Ossido di propilene

Formula strutturale
Formula strutturale semplificata senza stereochimica
Generale
Cognome	Ossido di propilene
altri nomi	2-metilossirano ( IUPAC ) 1,2-epossi propano Metil ossirano Ossido di propilene
Formula molecolare	C 3 H 6 O
Breve descrizione	liquido incolore dall'odore etereo
Identificatori esterni / banche dati
numero CAS 75-56-9 [racemato] 15448-47-2 [( R ) -enantiomero] 16088-62-3 [( S ) -enantiomero] numero CE 200-879-2 Scheda informativa dell'ECHA 100.000.800 PubChem 6378 ChemSpider 6138 Wikidata Q727742
proprietà
Massa molare	58,08 g mol −1
Stato fisico	fluido
densità	0,83 gcm -3 (20 ° C)
Punto di fusione	−112 °C
punto di ebollizione	34 °C
Pressione del vapore	588 ore Pa (20 ° C) 868 hPa (30 ° C) 1240 hPa (40°C) 1740 hPa (50°C)
solubilità	buono in acqua (681 g l -1 a 20 ° C)
istruzioni di sicurezza
Etichettatura di pericolo GHS dal  regolamento (CE) n. 1272/2008 (CLP) , ampliata se necessario Pericolo Frasi H e P H: 224-302-311 + 331-315-319-335-340-350 P: 201-210-280-302 + 352 + 312-308 + 313-403 + 233
Processo di approvazione ai sensi del REACH	molto preoccupante : cancerogeno, mutageno ( CMR )
MAK	DFG : 2 ml m -3 , 4,8 mg m -3 Svizzera: 2,5 ml m -3 o 6 mg m -3
Dati tossicologici	380 mg kg -1 ( DL 50 ,  ratto ,  orale )
Proprietà termodinamiche
H f 0	−123,0 kJ / mol (l) −94,7 kJ / mol (g)
Per quanto possibile e consueto, vengono utilizzate unità SI . Salvo diversa indicazione, i dati forniti si applicano alle condizioni standard .

L'ossido di propilene o 1,2-epossipropano (PO) è un composto organico eterociclico del gruppo degli epossidi (ossirani) . Il liquido facilmente infiammabile, incolore, solubile in acqua e alcool, ha un odore etereo. L'ossido di propilene si ottiene dal propene ed è utilizzato principalmente per la produzione di derivati ​​del glicole propilenico solubili in acqua , ma può essere utilizzato anche come additivo anticorrosivo per pesticidi , liquidi di raffreddamento e disinfettanti . L'ossido di propilene epossido non è una sostanza naturale; la sua presenza nell'atmosfera è attribuita alle emissioni industriali e al loro ulteriore trattamento.

Presentazione ed estrazione

Nel 1985 la produzione mondiale di ossido di propilene è stata di circa 2,9 Mt nel mondo  , nel 1991 di circa 4,2 Mt, nel 2001 di circa 4,8 Mt e nel 2008 di circa 5,5 Mt. 5,8 Mt.

Un'ossidazione diretta del propene con ossigeno ad ossido di propilene, come nella produzione di ossido di etilene da etene, è tecnicamente possibile, ma antieconomica perché la reazione procede con una bassa selettività e con la formazione di più prodotti di ossidazione che dovrebbero essere separati in un modo laborioso. Sottoprodotti tipici sono acetaldeide, formaldeide e monossido di carbonio e i loro prodotti di ossidazione. Al riguardo hanno prevalso le modalità di seguito descritte.

Processo alla cloridrina

Nel processo cloridrina , una miscela di isomeri di 1-cloro-2-propanolo e 2-cloro-1-propanolo viene prodotta da propene con cloro e acqua (con acido ipocloroso che viene generato in situ ) . In una seconda fase di reazione, questi isomeri vengono fatti reagire con ioni idrossido per formare ossido di propilene e acqua. Gli ioni idrossido si ottengono dal latte di calce (Ca (OH) ₂ ), per cui si ottiene cloruro di calcio (CaCl ₂ ) come prodotto secondario (200 kg di cloruro di calcio per 100 kg di ossido di propilene). Questo porta a una grande quantità di inquinamento delle acque reflue.

