Синтез пропиленгликоля

Министерство образования и науки  Российской Федерации

 Государственное образовательное учреждение

 высшего профессионального образования

 «Кузбасский Государственный Технический Университет» 

 Кафедра технологии основного органического синтеза 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Курсовая  работа 

 по  дисциплине «Спецхимтехнология»

 на  тему: «Синтез пропиленгликоля» 
 
 
 
 
 
 
 

 Выполнил:

 студент гр. ХО-061 Андреев А.П.

 Руководитель:

 к.x.н., доцент    Пучков С.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Кемерово 2011

 

Содержание 

 

Введение 

  Гликоли и продукты, полученные на их основе, а также другие производные оксида пропилена являются весьма важными и крупнотоннажными продуктами тяжелого органического синтеза. По темпам роста производства они занимают одно из ведущих мест среди других продуктов химической промышленности, так как нашли широкое применение во многих отраслях народного хозяйства; химической, нефтеперерабатывающей, нефтегазовой, автомобильной, машиностроительной, текстильной, мебельной, строительной, пищевой и других.

  Пропиленгликоль используется в качестве растворителя, пластификатора, как компонент для изготовления низкозамерзающих, антиобледенительных, гидравлических и гидротормозных жидкостей, как исходное сырье для получения материалов применяемых в промышленности пластических масс, лаков и красок, пестицидов и так далее.

 

1. Основная часть

1. Общие сведения

    Как хороший растворитель природных  и синтетических материалов, пропиленгликоль нашел широкое применение в фармацевтической промышленности для приготовления различных тинктур, растворов, для инъекций, мазей и притираний. Для указанных целей немаловажное значение имеют также бактерицидные и фунгицидные свойства пропиленгликоля. В косметике пропиленгликоль используется для приготовления эликсиров, лосьонов, шампуней, эмульсий, паст, кремов, помад и других препаратов.

    Пропиленгликоль является исходным материалом для получения  ряда соединений. При дегидрировании пропиленгликоля в паровой фазе над медьцинкхромовым катализатором  образуется ацетол (окси-ацетон) с выходом 76%. При окислительном дегидрировании пропиленгликоля в присутствии  паров воды над катализатором (серебро  на окиси алюминия, промотированное  окисью бериллия) образуется метилглиоксаль. При окислении пропиленгликоля  над платиновой чернью образуется молочная кислота.

    Из  пропиленгликоля и аммиака под  давлением водорода 17,2 МПа (175 кгс/см²) и температуре около 300 °С в присутствии никеля или кобальта получается диметилпиперазин с выходом 52%. При взаимодействии пропиленгликоля с трифенилфосфитом образуются фосфорсодержащие соединения, которые употребляются в качестве стабилизаторов полимеров и являются исходным сырьем для получения негорючих полиуретанов. Большое промышленное значение имеют линейные полиэфиры, полученные из пропиленгликоля и дикарбоновых кислот, содержащих несколько метиленовых групп или ароматическую группу в цепи. В зависимости от того, берется ли в избытке гликоль или кислота, полученный полиэфир имеет по

 

концам  гидроксильные или карбоксильные  группы.

    Особое  значение имеют полиэфиры ненасыщенных кислот или смесей насыщенных и ненасыщенных кислот, которые затем сшиваются  различными винильными соединениями. Ненасыщенные полиэфиры широко применяются  для различных покрытий и получения  армированных пластических масс, в  частности стеклопластиков. Например, при взаимодействии пропиленгликоля  с изофталевой или малеиновой кислотой получаются ненасыщенные полиэфиры, Которые после отверждения сшивающими агентами, состоящими из смеси стирола  или а-метилстирола с акрилонитрилом или метак-Рилонитрилом, образуют термореактивные  полиэфирные смолы с высокой  теплостойкостью и адгезией к  металлу и стеклу.

    Полиэфирные смолы с хорошими механическими  свойствами при повышенной температуре  и на холоду, а также высокой  химической Стойкостью получаются при  взаимодействии пропиленгликоля с  полигалогенидными полифенплами и  образовавшегося соединенияс органическими  кислотами. Линейные 4-карбоксиполиэфирные  смолы образуются при гидролизе  полиэфиров, являющихся продуктами реакции  пропиленгликоля с безводной  солью 4-винилгемимел-литовой кислоты  и эпоксидными соединениями.

    Пропиленгликоль служит одним из исходных веществ  для получения лекарственных  препаратов. Так, эфир пропиленгликоля  и сульфаметилфенилкарбаминовой кислоты  обладает бактерицидной активностью. Сложные эфиры пропиленгликоля  и салициловой кислоты или  ее производных обладают противолихорадочным, противовоспалительным и анальгетическим  действием.

    Пропиленгликоль входит в противовоспалительные  и бактерицидные составы для  лечения заболеваний носовой  полости, свищей, сенной лихорадки и  др., а также в составы для  заживления ран после глубоких ожогов или действия химических продуктов. Бактерицидным и спермицидным действием  обладают стероидные третэфиры пропиленгликоля. Пропиленгликоль входит в 

 

состав  препаратов успокоительного действия, применяемых в ветеринарии. Поверхностно-активные вещества, которые являются продуктами конденсации пропиленгликоля с  окисью этилена, предлагаются для рассасывания отеков.

