Od čega se pravi akrilonitril?
Akrilonitril, također poznat kao vinil cijanid ili propenenitril, je važno organsko jedinjenje koje igra ključnu ulogu u proizvodnji različitih materijala. Široko se koristi u proizvodnji plastike, vlakana i sintetičke gume. Akrilonitril je nezasićeno nitrilno jedinjenje, što znači da sadrži trostruku vezu ugljik-ugljik i cijano grupu (-CN) vezanu za atom ugljika.
Historical Background
Otkriće akrilonitrila može se pratiti do kasnog 19. stoljeća. Njemački hemičar Matthias Ungewitter prvi ga je sintetizirao 1893. zagrijavanjem alil cijanida. Međutim, tek sredinom{2}} stoljeća počela je industrijska proizvodnja akrilonitrila.
Sinteza akrilonitrila
Akrilonitril se prvenstveno proizvodi kroz proces koji se zove amooksidacija, koji uključuje reakciju između propilena, amonijaka i zraka preko katalizatora. Ova reakcija se odvija u višestepenom procesu i zahtijeva pažljivu kontrolu temperature, pritiska i drugih uslova.
Prvi korak uključuje dehidrogenaciju propilena kako bi se formirao propilen oksid, koji se zatim dalje oksidira u akrolein. Akrolein, u prisustvu amonijaka, podleže reakciji kondenzacije da bi se dobio akrilonitril. Ovaj proces se izvodi na temperaturama u rasponu od 350 do 500 stepeni Celzijusa, sa pritiscima od oko 1 do 5 atmosfera.
Akrilonitril se također može proizvesti katalitičkom amoksidacijom propilena u tečnoj fazi. U ovoj metodi, propilen, amonijak i zrak reagiraju u tečnoj fazi koristeći odgovarajući katalizator. Proces tečne faze nudi određene prednosti, kao što je poboljšana selektivnost i lakša kontrola parametara reakcije.
Sirovine
Primarna sirovina za proizvodnju akrilonitrila je propilen, nusproizvod prerade nafte i prirodnog gasa. Propilen je bezbojni, zapaljivi plin koji nastaje krekiranjem ugljikovodičnih sirovina. Široko je dostupan i služi kao početna tačka za proizvodnju nekoliko važnih industrijskih hemikalija.
Amonijak je još jedna ključna sirovina koja se koristi u sintezi akrilonitrila. Amonijak se proizvodi Haber-Bosch procesom, koji uključuje reakciju između dušika i vodika na visokim temperaturama i pritiscima. Amonijak je esencijalno jedinjenje u različitim industrijama, uključujući poljoprivredu, hemijsku proizvodnju i farmaceutske proizvode.
Vazduh, posebno kiseonik, je treća ključna sirovina potrebna za proizvodnju akrilonitrila. Služi kao oksidans u procesu amoksidacije, omogućavajući konverziju propilena u akrilonitril kroz međufaze.
Katalizatori
Katalizatori igraju vitalnu ulogu u proizvodnji akrilonitrila. Oni olakšavaju reakciju između propilena, amonijaka i zraka, ubrzavajući reakciju a da se sami ne troše. Najčešće korišteni katalizator za amoksidaciju propilena u akrilonitril baziran je na mješovitom sistemu metalnih oksida.
Katalizator se obično sastoji od oksida bizmuta, molibdena i fosfora, sa dodatnim promotorima kao što su kalij ili cezijum. Izbor sastava katalizatora uvelike utiče na selektivnost i efikasnost reakcije. Razvoj i poboljšanje katalizatora su u toku kako bi se povećao prinos i smanjio uticaj sinteze akrilonitrila na okolinu.
Primjena akrilonitrila
Akrilonitril se široko koristi u raznim industrijama zbog svojih jedinstvenih svojstava. Njegova najistaknutija primjena je u proizvodnji akrilnih vlakana, poznatijih kao akrilna vuna. Akrilna vlakna su lagana, mekana i imaju dobru termičku i hemijsku otpornost. Široko se koriste u tekstilnoj industriji za proizvodnju odjeće, tepiha, presvlaka i drugih proizvoda na bazi tkanina.
Druga značajna primjena akrilonitrila je u proizvodnji akrilonitril-butadien-stiren (ABS) plastike. ABS je svestrani termoplast sa odličnom otpornošću na udarce, dobrom dimenzijskom stabilnošću i širokim temperaturnim rasponom. Pronalazi primjenu u industrijama kao što su automobilska industrija, elektronika, uređaji i roba široke potrošnje.
Akrilonitril je također ključna komponenta u proizvodnji sintetičke gume, posebno nitrilne gume ili NBR. Nitrilna guma pokazuje vrhunsku otpornost na ulja i otapala, što je čini pogodnom za širok spektar industrijskih primjena, uključujući brtve, crijeva, brtve i rukavice.
Nadalje, akrilonitril se koristi u sintezi nekoliko specijalnih hemikalija, uključujući adiponitril, ključni međuprodukt u proizvodnji najlona-6,6. Druge specijalne hemikalije izvedene iz akrilonitrila uključuju akrilamid, akrilnu kiselinu i metakrilonitril, koji nalaze primjenu u raznim industrijama kao što su farmaceutski proizvodi, ljepila i premazi.
Razmatranja sigurnosti i okoliša
Akrilonitril je klasifikovan kao opasna hemikalija zbog svoje toksičnosti i zapaljivosti. Izlaganje visokim koncentracijama pare ili tekućine akrilonitrila može uzrokovati ozbiljne zdravstvene posljedice, uključujući iritaciju kože i očiju, respiratorne poteškoće, au ekstremnim slučajevima može biti čak i kancerogeno.
Što se tiče okoliša, akrilonitril je vrlo postojan i može doprinijeti zagađenju tla i vode ako se ispusti bez odgovarajućeg tretmana. Uloženi su napori da se razviju ekološki prihvatljiviji procesi za proizvodnju akrilonitrila i da se minimizira njegov uticaj na životnu sredinu kroz upravljanje otpadom i mere kontrole emisija.
Zaključak
Zaključno, akrilonitril je važno organsko jedinjenje koje se prvenstveno izvodi iz propilena kroz proces amooksidacije u više koraka. Sinteza akrilonitrila uključuje pažljivu reakciju između propilena, amonijaka i zraka preko odgovarajućeg sistema katalizatora. Akrilonitril nalazi primenu u proizvodnji akrilnih vlakana, ABS plastike, sintetičke gume i specijalnih hemikalija. Dok akrilonitril nudi brojne prednosti, prilikom njegove proizvodnje, rukovanja i odlaganja moraju se uzeti u obzir pitanja sigurnosti i zaštite okoliša kako bi se osiguralo dobrobit i ljudi i okoliša.
