन का इरादा है। इसके अलावा, तकनीकी श्रृंखला के अंतिम चरण के साथ-साथ अंतिम उत्पादों के उपयोग के क्षेत्रों में कुछ अंतर मौजूद हैं।
पेरोक्साइड का उपयोग रेजिन के लिए किया जाता है जिसमें उत्कृष्ट रियोलॉजिकल गुण होते हैं। उनके पास पिघला हुआ प्रवाह का एक बढ़ा हुआ स्तर है, उन सामग्रियों के समान भौतिक गुण जिनकी प्रवाह दर कम है।
राल,उत्कृष्ट रियोलॉजिकल गुणों वाले, इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया के साथ-साथ फाइबर के निर्माण के मामले में भी उपयोग किए जाते हैं।
पॉलीमेरिक सामग्री की पारदर्शिता और ताकत बढ़ाने के लिए, निर्माता प्रतिक्रिया मिश्रण में विशेष क्रिस्टलीकरण योजक जोड़ने की कोशिश कर रहे हैं। पॉलीप्रोपाइलीन पारदर्शी सामग्री का हिस्सा धीरे-धीरे झटका मोल्डिंग और कास्टिंग के क्षेत्र में अन्य सामग्रियों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है।
पोलीमराइजेशन की विशेषताएं
सक्रिय कार्बन की उपस्थिति में प्रोपलीन का पोलीमराइजेशन तेजी से होता है। वर्तमान में, कार्बन की सोखने की क्षमता के आधार पर, एक संक्रमण धातु के साथ कार्बन के उत्प्रेरक परिसर का उपयोग किया जाता है। पोलीमराइजेशन का परिणाम उत्कृष्ट प्रदर्शन वाला उत्पाद है।
पोलीमराइजेशन प्रक्रिया के मुख्य पैरामीटर प्रतिक्रिया दर, साथ ही बहुलक के आणविक भार और स्टीरियोइसोमेरिक संरचना हैं। उत्प्रेरक की भौतिक और रासायनिक प्रकृति, बहुलकीकरण माध्यम, प्रतिक्रिया प्रणाली के घटकों की शुद्धता की डिग्री भी महत्वपूर्ण हैं।
एथिलीन की बात करें तो एक रैखिक बहुलक एक सजातीय और एक विषम चरण दोनों में प्राप्त होता है। इसका कारण इस पदार्थ में स्थानिक आइसोमर्स की अनुपस्थिति है। आइसोटैक्टिक पॉलीप्रोपाइलीन प्राप्त करने के लिए, वे ठोस टाइटेनियम क्लोराइड, साथ ही साथ ऑर्गोएल्यूमिनियम यौगिकों का उपयोग करने का प्रयास करते हैं।
क्रिस्टलीय टाइटेनियम क्लोराइड (3) पर अधिशोषित एक जटिल का उपयोग करते समय, वांछित विशेषताओं के साथ एक उत्पाद प्राप्त करना संभव है। समर्थन जाली की नियमितता के लिए पर्याप्त कारक नहीं हैउत्प्रेरक द्वारा उच्च स्टीरियोस्पेसिफिकिटी का अधिग्रहण। उदाहरण के लिए, यदि टाइटेनियम आयोडाइड (3) चुना जाता है, तो अधिक सक्रिय बहुलक प्राप्त होता है।
माध्यम उत्प्रेरक घटकों में एक लुईस चरित्र होता है, इसलिए, वे माध्यम के चयन से जुड़े होते हैं। सबसे लाभकारी माध्यम अक्रिय हाइड्रोकार्बन का उपयोग है। चूंकि टाइटेनियम (5) क्लोराइड एक सक्रिय अधिशोषक है, इसलिए स्निग्ध हाइड्रोकार्बन को आमतौर पर चुना जाता है। प्रोपलीन का पोलीमराइजेशन कैसे आगे बढ़ता है? उत्पाद सूत्र है (-CH2-CH2-CH2-)p. प्रतिक्रिया एल्गोरिथ्म स्वयं इस समजातीय श्रृंखला के अन्य प्रतिनिधियों में प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम के समान है।
