Уводзіны ў куменавы гідрапераксід
Куменавы гідрапераксід (КГП), таксама вядомы як кумілы гідрапераксід, з'яўляецца адным з найбольш прамыслова значных арганічных гідрапераксідаў. Маючы рэгістрацыйны нумар CAS 80-15-9 і малекулярную формулу C₉H₁₂O₂, ГКП з'яўляецца найважнейшым прамежкавым прадуктам у сусветнай вытворчасці фенолу і ацэтону метадам Хока, на долю якога прыпадае больш за 95% сусветных магутнасцей па вытворчасці фенолу.
Асноўныя факты: Гідрапераксід кумена (ГК)
- Нумар CAS: 80-15-9
- Молекулярная формула: C₉H₁₂O₂
- Малекулярная маса: 152,19 г/моль
- Знешні выгляд: Бескаляровая вадкасць або вадкасць ад светла-жоўтай да жоўтай
- Тэмпература кіпення: 153°C (раскладаецца)
- Шчыльнасць: ~1,06 г/см³ пры 20°C
- Тэмпература 10-гадзіннага перыяду паўраспаду: ~155°C
- Змест актыўнага кіслароду: ~10,5% (тэарэтычна)
- Асноўнае прымяненне: Сыравіна для вытворчасці фенолу/ацэтону (працэс Хока)
- Сусветная вытворчасць: больш за 12 мільёнаў метрычных тон у год (як пасярэднік, а не ў вычышчаным выглядзе)
Фізічныя і хімічныя ўласцівасці
| Уласцівасць | Значэнне |
|---|---|
| Знешні выгляд | Бескаляровая да светла-жоўтай вадкасці |
| Пах | Характэрны араматычны пах |
| Шчыльнасць пры 20°C | 1,06 г/см³ |
| Паказчык преламлення (nD²⁰) | 1,522-1,525 |
| Тэмпература ўспышкі | ~79°C (закрытая чаша) |
| Парацiны насычанай пары пры 20°C | <0,1 тП |
| Растваральнасць у вадзе | Ледзь раствараецца (~1,5 г/100 мл) |
| Растваральнасць у арганічных растваральніках | Раствараецца ў спіртах, кетонах, эфірах, араматычных вуглевадародах |
| SADT | ~80°C |
Вытворчасць: працэс акіслення кумена
CHP прамыслова вырабляецца шляхам акіслення ў паветры кумена (ізапрапілбензолу) у вадкім асяроддзі. Рэакцыя працякае па механізме свабоднарадыкальнай ланцуговай рэакцыі:
C₆H₅CH(CH₃)₂ + O₂ → C₆H₅C(CH₃)₂OOH
Акісленне звычайна праводзіцца пры тэмпературы 90-120°C і ціску 4-6 бар у каскадзе рэактараў. Дадаецца карбанат натрыю або гідраксід натрыю для падтрымання злёгку шчолачнага асяроддзя (pH 8-10), якое падаўляе распад прадукту ХПР пад дзеяннем кіслотных каталізатараў. Пераўтварэнне кумена абмяжоўваецца прыкладна 20-25% на адзін этап для мінімізацыі ўтварэння пабочных прадуктаў; нерэагаваны кумен аддзяляецца дыстыляцыяй і паўторна выкарыстоўваецца.
Асноўныя сферы прымянення
1. Вытворчасць фенолу і ацэтону (працэс Хока)
Пераважная большасць КХП, што вырабляецца ў свеце, спажываецца ўласнымі патрэбамі на інтэграваных заводах па вытворчасці фенолу і ацэтону. Працэс Хока ўключае ў сябе кіслотна-каталітычнае расшчапленне КХП з атрыманнем фенолу і ацэтону:
C₆H₅C(CH₃)₂OOH → C₆H₅OH + (CH₃)₂CO
Гэтая рэакцыя звычайна праводзіцца з выкарыстаннем сернай кіслаты ў якасці каталізатара пры тэмпературы ад 50 да 90 °C. Суадносіны фенолу і ацэтону складаюць прыкладна 1:0,62 па вазе. Фенол з'яўляецца ключавой сыравінай для вытворчасці бісфенолу А (полікарбанатныя і эпаксідныя смалы), фенольных смал, капралактаму (нейлон 6) і алкілфенолаў. Ацэтон у асноўным выкарыстоўваецца як растваральнік і як зыходная сыравіна для вытворчасці метакрылата метылу (ММА) і бісфенолу А.
2. Ініцыятар палімерызацыі
CHP служыць высокатэмпературным ініцыятарам для свабоднарадыкальнай палімерызацыі стыролу, акралатаў і іншых вінілавых манамераў. Яго высокая тэмпература 10-гадзіннага паўперыяду распаду (~155°C) робіць яго асабліва прыдатным для працэсаў масавай і растваральнай палімерызацыі, якія праводзяцца пры павышаных тэмпературах. CHP таксама выкарыстоўваецца ў якасці ініцыятара для вытворчасці смол АБС (акрыланітрыл-бутадыен-стырол) шляхам аб'ёмнай палімерызацыі.
