丙烯,是一种有机化合物,分子式为C3H6,为无色、无臭、稍带有甜味的气体,易燃,燃烧时会产生明亮的火焰,在空气中的爆炸极限是2%~11.1%;不溶于水,易溶于乙醇、乙醚。
基本信息
化学式:C3H6
分子量:42.0797
CAS号:115-07-1
EINECS号:204-062-1
理化性质
物理性质
密度:1.914kg/m3
熔点:-185℃
沸点:-47.7℃
闪点:-108℃
折射率:1.3567
饱和蒸气压:1158kPa(25℃)
临界温度:91.9℃
临界压力:4.62MPa
引燃温度:460℃
爆炸上限(V/V):11.1%
爆炸下限(V/V):2%
外观:无色气体
溶解性:微溶于水,溶于乙醇、乙醚
化学性质
聚合
丙烯的化学性质由它的双键和烯丙基上的氢原子所决定。丙烯分子结构中,由于仅在主平面上的投影显示出低度对称性,使得它成为最小的稳定态不饱和碳氢化合物。这种不对称性,同样也表现在丙烯的偶极矩仅为0.35D,容易发生各种不同类型的化学反应。1位和2位上的碳原子同乙烯分子结构一样,在同一个三角形平面上,由于双键的存在而不能自由旋转而3位碳原子像甲烷一样处于四面体内,可以自由旋转,烯丙基上的氢原子为该碳原子所吸引。烯丙基上的氢原子是使得它的化学性质与乙烯不同的主要原因。
丙烯分子可以进行自身加成反应,当用磷酸、氟化硼或硫酸载于固体上作催化剂时反应按正碳离子机理进行,在低温下,丙烯二聚的主要产物是
4-甲基-2-戊烯。
如用烷基碱金属和某些碱金属化合物作催化剂,使丙烯进行二聚反应,反应按
负碳离子方向进行,产物主要是
4-甲基-1-戊烯。由于丙烯分子的不对称性和同时进行着双键的位移、顺反结构的转换,其产物组成可能包含各种己烯异构体和C6以上的烯烃。C6烯烃可作为合成高聚物的原料,汽油掺和剂等。
丙烯在酸性催化剂上低聚后生成
壬烯和
十二烯,当丙烯与
丁烯混合物共低聚时,其聚合物含有大量的
庚烯。
以
烷基铝和
三氯化钛作催化剂或
茂金属和
甲基铝氧烷为催化剂,在一定温度和压力下,以本体、乳液或气相法进行丙烯聚合,得聚丙烯。
丙烯还可以在可溶性钒铝催化体系溶液中与乙烯共聚,合成乙丙橡胶。
加氢
丙烯与其它含有一个双键的烯烃一样,在加氢反应中每摩尔放出的热量是一样的,约为12.56kJ/mol。但丙烯加氢反应无工业价值。
水合
丙烯在酸的作用下可间接水合,在固体催化剂存在时,可直接水合得异丙醇以硫酸为催化剂进行水合时,丙烯首先与硫酸反应生成硫酸酯,硫酸酯水解得异丙醇,反应方程表示如下:
CH3-CH=CH2+H2SO4→(CH3)2CH-O-SO3H
CH3-CH=CH2+(CH3)2CH-O-SO3H→(CH3)2CH-O-SO2-O-CH(CH3)2
(CH3)2CH-O-SO3H+H2O→CH3-CH(OH)-CH3+H2SO4
上述反应异丙醇收率可达95%。
也可直接水合得异丙醇,其反应方程为:
CH3CHCH2+H2O→(CH3)2CHOH
催化氧化
丙烯催化氧化制丙烯醛。
Sohio法采用钼酸铋或磷钼酸盐作催化剂是丙烯醛生产在经济上的新突破,很多公司还开发了高选择性
多组分催化剂体系,选择性以丙烯计可达到75~84%。
用氯化钯作催化剂
氧化丙烯得到丙酮,收率达92%,反应方程如下:
CH3CH=CH2+PbCl2+H2O→CH3COCH3+Pb+2HCI
与卤素反应
丙烯与卤素在不同条件下可进行两种加成反应。
在室温下或在气相光照作用下或有催化剂的情况下,丙烯与卤素反应。
X2+CH3CH=CH2→CH3CHXCH2X(1,2-二卤丙烷)
在水中的反应:
CH3CH=CH2+CI2+H2O→CH3CH(OH)CHCI+HCI或CH3CHClCH2OH+HCl
与溴化氢反应
不对称烯烃与卤化氢加成,虽然都按不对称加成规律进行。但在反应时,若有过氧化物存在,溴化氢与氯化氢、碘化氢不同。生成的是
1-溴丙烷而不是
2-溴丙烷。
CH3CH=CH2+HBr→CH3CH2CH2Br(过氧化物做催化剂)
CH3CH=CH2+HBr→CH3CH2BrCH3
环氧化反应
共氧化法是利用
有机过氧化物产生氧自由基,在催化剂的作用下将过氧部分的氧转移到丙烯上生成
环氧化物,这样使得氢过氧化物转化成醇或酮、将过酸转化成酸,反应方程如下:
分子结构数据
摩尔折射率:15.67
摩尔体积(cm3/mol):73.1
等张比容(90.2K):140.5
表面张力(dyne/cm):13.6
极化率(10-24cm3):6.21
计算化学数据
疏水参数计算参考值(XlogP):1.4
氢键供体数量:0
