CC BY
122
УДК 036.632
Вафина А.И., Аверина Ю.М., Бобкова Е.С.
ПЕРЕРАБОТКА ФЕНОЛЬНОЙ СМОЛЫ КАК ОТХОДА ПРОИЗВОДСТВА ФЕНОЛА И АЦЕТОНА КУМОЛЬНЫМ СПОСОБОМ
Вафина Алина Ирековна, студент 1 курса магистратуры факультета инженерной химии;
Аверина Юлия Михайловна, к.т.н., доцент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии РХТУ им. Д.И. Менделеева;
Бобкова Елизавета Сергеевна, магистрант кафедры информационных компьютерных технологий, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125047, Москва, Миусская пл., д.9
Статья посвящена переработке фенольной смолы как отхода производства фенола и ацетона кумольным способом. Снижение количества образующихся отходов на сегодняшний день является важной задачей в химической промышленности. Таким образом, предприятие обеспечит меньшее влияние на состояние окружающей среды, позволит увеличить выход полезного продукта. Ключевые слова: кумольный способ, фенольная смола, переработка
PROCESSING OF PHENOL RESIN AS A WASTE OF PRODUCTION OF PHENOL AND ACETONE BY THE CUMENE METHOD
Vafina A.I., Averina Yu.M., Bobkova E.S.
The article is devoted to the processing of phenolic resin as a waste of production of phenol and acetone using the cumene method. Reducing the amount of waste generated today is an important task in the chemical industry. Thus, the company will provide less impact on the environment, will increase the yield of useful product. Keywords: cumene method, phenol resin, processing
Фенол является важным мономером для нефтехимии и потребность в нем составляет сотни тысяч тонн в год, поэтому, можно сказать, что количество потребляемого фенола с каждым годом увеличивается [1]. Мировое потребление чрезвычайно обширно и включает в себя производство бисфенола А, который используется для производства поликарбоната и эпоксидных смол, производство фенолформальдегидных смол, производство капролактама и другие сферы применения. Так же используется для производства пластификаторов, присадок для масел, является одним из компонентов, входящих в состав препаратов по защите растений.
Существует шесть промышленных процессов получения фенола:
• щелочное плавление сульфокислоты
• гидролиз хлорбензола под давлением
• парофазный каталитический гидролиз хлорбензола
• циклогексановый
• окисление бензойной кислоты
• кумольный метод
Можно сказать, что все перечисленные выше методы, кроме кумольного в настоящее время при производстве фенола уже перестали действовать, либо используются в малом количестве, так как они считаются устаревшими и экономически не эффективными.
Кумольный способ является
востребованным не только на территории России, но и в других странах мира, несмотря на множество
различных способов, а также считается наиболее экономичным при получении одновременно двух ценных продуктов фенола и ацетона.
В настоящее время разрабатывают другие методы с наименьшими недостатками при производстве, например, такие методы, как прямое окисление бензола в фенол, окисление бензола с помощью N2O в фенол. Все разрабатываемые новые технологии получения фенола без побочного продукта ацетона в случае их реализации в химической промышленности будут выполнять полезную, но сугубо второстепенную роль по сравнению с кумольным процессом [2].
На данный момент Россия производит 224,41 тыс. тонн фенола в год. Фенол выпускают на предприятиях [3]: ПАО «Уфаоргсинтез» (Уфа, Башкортостан); ПАО «Казаньоргсинтез» (Казань, Татарстан); АО «Новокуйбышевская нефтяная компания» (Новокуйбышевск, Самарская обл.).
Процесс производства фенола состоит из следующих стадий:
• Алкилирование бензола пропиленом;
• Окисление изопропилбензола в гидроперекись при 110-130 °С;
• Выделение гидроперекиси изопропилбензола;
• Разложение технической гидроперекиси изопропилбензола серной кислотой;
• Нейтрализация реакционной массы после разложения;
• Ректификация реакционной массы после разложения и выделение товарных продуктов фенола и ацетона.
Отработанная пропан пропилеповал фракция
Сбросные
Г (Tibi
Бензол
Пропилен
Алкйлированиё
ГЬопропил-
оеп'юл
а-\гети лети рОЛЪН а я фракция
Окисление
Выделение гидроперекиси
Воздух-
Техническая гидроперекись
Фенол Перегонка 11ейтралтация Разложение гидроперекиси
Ацетон
Фенольная смола
1
h2so4
Щёлочь
Рис. 1. Принципиальная схема получения фенола кумольным методом
Несмотря на значительные усилия, приложенные для усовершенствования протекания процесса и качества продукции, образует значительное количество отходов производства. Возможной и явной причиной по выходу большого количества отходов при производстве фенола можно отметить низкую селективность основных стадий, точнее на стадии окисления кумола до гидропероксида с последующим разложением на фенол и ацетон. Необходимое наращивание мощностей и производства не может быть достигнуто в связи с большими количествами получаемых побочных продуктов, а также имеющаяся низкая пропускная способность на узлах окисления кумола [4].