    Пропиленгликоль предложено применять в количествах 0,1— 10% для стабилизации акарицидных  дустов: нестабилизированные 17%-ные  дусты разлагали за 25 дней на 67—88%, а с добавлением; 2—5% гликоля только на 0,5—6,4%. Он входит в состав битумных противокорневых препаратов, содержащих гербициды и служащих для дорожных покрытий, изоляции труб и уплотнения трубных соединений. При реакции  пропиленгликоля с ароматическими трихлорметильными соединениями получаются продукты, которые могут быть использованы в качестве промежуточных веществ, растворителей, а также как ядохимикаты. Стабилизаторы синтетических смол, ускорители полимеризации и вулканизации, антиоксйданты получаются при взаимодействии пропиленгликоля с оловоорганическими дигалогенидами.

    Пропиленгликоль используется и как реакционная  среда в различных синтезах. Например, Ni-феноляты диоксиалкилдифенил-сульфонов, используемые как стабилизаторы  полиолефинов, получаются из исходных материалов в среде пропиленгликоля. Пропиленгликоль рекомендован в  качестве азеотропообразователя для  разделения азеотропной смеси н-бутанол — н-бутилацетат, а также для азеотропного разделения нормальных алифатических спиртов С8 — С18 и углеводородов С12 — С14.

    Дипропиленгпиколь может применяться во многих областях, где используются и другие гликоли. Однако благодаря исключительно  высокой растворяющей способности  и большой вязкости его применение в некоторых случаях является предпочтительным. В США в 1972 г. 50% дипропиленгликоля расходовалось  на производство полиэфирных смол, 33% — на получение пластификаторов, остальное - на производство алкидных смол, для экстракции ароматических  углеводородов и других целей. Одним  из преимуществ дипропиленгликоля  как растворителя является то, что  в нем могут растворяться как  лиофилъные, так и липофобные вещества. В связи с 

 

этим  он нашел широкое применение для  растворения смол, при приготовлении  печатных красок, чернил для авторучек.

    Добавки дипропиленгликоля к другим гликолям улучшают свойства последних, как селективных  растворителей для экстракции ароматических  углеводородов из их смесей с парафиновыми и нафтеновыми. Так, показатели процесса экстракции ароматических углеводородов  улучшаются, если применяется смесь  диэтиленгликоля с дипропиленгликолем. Эта смесь практически не уступает триэтнленгликолю, который является весьма эффективным селективным  экстрагентом ароматических углеводородов. Для этих же целей предложена смесь, содержащая 65% дипропиленгликоля и 35% этиленгликоля.

    Дипропиленгликоль широко используется как компонент  водно- гликолевых негорючих гидравлических жидкостей, а также гидравлических жидкостей на базе касторового масла  Смесь дипропилен- и диэтиленгликоля  применяется как низкозамерзающая жидкость для гидроприводов и  как теплоноситель. Дипропиленгликоль  употребляется в качестве антиобледенительной  присадки к топливу: добавка 0,05% дипропиленгликоля  к бензину исключает образование  льда в карбюраторах при отрицательной  температуре.

    Вследствие  малой летучести дипропиленгликоль  используется в качестве среды для  реакций, которые проводятся при  высокой температуре, например, при  декарбоксилировании хинолиновой  кислоты в никотиновую. Его можно  использовать в процессе формования акриловых волокон из растворов  в этиленкарбонате. Дипропиленгликоль  используется в различных композициях  аэрозолей с бактерицидными свойствами, лучше всего в смеси с изопропиловым  спиртом. Дипропиленгликоль служит стабилизатором дустов, резко уменьшая их разложение при хранении, а в  смеси с метиловым эфиром п-оксибензойной кислоты является эффективным ингибитором роста микробов.

    Дипропиленгликоль является исходным сырьем для синтеза  некоторых 

 

соединений, в том числе простых и сложных  эфиров, смол, полупродуктов. При пропускании  смеси паров дипропиленгликоля, воды, водорода и аммиака над катализатором (никель на кизельгуре) при 160 °С получается смесь 2,5- и 3,5-диметилморфолина с выходом 80% на прореагировавший Дипропиленгликоль. При нагревании дипропиленгликоля  в присутствии дегидратирущих катализаторов (например, серной кислоты) образуется смесь циклических эфиров и диметилдиоксанов [1]. 

 

1.2. Существующие и перспективные способы производства пропиленгликоля 

    Впервые пропиленгликоль был получен  Вюрцем в 1859 г. гидролизом пропиленгликольдиацетата, синтезированного из дибромпропана  при взаимодействии с ацетатом серебра. Пропиленгликоль был так же получен  в результате гидролиза дибром- или  дихлорпропана при их нагревании в течении 4-5 часов с водой и  в присутствии окиси свинца. Наряду с пропиленгликолем образуются ацетон и пропионовый альдегид.

    Гидролиз  дихлорпропана может проводится так же водными растворами карбоната  или бикарбоната натрия при температуре около 200 ºС и давлении от 4,9 до 8,1 МПа (48-87 кгс/см²), причем при использовании карбоната выход пропилена составляет 48%, а бикарбоната – 60-65%. Пропиленгликоль можно получить непосредственным окислением пропилена.

    При гидроксилировании пропилена безводной  перекисью водорода в растворе трет-бутилового спирта в присутствии четырехокиси осмия как катализатора при температуре 0 ºС выход пропиленгликоля достигает 68%:

     СН₂=СНСН₃+Н₂О₂         СН₂ОНСНОНСН₃

    Однако  способ этот весьма опасен и характеризуется  большим расходом перекиси водорода (1,5 моль на 1 моль образовавшегося пропилеигликоля).

    Пропиленгликоль, его сложные эфиры и окись  пропилена образуются при окислении пропилена в растворе карбоновых кислот надуксусной кислотой или водным раствором перекиси водорода при умеренной температуре (около 60 °С) и небольшом давлении (около 0,17 МПа, или 1,7 кгс/см²). Вместо перекиси водорода можно использовать ее аддукт с карбамидом.