Propeno
O propeno,[1] tamén chamado propileno ou metil etileno, é un hidrocarburo insaturado coa fórmula química C3H6. Ten un dobre enlace e é o segundo membro máis simple dos alquenos.
| Propeno | |
|---|---|
|
|
|
|
| Identificadores | |
| Número CAS | 115-07-1 |
| PubChem | 8252 |
| ChemSpider | 7954 |
| Número UN | 1077 En gas de petróleo licuado: 1075 |
| KEGG | C11505 |
| ChEBI | CHEBI:16052 |
| ChEMBL | CHEMBL117213 |
| Número RTECS | UC6740000 |
| Imaxes 3D Jmol | Image 1 Image 3 |
| |
| |
| Propiedades | |
| Fórmula molecular | C3H6 |
| Masa molar | 42,08 g mol−1 |
| Aspecto | Gas incoloro |
| Densidade | 1,81 kg/m3, gas (1,013 bar, 15 °C) 613,9 kg/m3, líquido |
| Punto de fusión | −1 852 °C; −3 302 °F; −1 579 K |
| Punto de ebulición | −476 °C; −825 °F; −203 K |
| Solubilidade en auga | 0,61 g/m3 |
| -31,5·10−6 cm3/mol | |
| Viscosidade | 8,34 µPa·s a 16,7 °C |
| Estrutura | |
| Momento dipolar | 0,366 D (gas) |
| Perigosidade | |
| Clasificación da UE |  F+
|
| Frases R | 12 |
| Frases S | 9-16-33 |
| NFPA 704 |
 4
1
1
|
| Punto de inflamabilidade | −108 °C; −162 °F; 165 K |
Se non se indica outra cousa, os datos están tomados en condicións estándar de 25 °C e 100 kPa. | |
Propiedades
editarA temperatura moderada e presións atmosféricas, o propeno é un gas incoloro e cun débil cheiro a petróleo.[2]
O propeno ten unha maior densidade e punto de ebulición que o etileno debido á súa maior masa. Ten un punto de ebulición lixeiramente máis baixo que o propano, polo que é máis volátil. Carece de enlaces polares, aínda que a molécula ten un pequeno momento dipolar debido á súa reducida simetría (o seu grupo puntual é Cs).
O propeno ten a mesma fórmula empírica que o ciclopropano, pero os seus átomos están conectados de diferente modo, polo que son isómeros estruturais.
Aparición na natureza
editarO propeno encóntrase na natureza como un subproduto dos vexetais e procesos de fermentación.
O 30 de setembro de 2013 a NASA anunciou que a nave orbitadora Cassini, que formaba parte da misión Cassini-Huygens, descubrira pequenas cantidades de propeno na atmosfera de Titán usando espectroscopia.[3][4]
Produción
editarO propeno prodúcese a partir de combustibles fósiles, como petróleo, gas natural e, en moita menor medida, carbón. O propeno é un subproduto da refinación do petróleo e o procesamento do gas natural. Durante o refinado do petróleo, o etileno (eteno), o propeno e outros compostos prodúcense como resultado do cracking de moléculas de hidrocarburos máis grandes para orixinar hidrocarburos de maior demanda. Unha fonte principal de propeno é o cracking da nafta usado para producir etileno, pero tamén resulta do cracking realizado para obter outros produtos.[5] O propeno pode ser separado por destilación fraccionada a partir de mesturas de hidrocarburos obtidos a partir do cracking e outros procesos de refinado; o propeno de grao de refinaría é do 50 ao 70%.[5]
Un cambio na industria a refinado de vapor de materias primas con rendementos de propeno relativamente menores e as demandas reducidas de gasolina para motores en certas áreas, reduciu a produción de propeno.
Ademais de como subproduto doutros procesos, os métodos de produción deliberada de propeno están facéndose cada vez máis significativos na industria.[6] As tecnoloxías de produción deliberada inclúen:
A metátese de olefinas, tamén coñecida como desproporcionación, é unha reacción reversible entre etileno e butenos na cal rompen os dobres enlaces e despois son reformados para formar propeno.[6] Conséguense rendementos de propeno duns 90 wt%. Esta opción pode tamén usarse cando non hai materia prima de buteno. Neste caso, parte do etileno alimenta unha unidade de dimerización de etileno que converte o etileno en buteno.
