Propylen, będący nienasyconym węglowodorem z grupy olefin, w tem. pokojowej i pod normalnym ciśnieniem jest bezbarwnym, nierozpuszczalnym w wodzie gazem. Lepsza rozpuszczalność tego alkenu jest obserwowana w słabo polarnych lub niepolarnych rozpuszczalnikach. Obserwatorzy rynku odnotowali ponad 7% wskaźnik ubiegłorocznego wzrostu zapotrzebowania na propylen. Największe tempo wzrostu produkcji i popytu na surowiec występuje obecnie w regionie Bliskiego Wschodu, jak i w Chinach.

W obrocie handlowym występują trzy gatunki propylenu:

• polimerowy o minimalnej czystości 99,5%, wykorzystywany głównie do produkcji polipropylenu,
• chemiczny o minimalnej czystości w granicach 93–94%, będący wyjściowym surowcem w syntezie akrylonitrylu, tlenku propylenu, kwasu akrylowego i alkoholi oxo,
• rafineryjny o czystości ok. 70% (minimalnie 60%), stosowany przede wszystkim do otrzymywania kumenu i izopropanolu.

Produkcja
Największe ilości propenu są wytwarzane jako produkt uboczny podczas procesu krakowania z parą wodną ciekłych węglowodorów (frakcje benzyny ciężkiej, olej gazowy, kondensaty), prowadzonego w celu otrzymania etylenu. Odpowiedni dobór surowca oraz warunków prowadzonego procesu pozwala zwiększyć ilość powstającego propylenu w stosunku do etylenu. Niemniej, w ciągu minionej dekady wystąpiła tendencja do stosowania lżejszych surowców w krakerach, co znacznie zmniejsza wolumen produkowanego propenu na korzyść etylenu. W Stanach Zjednoczonych wzrasta przykładowo wykorzystanie bogatego w etan gazu łupkowego. Kraking ciekłych węglowodorów jest dominującą metodą przemysłowej produkcji propenu w Europie i na kontynencie azjatyckim.
Drugą najczęściej wykorzystywaną technologią otrzymywania propylenu jest jego wydzielenie w rafineriach z gazów odlotowych, powstających w trakcie krakingu na fluidalnym kontakcie (proces FCC). Zastosowanie innowacyjnych katalizatorów umożliwia wzbogacenie produktów tego procesu w propylen, który jest następnie wydzielany poprzez destylację frakcyjną.
Inną metodą zwiększania ilości propenu w produktach krakowania jest stosowanie metatezy olefin z wykorzystaniem etylenu i butenu-2. Instalacje przystosowane do prowadzenia reakcji metatezy wymagają jednak zastosowania frakcji C4 niezawierających butadienu i izobutylenu.
Mając na uwadze malejące znaczenie metody krakingu z parą wodną, niektórzy producenci wdrożyli alternatywne technologie produkcji propylenu. Największe znaczenie w skali światowej ma obecnie katalityczne odwodorowanie propanu (technologia PDH). Opracowany przez Lummus Technology proces Catofin jest prowadzony na nieruchomym katalizatorze, opartym na tlenku glinu i tlenku chromu(III). Technologia PDH jest stosowana zwłaszcza w regionie Bliskiego Wschodu, gdzie producenci mają ciągły dostęp do względnie taniego propanu.
Wzrasta również zainteresowanie innymi alternatywnymi metodami, takimi jak technologia MTO (methanol-to-olefins) i MTP (methanol-to-propylene).

Zgodnie z obliczeniami firmy DeWitt & Co., w latach 2009–2010 oddano do eksploatacji nowe wytwórnie propylenu o łącznej mocy produkcyjnej 13–14 mln t/r. Nowe instalacje wykorzystujące metodę krakingu z parą wodną są położone w Chinach, Tajlandii, Singapurze i w Indiach, podczas gdy w Arabii Saudyjskiej oddano do użytku linie do odwodorowania propanu. Zaplanowane na kolejne lata inwestycje będą przede wszystkim zlokalizowane w regionie Azji i Pacyfiku (zwłaszcza w Chinach) oraz na Bliskim Wschodzie.
Biorąc za podstawę obliczenia firmy konsultingowej SRI Consulting, po okresie spadków produkcji, będących następstwem kryzysu finansowego, ogólnoświatowy wolumen wytworzonego w 2010 r. propylenu doszedł do poziomu ok. 77 mln ton, przy 78% wykorzystaniu istniejących mocy produkcyjnych. Stowarzyszenie APPE (Association of Petrochemicals Producers in Europe) oszacowało natomiast ubiegłoroczną produkcję w Europie Zachodniej na ponad 15 mln ton, co stanowi ok. 5% wzrost w porównaniu z rokiem poprzednim.
Największe zdolności wytwórcze w Unii Europejskiej występują na terenie Niemieckiej Republiki Federalnej, gdzie są położone instalacje wytwórcze czołowych producentów (BASF, British Petroleum, Dow Chemical, INEOS, LyondellBasell Industries, OMV, Shell & DEA Oil). Mniejszy o ok. 1400 tys. t/r. i 1500 tys t/r. potencjał produkcyjny znajduje się odpowiednio w Holandii i w Belgii. Lista krajów unijnych, dysponujących mocami wytwórczymi propylenu powyżej
1000 tys. t/r. obejmuje także Francję, Hiszpanię i Włochy. W ścisłej czołówce producentów znajduje się Dow Chemical, BASF, Polimeri Europa, SABIC Europe, INEOS Olefins & Polymers Europe oraz OMV.