रासायनिक संपर्क
आइए प्रोपलीन के लिए मुख्य इंटरैक्शन विकल्पों का विश्लेषण करें। यह देखते हुए कि इसकी संरचना में एक दोहरा बंधन है, मुख्य प्रतिक्रियाएं इसके विनाश के साथ ही आगे बढ़ती हैं।
हैलोजनीकरण सामान्य तापमान पर होता है। जटिल बंधन के टूटने की साइट पर, हलोजन का अबाधित जोड़ होता है। इस अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप, एक डाइहैलोजेनेटेड यौगिक बनता है। सबसे कठिन हिस्सा आयोडाइजेशन है। ब्रोमिनेशन और क्लोरीनीकरण अतिरिक्त शर्तों और ऊर्जा लागत के बिना आगे बढ़ता है। प्रोपलीन फ्लोरिनेशन विस्फोटक है।
हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रिया में एक अतिरिक्त त्वरक का उपयोग शामिल है। प्लेटिनम और निकल उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं। हाइड्रोजन के साथ प्रोपलीन की रासायनिक बातचीत के परिणामस्वरूप, प्रोपेन बनता है - संतृप्त हाइड्रोकार्बन के वर्ग का एक प्रतिनिधि।
जलयोजन (पानी मिलाना)वी। वी। मार्कोवनिकोव के नियम के अनुसार किया गया। इसका सार हाइड्रोजन परमाणु को प्रोपलीन के दोहरे बंधन से जोड़ना है, जिसकी अधिकतम मात्रा होती है। इस स्थिति में, हैलोजन उस C से जुड़ जाएगा, जिसमें हाइड्रोजन की न्यूनतम संख्या होती है।
प्रोपलीन वायुमंडलीय ऑक्सीजन में दहन की विशेषता है। इस बातचीत के परिणामस्वरूप, दो मुख्य उत्पाद प्राप्त होंगे: कार्बन डाइऑक्साइड, जल वाष्प।
जब यह रसायन पोटेशियम परमैंगनेट जैसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों के संपर्क में आता है, तो इसका मलिनकिरण देखा जाता है। रासायनिक प्रतिक्रिया के उत्पादों में एक डाइहाइड्रिक अल्कोहल (ग्लाइकॉल) होगा।
प्रोपलीन उत्पादन
सभी विधियों को दो मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है: प्रयोगशाला, औद्योगिक। प्रयोगशाला स्थितियों के तहत, सोडियम हाइड्रॉक्साइड के एक अल्कोहलिक घोल के संपर्क में आने से मूल हेलोकाइल से हाइड्रोजन हैलाइड को अलग करके प्रोपलीन प्राप्त किया जा सकता है।
प्रोपलीन का निर्माण प्रोपाइन के उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण से होता है। प्रयोगशाला स्थितियों के तहत, यह पदार्थ प्रोपेनॉल -1 के निर्जलीकरण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। इस रासायनिक प्रतिक्रिया में उत्प्रेरक के रूप में फॉस्फोरिक या सल्फ्यूरिक एसिड, एल्यूमीनियम ऑक्साइड का उपयोग किया जाता है।
प्रोपलीन का उत्पादन बड़ी मात्रा में कैसे होता है? इस तथ्य के कारण कि यह रसायन प्रकृति में दुर्लभ है, इसके उत्पादन के लिए औद्योगिक विकल्प विकसित किए गए हैं। पेट्रोलियम उत्पादों से एल्केन का अलगाव सबसे आम है।