A deshidroxenación de propano converte o propano en propeno e o subproduto hidróxeno. O rendemento da produción de propeno a partir de propano é de aproximadamente 85 m%. Os subprodutos da reacción (principalmente hidróxeno) son xeralmente utilizados como combustibles para a reacción de deshidroxenación do propano. Como resultado, o propeno tende a ser o único produto útil, a non ser que exista demanda local de hidróxeno. Esta ruta é frecuentemente usada en certas rexións, como o Próximo Oriente, onde hai unha abundancia de propano procedente de operacións de petróleo/gas.[7] Nesta rexión, o rendemento de propeno espérase que poida fornecer non só as necesidades locais, senón tamén a demanda crecente da China. Porén, como a oferta de gas natural nos Estados Unidos están incrementándose significativamente debido ao aumento da explotación de gas extraído de xistos, os prezos do propano están descendendo, e deste gas podería obterse propeno. As compañías químicas están xa planeando establecer plantas de deshidroxenación de propano nos Estados Unidos para aproveitar os baixos prezos da materia prima, obtido a partir de gas de xisto. Numerosas plantas están pensadas para a deshidroxenación do propano están actualmente en construción en todo o mundo.[8] O proceso de deshidroxenación do propano pode realizarse por medio de varias tecnoloxías comerciais. As principais diferenzas entre elas están no catalizador empregado, o deseño do reactor e as estratexias para conseguir maiores taxas de conversión.[9]
O método do metanol-a-olefinas/metanol-a-propeno converte gas de síntese (syngas) a metanol, e despois converte o metanol a etileno e/ou propeno. O proceso produce auga como subproduto. O gas de síntese prodúcese a partir da reformación de gas natural ou pola reformación inducida por vapor de produtos do petróleo como a nafta, ou por gasificación de carbón.
O cracking catalítico fluído (FCC) de alta severidade usa a tecnoloxía tradicional FCC en severas condicións (maiores proporcións catalizador-petróleo, maiores taxas de inxección de vapor, maiores temperaturas etc.) para así maximizar a cantidade de propeno e outros produtos lixeiros. Unha unidade FCC de alta severidade é alimentada xeralmente con parafinas e residuos, e produce un 20–25 m% de propeno sobre a materia prima, xunto con maiores volumes de gasolina para motores e subprodutos destilados.
En Europa e Norteamérica a produción de propeno permaneceu estática en arredor de 35 millóns de toneladas do 2000 ao 2008, pero foise incrementando no leste de Asia, principalmente en Singapur e a China.[10] A produción mundial total de propeno é actualmente aproximadamenrte a metade que a de etileno.
Usos
editarDespois do etileno, o propeno é o segundo produto de partida máis importante para as producións na industria petroquímica. É a materia prima para obter unha ampla variedade de produtos. En 2013 procesáronse en todo o mundo uns 85 millóns de toneladas de propeno. Os fabricantes do plástico polipropileno consomen case dous terzos de toda a produción de propeno.[11] Os usos finais do polipropileno son películas, fibras, contedores, empaquetado, tapóns e peches. O propeno tamén se usa para a produción de importantes compostos químicos como o óxido de propileno, acrilonitrilo, cumeno, butiraldehido e ácido acrílico.[11]
O propeno e o benceno son convertidos en acetona e fenol por medio do proceso do cumeno (ou de Hock). O propeno tamén se usa para producir isopropanol (propan-2-ol), acrilonitrilo, óxido de propileno e epiclorohidrina.[12] A actual produción industrial de ácido acrílico implica a oxidación parcial catalítica do propeno.[13] O propeno é tamén un intermediario na oxidación selectiva do propano nunha etapa a ácido acrílico.[14][15][16][17] Na industria e obradoiros, o propeno é utilizado como combustible alternativo ao acetileno en soldadura e oxicorte, soldadura e quentamento de metais para conseguir dobralos. Converteuse nun produto estándar en produtos da compañía BernzOmatic e outros en substitutos de MAPP (metilacetileno-propadieno propano),[18] agora que o verdadeiro gas MAPP xa non está dispoñible.
Reaccións
editarO propeno lembra outros alquenos en que sofre reaccións de adición electrófila de forma relativamente fácil a temperaturas moderadas. A debilidade relativa do seu dobre enlace explica a súa tendencia a reaccionar con substancias que poden orixinar esta transformación. As reaccións como alqueno inclúen: polimerización, oxidación, haloxenación e hidrohaloxenación, alquilación, hidratación, oligomerización, e hidroformilación.
Combustión
editarO propeno sofre reaccións de combustión de maneira similar a outros alcanos. En presenza de oxíxeno suficiente ou en exceso, o propeno arde formando auga e dióxido de carbono.
Cando hai insuficiente oxíxeno para unha combustión total, prodúcese unha combustión incompleta na que se forman tamén monóxido de carbono e/ou feluxe (carbono).