Zastosowanie
Obliczenia analityków rynkowych wskazują, że zapotrzebowanie na propylen, pochodzące ze strony producentów polipropylenu stanowiło w 2010 r. ok. 67% ogólnoświatowego wolumenu tego surowca. Polipropylen znajduje szerokie wykorzystanie w wielu branżach przemysłowych. Tworzywo polipropylenowe może być przetwarzane praktycznie wszystkimi metodami, z których najczęściej stosuje się wytłaczanie oraz formowanie wtryskowe. PP stanowi wyjściowy materiał do produkcji zarówno giętkich, jak i sztywnych opakowań, przeznaczonych m.in. do konfekcjonowania artykułów spożywczych (np. przetwory mleczne, owoce, warzywa), ciekłych detergentów oraz produktów kosmetycznych. Wyroby konsumenckie, formowane najczęściej metodą wtrysku, obejmują artykuły gospodarstwa domowego, meble ogrodowe, torby podróżne, zabawki dla dzieci itp. Ekstrudowane tworzywo służy do produkcji rur, kabli i osłon izolacyjnych, podczas gdy polipropylenowe włókno jest wykorzystywane do wyrobu dywanów, tkanin i lin (zastępuje często sizal i jutę). Znaczne ilości PP są wykorzystywane w przemyśle motoryzacyjnym, gdzie jest stosowany do produkcji elementów wyposażenia samochodów (np. tablice rozdzielcze, moduły drzwiowe, zderzaki). Z tworzywa wzmocnionego długimi włóknami szklanymi są m.in. wytwarzane podstawy akumulatorów, osłony podwozia oraz wzmocnienia zderzaków.

Propylen jest ponadto stosowany jako wyjściowy materiał w syntezach organicznych, prowadzących do otrzymania następujących produktów:

• akrylonitryl (ACN), będący wyjściowym surowcem do produkcji akrylowych włókien, tworzyw i elastomerów. Lekkie i miękkie włókna akrylowe znajdują zarówno zastosowanie w branży dziewiarskiej, jak i służą do wyrobu dywanów, koców oraz tkanin tapicerskich. Mniej podatne na palenie tkaniny zasłonowe są natomiast wyrabiane z włókien modakrylowych, otrzymywanych z kopolimerów akrylonitrylu i chlorku winylidenu lub chlorku winylu.

ACN jest ponadto wykorzystywany do produkcji termoplastycznych żywic inżynieryjnych, takich jak ABS oraz SAN. Zawarty w ABS akrylonitryl ma zasadniczy wpływ na odporność chemiczną i termiczną tworzywa, które odnotowuje rosnące zapotrzebowanie w przemyśle elektronicznym (m.in. produkcja komputerów, odbiorników radiowych i telewizyjnych, aparatów telefonicznych) oraz w branży motoryzacyjnej (np. wsporniki, deski rozdzielcze, obudowy reflektorów itp.). Końcowym produktem kopolimeryzacji akrylonitrylu z butadienem są również kauczuki nitrylowe o zróżnicowanej charakterystyce fizykochemicznej i wytrzymałości na działanie wysokich, jak i niskich temperatur. Dominujący wpływ na właściwości użytkowe końcowych wyrobów ma właśnie zawartość akrylonitrylu, wahająca się w przedziale 18–50%. Im większa ilość tego komonomeru, tym większa odporność kauczuku na działanie olejów i tłuszczów oraz paliw i smarów samochodowych. Stąd też, tego rodzaju kauczuki są przede wszystkim wykorzystywane do produkcji elementów hydraulicznych w pojazdach mechanicznych.
Akrylonitryl jest również wyjściowym materiałem w syntezie nitrylu kwasu adypinowego, pełniącego funkcję produktu pośredniego przy otrzymywaniu poliamidu 6,6.
W wyniku katalitycznej hydrolizy ACN powstaje natomiast akryloamid. Polimeryzacja lub kopolimeryzacja tego amidu kwasowego prowadzi do otrzymania szerokiej gamy polimerów, znajdujących m.in. zastosowanie jako flokulanty.

• tlenek propylenu (PO), będąc reaktywnym produktem pośrednim, wchodzi w reakcje ze związkami zawierającymi aktywne atomy wodoru (alkohole, kwasy, amidy), z utworzeniem m.in. polieterowych polioli, glikolu propylenowego i jego eterów. Produktem reakcji polieterowych polioli z izocyjanianem są poliuretany, znajdujące przede wszystkim zastosowanie do produkcji zarówno elastycznych pianek na potrzeby m.in. przemysłu meblarskiego i samochodowego, jak i pianek sztywnych, szeroko wykorzystywanych jako materiały izolacyjne.

Znaczne ilości glikolu monopropylenowego (MPG) są stosowane do wytwarzania nienasyconych żywic poliestrowych, w większości wzmacnianych włóknami szklanymi lub mineralnymi wypełniaczami. Wzmocnione żywice stanowią cenny surowiec do wyrobu materiałów dla branży budowlanej. Glikol monopropylenowy jest także jednym ze składników płynów chłodzących i przeciwoblodzeniowych. Reakcja MPG z alkoholami prowadzi do otrzymania eterów tego glikolu, powszechnie stosowanych w procesie nakładania powłok ochronnych oraz do produkcji farb, atramentów oraz środków czyszczących.
Produktami reakcji PO z organicznymi związkami fosforu są związki o właściwościach uniepalniających, podczas gdy modyfikowane tlenkiem propylenu polisacharydy znajdują wykorzystanie w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym.

CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 5/2011 "CHEMII I BIZNESU". ZAPRASZAMY.