氢键受体数量:0
可旋转化学键数量:0
互变异构体数量:0
拓扑分子极性表面积:0
重原子数量:3
表面电荷:0
复杂度:7.5
同位素原子数量:0
确定原子立构中心数量:0
不确定原子立构中心数量:0
确定化学键立构中心数量:0
不确定化学键立构中心数量:0
共价键单元数量:1
毒理学数据
1、急性毒性
LC50:65800mg/m3(大鼠吸入,4h)
2、亚急性与慢性毒性
小鼠吸入35%本品,20次,引起肝脏轻微脂肪浸润。
3、致癌性
IARC致癌性评论:G3,对人及动物致癌性证据不足。
生态学数据
1、生态毒性
LC50:8.4~9.6mg/L(96h)(鱼类);1.8~13mg/L(96h)(无脊椎动物)
2、生物降解性
好氧生物降解:168~672h
厌氧生物降解:672~2688h
3、非生物降解性
水中光氧化半衰期:1070~43000h
空气中光氧化半衰期:1.7~13.7h
生物富集或生物积累性:BCF:13~31
4、其他有害作用
该物质对环境有危害,对鱼类和水体要给予特别注意。还应特别注意对地表水、土壤、大气和饮用水的污染。
用途
丙烯可聚合生成聚丙烯,与乙烯共聚生成乙丙橡胶,苯烃化生成异丙苯,水合生成异丙醇,氧化生成环氧丙烷等。如所示:
防护措施
呼吸系统防护:一般不需要特殊防护,但建议特殊情况下,佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)。
眼睛防护:一般不需要特殊防护,高浓度接触时可戴化学安全防护眼镜。
身体防护:穿防静电工作服。
手防护:戴一般作业防护手套。
其他防护:工作现场严禁吸烟。避免长期反复接触。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业,须有人监护。
泄漏应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。用工业覆盖层或吸附/吸收剂盖住泄漏点附近的下水道等地方,防止气体进入。合理通风,加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如有可能,将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。
操作处置与储运
操作注意事项:密闭操作,全面通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类接触。在传送过程中,钢瓶和容器必须接地和跨接,防止产生静电。搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。
储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与氧化剂、酸类分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。
运输注意事项:采用钢瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放,并应将瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超过车辆的防护栏板,并用三角木垫卡牢,防止滚动。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置,禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。严禁与氧化剂、酸类等混装混运。夏季应早晚运输,防止日光曝晒。中途停留时应远离火种、热源。公路运输时要按规定路线行驶,勿在居民区和人口稠密区停留。
安全信息
安全术语
S9:Keep container in a well-ventilated place.
保持容器在通风良好的场所。
S16:Keep away from sources of ignition - No smoking.
远离火源,禁止吸烟。
S33:Take precautionary measures against static discharges.
对静电采取预防措施。
风险术语
R12:Extremely flammable.
极易燃的。
研究成果
2024年7月19日,一项来自天津大学新能源化工团队的突破性研究成果以封面论文的形式在《科学》上发表。该团队研发出一种成本低廉、对环境友好的新型丙烯催化剂,为低碳烯烃生产技术的可持续发展,奠定了催化科学基础。