Решение проблем, связанных с отходами можно добиться путём оптимизации производства, внедрения передовых технологий и инновационных решений на стадиях технологического процесса, повышения эффективности производства с помощью комплексной переработки отходов на некоторые необходимые продукты, требующиеся в промышленности. Таким образом, предприятие обеспечит меньшее влияние на состояние окружающей среды, позволит увеличить выход полезного продукта. Вследствие этого на сегодняшний день одной из актуальных проблем, является проблема эффективной переработки отходов производства, так как все больше и больше людей уделяют внимание вопросу о защите окружающей среды. Поэтому в статье основное внимание уделено переработки одного из главных отходов производства - фенольной смолы. Фенольная смола образуется на стадии кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола на фенол и ацетон.
До настоящего времени фенольная смола не нашла квалифицированного применения в полном объеме. На сланцеперерабатывающих заводах фенольная смола служит добавкой к топочному
маслу и используется в качестве котельного топлива, при этом создается повышенный риск загрязнения окружающей среды, так как выделяются остатки смолы, которая так и не прогорела, они выбрасываются в атмосферу [5]. Транспортировка фенольной смолы до места назначения также создает опасность загрязнения окружающей среды, поскольку считается токсичным веществом, имеет в своём составе нежелательные примеси, поэтому требует соблюдения определённых правил при перевозке, хранении.
В России предприятия, которые занимаются выпуском фенола образуют следующие отходы на тонну фенола: 110 - 130 кг фенольной смолы, 80 -100 кг водного раствора фенолята натрия, который несёт с собой необратимые потери ещё 70 кг фенола. Потеря фенола в масштабе всей страны составляет порядка 12000 тонн [6].
Одним из используемых способов переработки фенольной смолы является термокрекинг. Данный способ разработан группой компаний НПО ЕВРОХИМ. Термическое разложение смолы происходит в колонне термокрекинг при температуре 315 - 325 оС, где температурный режим обеспечивается за счёт нагрева кубовой жидкости, в результате дополнительно образуются такие полезные продукты, как фенол, а-метилстирол, изопропилбензол, ацетофенон.
Процесс можно описать следующими целевыми химическими превращениями:
КМФ ^ Фенол + а - метилстирол (1) Димеры АМС ^ 2 а - метилстирол (2) ДМФК ^ Альфа-метилстирол + Н2О (3)
Наряду с указанными основными реакциями протекают реакции образования ацетофенона и изопропилбензола.
Рис. 2. Функциональная схема термокрекинга фенольной смолы
1 - смеситель, 2 - фазоразделитель, 3 - узел регенерации эфира и получения обессоленной фенольной смолы, 4 -фильтр, 5 - колонна термокрекинга, 6 - колонна выделения УВ, 7 - колонна выделения ацетофенона
С помощью технологии термокрекинг затраты на получение изопропилбензола снизятся, поскольку есть реальная возможность организовать возврат части его в процесс получения фенола, возможность образования Парникового эффекта сводится к минимуму и получение полезных продуктов непосредственно на месте производства значительно уменьшает риск загрязнения окружающей среды [7].
Список литературы
1. Закошанский В.М. Альтернативные технологии получения фенола. тХП, № 4 Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им.Д.И. Менделеева), 2008, с.71.
2. Ананьева Е.А., Егорова Е.В., Ларин Л.В. Современное состояние и перспективы развития процессов получения фенола // Вестник МИТХТ, 2007, Т. 2, № 2, с. 27-43.
3. Обзор рынка фенола в СНГ- [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://www.infomine.ru/ Дата обращения: (27.10.18).
4. Бадрутдинова Н.И., Гариева Ф.Р., Проектирование отделения ректификации фенола / / Вестник Казанского технологического университета, 2013.
5. Патент 2381068 РФ. Композиция для получения катионообменной смолы/ Т.Н. Устинова, А.В. Щелокова, Н.В. Сущенко и др.
6. Дахнави, Э. М. Оптимизация совместного производства фенола и ацетона, комплексная переработка побочных продуктов в реагенты нефтедобычи // Нефтепер.и нефтехим, 2011, с. 350.
7. Официальный сайт НПО «ЕВРОХИМ» -[Электронный ресурс] — Режим доступа: http://www.eurochimgroup. сот/ги/ Дата обращения: (27.10.18).