उदाहरण के लिए, कच्चे तेल को एक विशेष द्रवयुक्त बिस्तर में फटा जाता है। प्रोपलीन गैसोलीन अंश के पायरोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है। परवर्तमान में, एल्केन को कोल कोकिंग के संबद्ध गैस, गैसीय उत्पादों से भी पृथक किया जाता है।
प्रोपलीन पायरोलिसिस के कई विकल्प हैं:
- ट्यूब भट्टियों में;
- एक क्वार्ट्ज शीतलक का उपयोग कर रिएक्टर में;
- लावरोवस्की प्रक्रिया;
- बार्थलोम विधि के अनुसार ऑटोथर्मल पायरोलिसिस।
सिद्ध औद्योगिक प्रौद्योगिकियों में, संतृप्त हाइड्रोकार्बन के उत्प्रेरक डिहाइड्रोजनीकरण पर भी ध्यान दिया जाना चाहिए।
आवेदन
प्रोपलीन में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोग हैं, और इसलिए उद्योग में बड़े पैमाने पर इसका उत्पादन किया जाता है। यह असंतृप्त हाइड्रोकार्बन नट्टा के कार्य के कारण प्रकट होता है। बीसवीं सदी के मध्य में, उन्होंने ज़िग्लर कैटेलिटिक सिस्टम का उपयोग करके पोलीमराइज़ेशन तकनीक विकसित की।
नट्टा एक स्टीरियोरेगुलर उत्पाद प्राप्त करने में सक्षम था, जिसे उन्होंने आइसोटैक्टिक कहा, क्योंकि संरचना में मिथाइल समूह श्रृंखला के एक तरफ स्थित थे। बहुलक अणुओं के इस प्रकार के "पैकेजिंग" के कारण, परिणामस्वरूप बहुलक पदार्थ में उत्कृष्ट यांत्रिक विशेषताएं होती हैं। पॉलीप्रोपाइलीन का उपयोग सिंथेटिक फाइबर बनाने के लिए किया जाता है, और प्लास्टिक द्रव्यमान के रूप में मांग में है।
इसके ऑक्साइड के उत्पादन के लिए लगभग दस प्रतिशत पेट्रोलियम प्रोपलीन की खपत होती है। पिछली शताब्दी के मध्य तक, यह कार्बनिक पदार्थ क्लोरोहाइड्रिन विधि द्वारा प्राप्त किया गया था। प्रतिक्रिया मध्यवर्ती उत्पाद प्रोपलीन क्लोरोहाइड्रिन के गठन के माध्यम से आगे बढ़ी। इस तकनीक के कुछ नुकसान हैं, जो महंगे क्लोरीन और बुझे हुए चूने के उपयोग से जुड़े हैं।
हमारे समय में इस तकनीक का स्थान चालकोन प्रक्रिया ने ले लिया है। यह हाइड्रोपरॉक्साइड के साथ प्रोपेन की रासायनिक बातचीत पर आधारित है। प्रोपलीन ऑक्साइड का उपयोग प्रोपलीन ग्लाइकोल के संश्लेषण में किया जाता है, जिसका उपयोग पॉलीयुरेथेन फोम के निर्माण में किया जाता है। उत्कृष्ट कुशनिंग सामग्री के रूप में माना जाता है, इनका उपयोग पैकेजिंग, गलीचे, फर्नीचर, थर्मल इन्सुलेशन सामग्री, शोषक तरल पदार्थ और फिल्टर सामग्री बनाने के लिए किया जाता है।
इसके अलावा, प्रोपलीन के मुख्य अनुप्रयोगों में, एसीटोन और आइसोप्रोपिल अल्कोहल के संश्लेषण का उल्लेख करना आवश्यक है। आइसोप्रोपिल अल्कोहल, एक उत्कृष्ट विलायक होने के कारण, एक मूल्यवान रासायनिक उत्पाद माना जाता है। बीसवीं शताब्दी की शुरुआत में, यह कार्बनिक उत्पाद सल्फ्यूरिक एसिड विधि द्वारा प्राप्त किया गया था।