Seguridade ambiental
editarO propeno é un produto da combustión nos incendios forestais, fumes de cigarros, e escapes de vehículos de motor e aeronaves. É unha impureza nlgúns gases de calefaccións. As concentracións de propeno observadas estaban no rango entre 0,1 e 4,8 partes por mil millóns (ppb) no aire de zonas rurais, entre 4 e 10,5 ppb no aire urbano, e entre 7 e 260 ppb en mostras de aire industrial.[5]
Nalgúns países europeos e nos Estados Unidos estableceuse un Valor Límite Limiar de 500 partes por millón (ppm) para a exposición laboral (media ponderada no tempo en 8 horas). Considérase un composto orgánico volátil (COV) e as súas emisións foron reguladas por moitos gobernos, pero, en países como EUA, non está na lista da EPA de contaminantes do aire perigosos. Ten unha vida media relativamente curta, e crese que no se bioacumula.[5]
O propeno ten unha baixa toxicidade aguda por inhalación. A inhalación deste gas pode causar efectos anestésicos e, en concentracións moi altas, inconsciencia.[5]
Almacenamento e manipulación
editarComo o propeno é volátil e inflamable, deben tomarse precaucións para evitar o risco dun incendio cando se manipula este gas. Se o propeno se carga nalgún equipamento que poida causar ignición, dito equipamento debería ser apagado mentres se carga, descarga, conecta ou desconecta. O proeno almacénase xeralmente como líquido a presión, aínda que tamén é posible almacenalo con seguridade como gas a temperatura ambiente en contedores axeitados.[19]
Farmacoloxía
editarO propeno actúa como un depresor do sistema nervioso central polo seu agonismo alostérico co receptor GABAA. Un exceso de exposición a este gas pode causar sedación e amnesia, que progresa ao coma e á morte por un mecanismo equivalente á sobredose de benzodiazepina. A inhalación deliberada pode tamén ter como resultado a morte por asfixia.
Notas
editar- ↑ Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book). Cambridge: The Royal Society of Chemistry. 2014. p. 31. ISBN 978-0-85404-182-4. doi:10.1039/9781849733069-FP001.
- ↑ https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Propene#section=Top
- ↑ "Spacecraft finds propylene on Saturn moon, Titan". UPI.com. 2013-09-30. Consultado o 2013-11-12.
- ↑ "Cassini finds ingredient of household plastic on Saturn moon". Spacedaily.com. Consultado o 2013-11-12.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 "Product Safety Assessment(PSA): Propylene". Dow Chemical Co. Arquivado dende o orixinal o 22 de xuño de 2013. Consultado o 04 de xullo de 2017.
- ↑ 6,0 6,1 "Propylene Production via Metathesis, Technology Economics Program". by Intratec, ISBN 978-0-615-61145-7, Q2 2012.
- ↑ Ashford’s Dictionary of Industrial Chemicals, Third edition, 2011, ISBN 978-0-9522674-3-0, páxinas 7766-9
- ↑ Giovanni Maggini (2012-06-28). "Technology Economics: Propylene via Propane Dehydrogenation". Slideshare.net. Consultado o 2013-11-12.
- ↑ Giovanni Maggini (2013-04-17). "Technology Economics: Propylene via Propane Dehydrogenation, Part 3". Slideshare.net. Consultado o 2013-11-12.
- ↑ Organic Chemistry 6th edition, McMurry,J., Brooks/Cole Publishing, Pacific Grove USA (2005)
- ↑ 11,0 11,1 "Market Study: Propylene (segunda edición), Ceresana, decembro de 2014". ceresana.com. Arquivado dende o orixinal o 02 de decembro de 2020. Consultado o 2015-02-03.
- ↑ Budavari, Susan, ed. (1996). "8034. Propylene". The Merck Index, Twelfth Edition. New Jersey: Merck & Co. pp. 1348–1349.
- ↑ J.G.L., Fierro (Ed.) (2006). Metal Oxides, Chemistry and Applications. CRC Press. p. 414–455.
- ↑ "The reaction network in propane oxidation over phase-pure MoVTeNb M1 oxide catalysts". Journal of Catalysis 311: 369–385. Marzo de 2014. doi:10.1016/j.jcat.2013.12.008.
- ↑ "Multifunctionality of Crystalline MoV(TeNb) M1 Oxide Catalysts in Selective Oxidation of Propane and Benzyl Alcohol". ACS Catalysis 3 (6): 1103–1113. 7 de xuño de 2013. doi:10.1021/cs400010q.
- ↑ "Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid". Journal of Catalysis 285 (1): 48–60. Xaneiro de 2012. doi:10.1016/j.jcat.2011.09.012.
- ↑ Kinetic studies of propane oxidation on Mo and V based mixed oxide catalysts. pp. 3–24, 93.
- ↑ Por exemplo, "MAPP-Pro"
- ↑ Encyclopedia of Chemical Technology, Fourth edition, 1996, ISBN 0471-52689-4 (v.20), page 261