La proporzione della capacità di produzione di ossido di propilene basata sul processo alla cloridrina era di circa il 55% a livello mondiale nel 1985, di circa il 52% nel 1991 e solo di circa il 34% nel 2010.

Processo ossirano (reazione di Prileschajew)

L'epossidazione del propene viene effettuata alla reazione di Prileschajew sulla reazione catalitica con un idroperossido , il quale gruppo perossido fortemente reattivo con il doppio legame del propene reagisce.

Nella variante stirenica , l' etilbenzene viene convertito con l'ossigeno nel corrispondente perossido, che reagisce con il propene per formare ossido di propilene. L' 1-feniletanolo (fenilmetilcarbinolo) prodotto in parallelo viene fatto reagire con ossido di alluminio per formare stirene con eliminazione di acqua.

${\ displaystyle \ mathrm {C_ {3} H_ {6} \ + \ C_ {8} H_ {10} O_ {2} {\ xrightarrow {Cat.}} C_ {3} H_ {6} O \ + \ C_ {8} H_ {10} O {\ xrightarrow {Al2O3}} C_ {3} H_ {6} O \ + \ C_ {8} H_ {8} \ + \ H_ {2} O}}$

In questo processo vengono prodotte circa 1,8 tonnellate di stirene come sottoprodotto per tonnellata di ossido di propilene prodotto.

Nella variante isobutano , l' isobutano viene convertito in tert- butil idroperossido mediante ossidazione , che reagisce con il propene per formare ossido di propilene e tert- butanolo . Il tert- butanolo può quindi per disidratazione in iso- butene e questo con idrogeno nuovamente in iso essere riciclato butano.

Processo HPPO

In questo processo, che è simile alla reazione di Prileschajew, il propilene viene convertito con acqua ossigenata ( HP ):

${\ displaystyle \ mathrm {C_ {3} H_ {6} \ + \ H_ {2} O_ {2} \ longrightarrow \ C_ {3} H_ {6} O \ + \ H_ {2} O}}$

Poiché l'unico prodotto secondario è l' acqua , questo processo è particolarmente economico ed ecologico. Richiede un impianto a monte per la produzione di perossido di idrogeno, ma, a differenza degli altri processi, non deve disporre di infrastrutture o mercati per i sottoprodotti. Nel 2008, la coreana SKC ha commissionato il primo impianto al mondo su larga scala per la produzione di ossido di propilene utilizzando il processo Evonik / Uhde HPPO a Ulsan ( Corea del Sud ) . L'impianto ha una capacità annua di 100.000 tonnellate. Un altro impianto significativamente più grande che utilizza un processo simile è stato costruito ad Anversa nel 2008 ed è gestito congiuntamente da BASF e Dow Chemical . Dow Chemical sta commissionando un altro impianto su larga scala a Jubail nel 2016 .

Ossido di propilene enantiomericamente puro

La sintesi degli enantiomeri dell'ossido di propilene parte da ( R )-o ( S ) -alanina . Questo viene prima convertito in acido 2-cloropropionico con ritenzione con nitrito di sodio e acido cloridrico . Dopo riduzione con idruro di litio alluminio a chiusura alcool e l'anello usando idrossido di sodio con inversione , la ( S ) - o ( R ) ossido -propylene si ottiene.

proprietà

Proprietà fisiche

Secondo Antoine, la funzione della tensione di vapore risulta da log ₁₀ (P) = A− (B / (T + C)) (P in bar, T in K) con A = 4.09487, B = 1065,27 e C = -46 . 86 nell'intervallo di temperatura da 199,7 a 307,4 K.