3. Замацаванне ненасычаных поліэфірных смал
У спалучэнні з металічнымі актыватарамі (звычайна солямі кабарту або марганцу) CHP можа ініцыяваць палімерызацыю ненасычаных поліэфірных смал пры пакаёвай тэмпературы або пры ўмерана павышаных тэмпературах. Гэтая рэдакс-ініцыявальная сістэма забяспечвае баланс паміж часам жыцця і хуткасцю палімерызацыі для прымяненняў, уключаючы пакрыцці, клейкі і ліццё.
4. Хімічны сінтэз
CHP выкарыстоўваецца ў якасці акісляльніка ў розных арганічных пераўтварэннях, уключаючы эпаксідыраванне алкенаў, акісленне сульфіду да сульфаксіду і прамысловую вытворчасць прапілену аксіду з дапамогай працэсу Sumitomo PO-only (эпаксідыраванне прапілену з выкарыстаннем куменавага гідрапераксіду).
Бяспека і абыходжанне
ЧХП класіфікуецца як арганічны перакіс тыпу E або тыпу F (ЮН 3109 або 3110), што сведчыць пра больш нізкі ўзровень небяспекі ў параўнанні з многімі іншымі арганічнымі перакісамі. Аднак неабходна прытрымлівацца належных мер бяспекі:
- Тэрмічная ўстойлівасць: CHP мае адносна высокую тэрмічную ўстойлівасць для арганічнага перакісу, але распад хутка паскараецца пры тэмпературы вышэй за 100°C. Пазбягайце лакальнага перагрэву.
- Чуласці да забруджвання: CHP адчувальны да забруджвання моцнымі кіслотамі, якія каталізуюць эксатэрмічнае раскладанне. Абсталяванне павінна быць старанна ачышчана і не мець рэшткаў кіслоты.
- Захоўванне: Захоўваць у арыгінальнай тары пры тэмпературы, якая не перавышае 30°C. Забяспечыць належную вентыляцыю і другасную герметызацыю.
- Тушэнне пажараў: Для тушэння выкарыстоўвайце вадзяную пырскаўку або туман. Эвакуіруйцеся з зоны, калі агонь закранае КХП у вялікіх аб'ёмах.
- СІР: Хімічна-ўстойлівыя пальчаткі (з бутылкавага каўчугу або ПВА), ахоўныя акуляры, шчыток для твару і вогнеўстойлівае адзенне.
Частыя пытанні
Пытанне: У чым адрозніваецца ХПП ад іншых арганічных перакісаў з пункту гледжання класіфікацыі небяспекі?
А: Куменавы гідрапераксід класіфікуецца як арганічны пераксід тыпу E або F (у залежнасці ад канцэнтрацыі/складу), што робіць яго адным з найменш небяспечных арганічных перакісаў з пункту гледжання рызыкі ўзгарання і выбуху. Гэта звязана з яго адносна высокай тэрмічнай стабільнасцю, высокай тэмпературай кіпення і нізкім ціскам параў. Аднак ПХП можа ўсё ж падвяргацца экзатермічнаму раскладанню, калі ён забруджаны моцнымі кіслотамі або награваецца вышэй за яго SADT.
П: Якая сувязь паміж ГХП і сусветным рынкам фенолу?
А: Па сутнасці, увесь фенол, які вырабляецца прамыслова, атрымліваюць метадам працэсу Хока з выкарыстаннем КГП у якасці ключавога прамежкавага прадукту. На кожную метрычную тону вырабленага фенолу спажываецца прыкладна 1,35 метрычнай тоны кумена. У 2023 годзе сусветны рынак фенолу перавысіў 12 мільёнаў метрычных тон, павялічваючыся прыкладна на 3-4% штогод, што абумоўлена попытам на бісфенол А, фенольныя смалы і полікарбанатныя пластмасы. Такім чынам, попыт на КХП непасрэдна звязаны са станам фенол-ацэтонавай прамысловасці.
Асноўныя высновы
- Гідрапераксід кумена (ГПК, CAS 80-15-9) з'яўляецца асноўным пасярэднім прадуктам у сусветнай вытворчасці фенолу/ацэтону метадам Хока.
- З 10-гадзінным перыядам паўраспаду пры тэмпературы каля 155 °C CHP дэманструе выдатную тэрмічную стабільнасць у параўнанні з іншымі арганічнымі пераксідамі.
- Акрамя вытворчасці фенолу, CHP выкарыстоўваецца ў якасці ініцыятара палімерызацыі пры высокіх тэмпературах, сродку для зацвярдзення UPR і акісляльніка ў хімічным сінтэзе.
- ЧХП класіфікуецца як арганічны перакіс з нізкай небяспекай (тып E/F), але належныя практыкі абыходжання і захоўвання застаюцца важнымі.
- Сусветны рынак ХПП непасрэдна звязаны з попытам на фенол, які працягвае расці з пашырэннем вытворчасці полікарбанату і эпаксіднай смалы.
- Кампанія «Shandong Do Sender Chemicals» пастаўляе высакаякасны куменавы гідрапераксід для прымянення ў працэсах палімерызацыі і хімічнага сінтэзу.