Высшие олефины

Кинетика димеризации изобутилена

Исследования кинетики димеризации изобутилена в присут­ствии ортофосфорной кислоты показали [191, с. 491—498], что при низких парциальных давлениях изобутилена скорость реакции имеет по нему второй порядок. При повышении давления кинети­ческое уравнение становится более сложным:

при низких парциальных давлениях изобутилена скорость реакции имеет по нему второй порядок

Зависимости констант а и Л от температуры переда­ются следующими выражениями: α = 26,5 ехр( 13500/RT); А =  37,5ехр(—20700/RT).

При 90°С и давлении более 1,8 МПа скорость реакции практи­чески перестает зависеть от давления. При 150°С скорость реак­ции не зависит от давления при давлении более 14 МПа.

Полимеризация пропилена в широком диапазоне варьирования условий реакции описывается простым уравнением второго по­рядка по пропилену.

Зависимость константы скорости реакции от температуры, опре­деленная для катализаторов жидкая фосфорная кислота [192, с. ПО] и фосфорная кислота на кварцевом щебне [193], оказа­лась примерно одинаковой при совпадении концентрации кислоты; с повышением температуры на 55 °С скорость реакции возрастает вдвое, что соответствует энергии активации 21  кДж/моль.

В результате исследования кинетики полимеризации пропилена под действием разбавленной фосфорной кислоты при 260—305 °С и давлении 27,0—40,0 МПа были сделаны выводы, что механизм этого процесса можно представить следующими реакциями [194]:

кинетики полимеризации пропилена под действием разбавленной фосфорной кислоты

где  Рn — полимер   и  мономер   (при  n = 1),  С — катализатор   (Н3РО4),  РnC — комплекс катализатор — полимер.

При описании этой схемы автор [194] сделал предположение, что активный комплекс представляет собой сложный протонированный эфир фосфорной кислоты, имеющий структуру

активный комплекс представляет собой сложный протонированный эфир фосфорной кислоты

или

активный комплекс представляет собой сложный протонированный эфир фосфорной кислоты

и что первая стадия его образования является равновесной, а вто­рая медленной.

В таком случае скорость образования молекул полимера опи­шется уравнением:

 

скорость образования молекул полимера

 

Поскольку в условиях экспериментов практически весь продукт находится в газовой фазе, то было принято, что

в условиях экспериментов практически весь продукт находится в газовой фазе

где  P0 — общее число  молей  в  системе;  ∑ — общее число  молей  полимера  в системе.

 

Совместное решение этих уравнений приводит к следующему выражению [194]:

Совместное решение этих уравнений приводит к следующему выражению

Для распределения продуктов по степени полимеризации по­лучено выражение:

Для распределения продуктов по степени полимеризации

где п — степень полимеризации.

Рассмотрение кинетических данных обнаружило некоторое не­соответствие между вычисленными и экспериментальными значе­ниями парциального давления компонентов газа, однако все-таки позволило автору [194] сделать однозначный вывод о том, что промежуточные соединения Рn∙С можно рассматривать только как эфиры или ионные пары (карбкатион — кислый фосфатный противоион). Предположение о промежуточном образовании сво­бодных, т. е. неассоциированных карбкатионов ионов представля­ется маловероятным [194].