CC BY
111
УДК 661.74
Ю. К. Дмитриев (д.т.н., проф.)1, Р. Р. Даминев, (д.т.н., проф.)1 А. А. Исламутдинова (к.т.н., доц.)1, Е. М. Абакачева (к.т.н., доц.)2
Усовершенствование стадии этерификации производства фталатного пластификатора
Филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета, 1 кафедра общей химической технологии, 2кафедра оборудования нефтехимических заводов 453118, г Стерлитамак, пр. Октября. 2; тел. (3473) 291130
Yu. K. Dmitriev, R. R. Daminev, A. A. Islamutdinova, E. M. Abakatcheva
The improvement of phthalate plasticizer production etherification stage
Ufa State Petroleum Technological University in Sterlitamak, 2, Octyabrya Pr, 453118, Sterlitamak, Russia; р^ (3473) 291130
Предложена к усовершенствованию стадия этерификации производства пластификатора поли-винилхлорида (ПВХ) на ОАО «Газпромнефте-хим Салават» (ОАО «СНОС»). Предложены такие технологические приемы, как предварительный подогрев и растворение исходных реагентов, добавлен 8-секционный узел этерификации. Модернизация позволила увеличить качество и мощность производства пластификатора и КПД реакторного узла.
Ключевые слова: модернизация; подогрев; растворение; этерификация; пластификатор; повышение качества; увеличение конверсии и производительности.
Пластифицированный ПВХ представляет собой один из основных компонентов для получения материалов различного назначения: линолеума, искусственных кож, электроизоляции, обувного пластиката, пленок для сельского хозяйства, упаковочных материалов 1.
Эфиры о-фталевой кислоты — наиболее многотоннажные промышленные пластификаторы на протяжении вот уже нескольких десятилетий 2. Если же рассматривать тенденции изменения объемов потребления внутри этого класса пластификаторов, то можно видеть, что идет непрерывное возрастание доли эфиров более тяжелых спиртов. Первоначально основным фталатным пластификатором был дибу-тилфталат (ДБФ) на кислом катализаторе, затем эта роль перешла к диалкилфталатному пластификатору (ДАФ-710) на катализаторе тетрабутоксититан (ТБТ). В настоящее время с появлением сырьевых ресурсов по спиртам (2-этилгексанол, димерол), а также с целью повторного использования в качестве сырья
Дата поступления 16.01.12
The Improvement of Polyvinylchloride plasticizer production etherification stage is suggested on JSC Salavatnefteorfgsintez. We offer preliminary initial reagents heating and dissolving, 8-secti-onal etherification unit is added. The modernization allowed to increase the quality and capacity of placticizer production and the efficiency factor of the reacting unit
Key words: improvement; heating; dissolving; etherification; plasticizer; quality improvement; conversion and productivity increase.
оборотных спиртов фракций С8, увеличивается производство ди-2-этилгексилфталатов (ДОФ) на катализаторе ТБТ. Причиной указанных выше изменений является снижение летучести пластификаторов при увеличении числа атомов углерода в алкильном радикале спиртовой компоненты, меньшая токсичность этих веществ. Экспериментальные данные по давлению паров различных фталатов и скорости улетучивания их из полимерных композиций представлены в 3'4.
Перспективными планами развития на ОАО «ГазпромнефтехимСалават» в цехе пластификаторов намечена модернизация производства на основе катализатора — тетрабутокситита-на с целью увеличения мощности от 10 до 30 тыс. т в год. Наряду с увеличением мощности требуется решить проблемы обеспечения качества пластификатора по ГОСТ 8728-88 (сорт высший), уменьшения расходов сырья и обеспечения экологической безопасности 5.
Технологическая экспериментальная часть
Нами предлагаются технические решения, направленные на увеличение мощности производства пластификатора, улучшение качества продукта, уменьшение расхода сырья, снижение экологических рисков.
Действующий технологический процесс производства ДОФ состоит из следующих стадий:
1. Предварительная стадия смешения исходных реагентов (спирт и катализатор ТБТ).
2. Стадия этерификации фталевого ангид--этилгексанолом.
Отгон избыточного спирта и воды. Нейтрализация эфира-сырца едким на-
Осветление эфира-сырца.
Фильтрация эфира.
Удаление летучих веществ «острым»
рида 23.
4.
тром.
5.
6. 7.
паром.
Нами предлагается усовершенствование технологии производства ДОФ, за счет изменения условий проведения реакций этерифи-кации и реакторного узла:
Новизна заключается в следующем:
— предварительном подогреве фталевого ангидрида и 2-этилгексанола;
— предварительном растворении фталево-го ангидрида в 2-этилгексаноле;
— проведении процесса этерификации в 8-секционныо реакторе проточного типа с выносным греющим элементом, объемом 36 м3, который позволит повысить КПД реакторного объема, а также приблизить конверсию к 100%.
На рис. 1 приведена принципиальная технологическая схема опытно-промышленного производства пластификатора ДОФ.
Получение монооктилфталата осуществляется в отделении получения концентрата фталевого ангидрида, расположенном на установке фталевого ангидрида.
Растворение фталевого ангадрида в 2-этилгексаноле происходит непрерывно, в двух последовательно установленных аппаратах: первоначально в аппарате «идеального» смешения поз. Р-1, а затем в секционированном аппарате «идеального» вытеснения поз. Р-2 при атмосферном давлении и температуре 110-115 0С.
Фталевый ангидрид на растворение поступает непосредственно с установки фталево-го ангидрида, предварительно подогретый в теплообменнике поз. Т-1. 2-этилгексанол подается из резервуарного парка. Соотношение фталевого ангидрида и спирта 1 : (1.8-1.9) поддерживается автоматически. 2-этилгекса-нол предварительно подогревается в теплообменниках поз. Т-2.
