Кумен гидропероксидіне кіріспе
Кумен гидропероксиді (CHP), сондай-ақ кумил гидропероксиді деп аталады, өнеркәсіптік тұрғыдан ең маңызды органикалық гидропероксидтердің бірі болып табылады. CAS тіркеу нөмірі 80-15-9 және молекулалық формуласы C₉H₁₂O₂ болатын CHP Хок процесі арқылы фенол мен ацетонды жаһандық өндіруде маңызды аралық өнім ретінде қолданылады, бұл әлемдік фенол өндіру қуатының 95%-нан астамын құрайды.
Негізгі деректер: Кумен гидропероксиді (CHP)
- CAS нөмірі: 80-15-9
- Молекулалық формуласы: C₉H₁₂O₂
- Молекулалық массасы: 152,19 г/моль
- Көрінісі: түссізден ашық сары түске дейінгі сұйықтық
- Қайнау нүктесі: 153°C (ыдырайды)
- Тығыздығы: ~1,06 г/см³ 20°C-та
- Жартылай ыдырау уақыты (10 сағатта): ~155°C
- Активті оттегі мөлшері: ~10,5% (теориялық)
- Негізгі қолданылуы: фенол/ацетон өндірудегі аралық өнім (Хок процесі)
- Жалпы өндіріс көлемі: жылына 12 миллионнан астам метрлік тонна (аралық өнім ретінде, бөлек алынбаған)
Физикалық және химиялық қасиеттері
| Қасиет | Мән |
|---|---|
| Сыртқы түрі | Түссізден ашық сарыға дейінгі сұйықтық |
| Иісі | Тән хош иіс |
| 20°C-тағы тығыздығы | 1,06 г/см³ |
| Дисперсиялық көрсеткіш (nD²⁰) | 1.522-1.525 |
| Өрт тұтану нүктесі | ~79°C (жабық стакан) |
| 20°C-тағы бу қысымы | <0,1 мПа |
| Суда еритіндігі | Аздап ериді (~1,5 г/100 мл) |
| Органикалық еріткіштердегі ерігіштік | Спирттерде, кетондарда, эфирлерде, ароматты көмірсутектерде ериді |
| SADT | ~80°C |
Өндіріс: Куменді тотықтыру процесі
CHP өнеркәсіптік түрде сұйық фазада куменоны (изопропилбензол) ауамен тотықтыру арқылы өндіріледі. Реакция еркін радикалды тізбектік механизм бойынша жүреді:
C₆H₅CH(CH₃)₂ + O₂ → C₆H₅C(CH₃)₂OOH
Тотығу әдетте 90–120 °C температурада және 4–6 бар қысымда реакторлар каскадында жүргізіледі. Қолайлы сілтілік жағдайды (pH 8–10) сақтау үшін натрий карбонаты немесе натрий гидроксиді қосылады, бұл CHP өнімінің қышқыл катализделетін ыдырауын тежейді. Куменнің конверсиясы бір өтуде шамамен 20–25%-ға дейін шектеледі, жанама өнімдердің түзілуін азайту үшін; реакцияланбаған кумен дистилляция арқылы бөлініп, қайта өңделеді.
Негізгі қолданылу салалары
1. Фенол және ацетон өндірісі (Хок процесі)
Әлемде өндірілетін CHP-нің басым бөлігі интеграцияланған фенол/ацетон зауыттарында ішкі қажеттілікке жұмсалады. Хок процесінде CHP қышқыл катализді әсерімен фенол мен ацетонға ыдырайды:
C₆H₅C(CH₃)₂OOH → C₆H₅OH + (CH₃)₂CO
Бұл реакция әдетте катализатор ретінде күкірт қышқылын пайдалана отырып, 50–90 °C температурада жүзеге асырылады. Фенол/ацетон қатынасы салмақ бойынша шамамен 1:0,62. Фенол бисфенол А (поликарбонат және эпоксидті шайырлар), фенолдық шайырлар, капролактам (нейлон 6) және алкилфенолдар өндірісінде негізгі шикізат болып табылады. Ацетон негізінен еріткіш ретінде және метилметакрилат (MMA) пен бисфенол A өндірісінің шикізаты ретінде қолданылады.
2. Полимерлендіру инициаторы
CHP стирол, акрилаттар және басқа винил мономерлерінің еркін радикалды полимеризациясы үшін жоғары температуралы бастаушы ретінде қызмет етеді. Оның шамамен 155°C-тағы 10 сағаттық жартылай ыдырау уақыты жоғары температурада өтетін көлемдік және ерітіндідегі полимеризация үдерістеріне ерекше қолайлы етеді. CHP сондай-ақ массалық полимерлендіру арқылы ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) шайырларын өндірудің бастаушысы ретінде қолданылады.