इसके अलावा, प्रतिक्रिया मिश्रण में एसिड उत्प्रेरक की शुरूआत के साथ प्रोपेन डायरेक्ट हाइड्रेशन की तकनीक विकसित की गई है। उत्पादित सभी प्रोपेनॉल का लगभग आधा एसीटोन के संश्लेषण पर खर्च किया जाता है। इस प्रतिक्रिया में हाइड्रोजन का उन्मूलन शामिल है, जो 380 डिग्री सेल्सियस पर किया जाता है। इस प्रक्रिया में उत्प्रेरक जस्ता और तांबा हैं।
प्रोपलीन के महत्वपूर्ण उपयोगों में हाइड्रोफॉर्माइलेशन एक विशेष स्थान रखता है। प्रोपेन का उपयोग एल्डिहाइड बनाने के लिए किया जाता है। हमारे देश में पिछली शताब्दी के मध्य से ऑक्सीसिंथेसिस का उपयोग किया जाता रहा है। वर्तमान में, यह प्रतिक्रिया पेट्रोकेमिस्ट्री में एक महत्वपूर्ण स्थान रखती है। 180 डिग्री, एक कोबाल्ट ऑक्साइड उत्प्रेरक और 250 वायुमंडल के दबाव के तापमान पर संश्लेषण गैस (कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन का मिश्रण) के साथ प्रोपलीन की रासायनिक बातचीत, दो एल्डिहाइड का निर्माण मनाया जाता है। एक में सामान्य संरचना है, दूसरे में घुमावदार हैकार्बन श्रृंखला।
इस तकनीकी प्रक्रिया की खोज के तुरंत बाद, यह प्रतिक्रिया थी जो कई वैज्ञानिकों के लिए शोध का विषय बन गई। वे इसके प्रवाह की स्थितियों को नरम करने के तरीकों की तलाश कर रहे थे, परिणामी मिश्रण में शाखित एल्डिहाइड के प्रतिशत को कम करने की कोशिश की।
इसके लिए किफायती प्रक्रियाओं का आविष्कार किया गया जिसमें अन्य उत्प्रेरकों का उपयोग शामिल है। तापमान, दबाव को कम करना, रैखिक एल्डिहाइड की उपज बढ़ाना संभव था।
एक्रिलिक एसिड के एस्टर, जो प्रोपलीन के पोलीमराइजेशन से भी जुड़े होते हैं, कोपोलिमर के रूप में उपयोग किए जाते हैं। लगभग 15 प्रतिशत पेट्रोकेमिकल प्रोपेन का उपयोग एक्रीओनिट्राइल बनाने के लिए प्रारंभिक सामग्री के रूप में किया जाता है। यह कार्बनिक घटक एक मूल्यवान रासायनिक फाइबर के निर्माण के लिए आवश्यक है - नाइट्रोन, प्लास्टिक का निर्माण, रबर का उत्पादन।
निष्कर्ष
पॉलीप्रोपाइलीन को वर्तमान में सबसे बड़ा पेट्रोकेमिकल उद्योग माना जाता है। इस उच्च गुणवत्ता वाले और सस्ते पॉलीमर की मांग बढ़ रही है, इसलिए यह पॉलीथीन की जगह धीरे-धीरे ले रहा है। यह कठोर पैकेजिंग, प्लेट, फिल्म, ऑटोमोटिव पार्ट्स, सिंथेटिक पेपर, रस्सियों, कालीन भागों के निर्माण के साथ-साथ विभिन्न प्रकार के घरेलू उपकरणों के निर्माण में अपरिहार्य है। इक्कीसवीं सदी की शुरुआत में, पॉलीप्रोपाइलीन का उत्पादन बहुलक उद्योग में दूसरे स्थान पर था। विभिन्न उद्योगों की मांगों को ध्यान में रखते हुए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि निकट भविष्य में प्रोपलीन और एथिलीन के बड़े पैमाने पर उत्पादन की प्रवृत्ति जारी रहेगी।