Спиртовый концентрат фталевого ангидрида при кислотном числе 130-150 насосом поз. Н-1 с постоянного уровня последней секции аппарата поз. Р-2 через теплообменник поз.Т-3 подается на этерификацию.
Пары спирта и воды из аппаратов поз. Р-1 и Р-2 конденсируются и охлаждаются в теплообменниках поз.Т-4 и Т-5 соответственно, собираются во флорентине поз. Е-1, где разделяются на спиртовый и водным слои.
Рис. 1. Принципиальная технологическая схема опытно-промышленного производства пластификатора ДОФ: Т-1, Т-2, Т-3, Т-4, Т-5, Т-6, Т-7 — теплообменники; Е-1, Е-2, Е-3, Е-4, Е-5, Е-6, Е-7 — сборники; Р-1, Р-2 — смесители; Р/3-5 эфиризатор; Р-6-8 — мисекционный эфиризатор; К-1, К-2, К-3 —колонны; Р-7 — нейтрализатор; P-8 — осветитель; Ф-1 — фильтр.
Спирт возвращается в аппарат поз. Р1, а вода периодически откачивается на ректификацию воды.
Катализатор ТБТ из тары по мере необходимости передавливается азотом р=2 кгс/см2 в промежуточную емкость поз. Е-2 объемом 250 л, откуда ТБГ в концентрированном виде многонасосным дозировочным агрегатом, состоящим из 3-х насосов, поз. Н-2/1-3 дифференциально подается в эфиризаторы-ректифи-каторы поз. Р-3, Р-4, Р-5 и в первую секцию эфиризатора поз. Р-6.
Этерификация осуществляется в реакционном объеме эфиризаторов с перемешивающими устройствами поз. Р-3, Р-4, Р-5 и вновь устанавливаемого 8-ми секционного аппарата поз. Р-6 с выносными греющими элементами поз.Т-6/1-4. Процесс осуществляется при температуре 180—210 0С и остаточном давлении 300±40 мм.рт.ст. до кислотного числа 0.3—0.5 мг КОН/г. Этерификация идет в избытке спирта. Отгоняющиеся пары спирта и реакционной воды конденсируются и охлаждаются в теплообменниках поз.Т-7/1-3, собираются во флорентине поз. Е-3, где происходит разделение на спиртовый и водный слои, которые направляются на ректификацию в колонну поз. К-1 для отделения от спирта вода и легколетучих примесей. Отректифицированный спирт вновь возвращается на стадию этерификации.
В последние 2 секции эфиризатора поз.Р-6 подается из магистрали свежий 2-этилгексанол.
Полученный эфир собирается в приемнике поз.Е-4 и насосом поз Н-3/1-2 подается в существующий тонкопленочный испаритель поз.К-2 для удаления основного количества избыточного спирта при 170—180 0С и остаточном давлении не выше 10 мм. рт. ст. Отогнанный 2-этилгексанол конденсируется и возвращается на стадию этерификации .
Диэфир-сырец после тонкопленочного испарителя поз. К-2 насосом поз. Н-4/1-2 направляется на стадию нейтрализации и осветления эфира.
Нейтрализация проводится в нейтрализаторе поз. Р-7, где эфир нейтрализуется 1—3 % раствором едкого натра до кислотного числа не выше 0.1 мг КОН на 1 гр. пластификатора. Нейтрализованный эфир с постоянного уровня непрерывно подается в отстойник поз Е-5, где эфир отделяется от водного слоя и стекает в сборник Е-6. Отдувка летучих компонентов острым паром осуществляется в колонне К-3. Осветление проводится в осветлителе с мешалкой поз. Р-8, сюда же подается суспензия гли-
ны и активного угля. Далее суспензия пластификатора насосом поз. Н-5 подается на фильтрацию в фильтр поз. Ф-1, где ДОФ отделяется от сорбентов, солей нейтрализации и двуокиси титана.
Полученный ДОФ собирается в хранили-ще-стандартизаторе поз. Е-7/1-2. Готовый продукт передается на склад.
Результаты и их обсуждение
В табл. 1 и 2 представлены физико-химические свойства пластификатора диоктилфта-лата для поливинилхлорида и свойства пластифицированного поливинилхлорида.
Таблица 1 Физико-химические свойства пластификатора
Наименование показателя Показатель качества
Кислотное число, мг КОН/г 0.05
Плотность при 20 оС, г/см3 1.001
Число омыления, мг КОН/г 300
Температура вспышки, оС 190
Таблица 2 Свойства пластифицированного поливинилхлорида
Наименование показателя Показатель
Температура растворения ПВХ в ДОФ, оС 94
Температура хрупкости, оС -50
Потери в массе (1 ч при 100 оС, вакуум) 0.22
Данное усовершенствование позволит:
1. Увеличить мощность производства ДОФ от 10 тыс. т до 30 тыс. т в год.
2. Повысить качество ДОФ с достижением показателей по ГОСТ 8728-88 (сорт высший).
3. Увеличит КПД реакторного объема.
Литература
1. Козлов П. В., Панкин С. П. Пластификация полимеров.— М.: Химия, 1982.
2. Gachter R., Muller Н. Plastics. Additives.— Munich: Hanser Publishers, 1985.— 754 p.
3. Тиниус К. Пластификаторы.— М.-Л., 1964.— 916 с.
4. Барштейн Р. С., Киролович В. И. и др. Пластификаторы для полимеров.— М. Химия, 1982.— С.198.
5. http://gpns.ru/marketing/chemistry/products.