Compilazione delle più importanti proprietà termodinamiche

caratteristica	Tipo	Valore [unità]	Osservazioni
Entalpia standard di formazione	Δ f H 0 liquido Δ f H 0 gas	−122,6 kJ mol −1 −94,68 kJ mol −1	come un liquido come un gas
Entalpia di combustione	Δ c H 0 liquido	−1917,4 kJ mol −1
Capacità termica	c p	125,1 J mol -1 K -1 (25 ° C) 75,55 J mol -1 K -1 (25 ° C)	come un liquido come un gas
Temperatura critica	T c	482.3 K
Pressione critica	p c	49,23 bar
Volume critico	ρ c	0,186 l mol −1
Entalpia di fusione	Δ f H 0	6.569 kJ mol −1	al punto di fusione
Entalpia di evaporazione	Δ V H 0	30,1 kJ mol −1	al punto di ebollizione a pressione normale

Proprietà chimiche

L'ossido di propilene ha meno tendenza ad autopolimerizzare rispetto all'ossido di etilene , ma questo può essere avviato con catalisi acida da catalizzatori come i sali di alluminio , ferro o cloruro di stagno , così come tutti gli acidi e metalli alcalini , e può essere esplosivo. Il calore di polimerizzazione è −76 kJ mol ⁻¹ o −1310 kJ kg ⁻¹ . Con l'acqua, l'idrolisi lenta si verifica al freddo e l'idrolisi rapida ad alte temperature di 200-220 ° C per formare 1,2-propandiolo (glicole propilenico).

Parametri relativi alla sicurezza

L'ossido di propilene forma miscele vapore-aria altamente infiammabili. Il composto ha un punto di infiammabilità di -38 ° C. L' intervallo di esplosione è compreso tra l'1,9% in volume (45 g/m³) come limite di esplosione inferiore (LEL) e il 38,8% in volume (938 g/m³) come limite di esplosione superiore (UEL). Una correlazione dei limiti di esplosione con la funzione della tensione di vapore determina un punto di esplosione inferiore di -44 ° C. La pressione massima di esplosione è di 9,1 bar. La larghezza del gap limite è stata determinata in 0,7 mm (50 ° C). Ciò si traduce in un'assegnazione al gruppo di esplosione IIB. Con un'energia di accensione minima di 0,13 mJ, le miscele vapore-aria sono estremamente infiammabili. La temperatura di accensione è di 430 ° C. La sostanza rientra quindi nella classe di temperatura T2.

tossicità

L'ossido di propilene ha dimostrato di essere cancerogeno (cancerogeno) e mutageno (mutageno) in esperimenti su animali. La sostanza, che è anche acutamente nociva per la salute, è irritante per la cute, gli occhi e il tratto respiratorio, i suoi vapori hanno effetto narcotico; La contaminazione dannosa dell'aria può verificarsi a temperature fino a 20 ° C. Può essere assorbito per via orale , polmonare o percutanea , cioè attraverso la pelle. L' esposizione continua o ripetuta può portare alla sensibilizzazione. Come inquinante marino, la sostanza è classificata nella classe di pericolosità per le acque 3.

Gli esperimenti sugli animali mostrano che l'inalazione di ossido di propilene fino a una concentrazione di 150  ppm non ha alcun effetto rilevabile. Il contatto ripetuto degli animali con la sostanza ha provocato depressione del SNC e irritazione degli occhi e del tratto respiratorio. Poiché la soglia di odore nell'aria è compresa tra 100 e 350 ppm, ma la concentrazione massima consentita sul posto di lavoro è di soli 2,5 ppm, l'odore caratteristico della sostanza non è un indicatore sufficiente per l'ossido di propilene.

aggiuntivo

L'ossido di propilene è la prima molecola chirale rilevata al di fuori del sistema solare.

letteratura

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link internet

• www.petrochemistry.net: Linee guida per la distribuzione dell'ossido di propilene (file PDF; 1.1 MB)

Evidenze individuali

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