3. Қанықпаған полиэстер шайырын қатайту
Металл жылдамдатқыштармен (әдетте кобальт немесе марганец тұздарымен) бірге CHP қанықпаған полиэстер шайырларын бөлме температурасында немесе орташа жоғары температураларда қатайтуды бастай алады. Бұл редокс бастама жүйесі жабындылар, желімдер және құйма бұйымдар сияқты қолданбалар үшін өңдеу уақыты мен қатайту жылдамдығының тепе-теңдігін қамтамасыз етеді.
4. Химиялық синтез
CHP әртүрлі органикалық түрлендірулерде, соның ішінде алкендерді эпоксидтеу, сульфидтерді сульфоксидтерге тотықтыру және Sumitomo PO-only процесі (кумен гидропероксиді арқылы пропиленді эпоксидтеу) арқылы өнеркәсіптік деңгейде пропилен оксидін өндіруде тотықтырғыш ретінде қолданылады.
Қауіпсіздік және қолдану тәсілі
CHP органикалық пероксидтердің E немесе F типіне (UN 3109 немесе 3110) жатады, бұл оны көптеген басқа органикалық пероксидтермен салыстырғанда төмен қауіп деңгейіне ие етеді. Алайда, тиісті қауіпсіздік шараларын сақтау маңызды:
- Термиялық тұрақтылық: CHP органикалық пероксидтерге қарағанда салыстырмалы түрде жоғары термиялық тұрақтылыққа ие, бірақ 100°C-тан жоғары температурада ыдырауы тез жеделдейді. Жергілікті қызудан аулақ болыңыз.
- Ластануға сезімталдық: CHP күшті қышқылдармен ластануға сезімтал, олар экзотермиялық ыдырауды катализдейді. Жабдықты мұқият тазалап, қышқыл қалдықтарынан арылту қажет.
- Сақтау: Түпнұсқа ыдыстарда 30°C-тан аспайтын температурада сақтау. Жеткілікті желдету мен екінші деңгейлі қоршауды қамтамасыз ету.
- Өрт сөндіру: Өртті сөндіру үшін су бүркітін немесе тұманды қолданыңыз. Егер өрт ірі көлемдегі CHP-ге қатысты болса, аймақты эвакуациялаңыз.
- Жеке қорғаныс құралдары: химиялық заттарға төзімді қолғаптар (бутил резеңке немесе PVA), қорғаныс көзілдірігі, беттік қалқан және отқа төзімді киім.
Жиі қойылатын сұрақтар
Сұрақ: CHP қауіптілік классификациясы бойынша басқа органикалық пероксидтерден қалай ерекшеленеді?
Ж: Кумен гидропероксиді концентрациясына/құрамына қарай E немесе F типті органикалық пероксидтерге жатады, бұл оны өрт пен жарылыс қаупі тұрғысынан ең аз қауіпті органикалық пероксидтер қатарына қосады. Бұл оның салыстырмалы түрде жоғары термиялық тұрақтылығына, жоғары қайнау нүктесіне және төмен бу қысымына байланысты. Алайда CHP күшті қышқылдармен ластанған немесе оның SADT-дан жоғары температурада қыздырылған жағдайда экзотермиялық ыдырауға ұшырауы мүмкін.
С: CHP пен жаһандық фенол нарығы арасындағы байланыс қандай?
Жауап: Негізінен коммерциялық мақсатта өндірілетін фенол Хок процесі арқылы CHP-ны негізгі аралық өнім ретінде пайдалана отырып алынады. Бір метрлік тонна фенол өндіру үшін шамамен 1,35 метрлік тонна кумен жұмсалады. 2023 жылы әлемдік фенол нарығы 12 миллион метрлік тоннадан асты, жылына шамамен 3–4%-ға өсіп, бұл бисфенол А, фенолдық шайырлар мен поликарбонатты пластиктерге сұраныстың артуымен байланысты. Сондықтан CHP-ге сұраныс фенол/ацетон өнеркәсібінің жағдайына тікелей тәуелді.
Негізгі қорытындылар
- Кумен гидропероксиді (CHP, CAS 80-15-9) – Хок процесі арқылы әлемдік фенол/ацетон өндірісіндегі негізгі аралық өнім.
- Жартылай ыдырау уақыты шамамен 10 сағат, температурасы ~155°C болған кезде CHP басқа органикалық пероксидтерге қарағанда тамаша жылу тұрақтылығын көрсетеді.
- Фенол өндірісінен бөлек, CHP жоғары температурада полимерлендіру бастаушысы, UPR қатайтқыш агенті және химиялық синтезде тотықтырғыш ретінде қызмет етеді.
- CHP төмен қауіпті (E/F түрі) органикалық пероксид ретінде жіктеледі, бірақ оны дұрыс қолдану және сақтау тәсілдері аса маңызды.
- Әлемдік CHP нарығы фенолға деген сұранысқа тығыз байланысты, ал фенолға деген сұраныс поликарбонат пен эпоксидті шайыр өндірісінің өсуімен бірге артып келеді.
- Shandong Do Sender Chemicals полимерлеу және химиялық синтез қолданбалары үшін жоғары сапалы кумен гидропероксидін жеткізеді.