Анализ проектов и совершенствование производства Ди (2-этилгексил) фталатного пластификатора поливинилхлорида

      В таких условиях поднимающиеся вверх капли эфира увлекают с собой соли нейтрализации, что приводит к выравниванию концентраций солей. К тому же время пребывания капель в полой колонне определяется в основном разностью плотностей сред и не поддается регулированию.

     В 1987 году была проведена реконструкция производства ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора на заводе «Авангард» с использованием в качестве нейтрализующего агента гашеной извести. Принципиальная промышленная схема нейтрализации эфира-сырца с эфиризатора представлена на рисунке 2.

9 – эфиризатор; 10а, 10б – теплообменники; 19 – емкость; 19’ – насос; 37 – нейтрализатор; 38 – дозатор; 39 – отстойник; 65 – колонна пластификатора ДОФ

Рисунок 2 – Принципиальная схема реконструкции 1987 года 

    В 1991 году была проведена реконструкция производства ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора на заводе «Авангард», позволившая увеличить мощность производства до 40000 т/год и стабильно выпускать ДОФ по первому сорту. Увеличение мощности достигается за счет установки двух дополнительных эфиризаторов, что продлевает время реакции этерификации и увеличивает степень завершенности процесса до 99,2 %. Улучшение качества пластификатора достигается за счет принципиального изменения условия ввода и времени подачи катализатора в реакционную массу.

    Принципиальная  схема производства ДОФ после  реконструкции представлена на рисунке 3. Сущность реконструкции заключается в следующем: образование монооктилфталата осуществляется в отсутствии катализатора в аппарате смешения 7а; частичная эфиризация проводится в реакторе 7 в присутствии одного процента от общего количества 65%-ой серной кислоты; по мере снижения концентрации монооктилфталата на стадии эфиризации в два приема в эфиризаторы 8,9 вводится оставшееся количество катализатора в смеси с 2-этилгексанолом, причем в эфиризатор 8 вводится 20%, а в эфиризатор 9 – оставшееся количество; в эфиризаторах 10, 11 реакция завершается без дополнительного ввода катализатора.

     В 1995 году была проведена реконструкция, заключающаяся в установке инжектора, который позволил существенно интенсифицировать процесс нейтрализации. Интенсификация процесса нейтрализации сократило образование стойкой эмульсии. Внедрение смесителя в промышленных условиях позволило сократить расход щелочи на 5% и потери диэфира на 10 кг/ч, и снизить кислотное число диэфира-сырца.

    Одной из особенностей пластификаторов, получаемых на основе фталевого ангидрида, является наличие у них определенной окраски при использовании в качестве катализатора серной кислоты.

    При промышленном производстве пластификаторы очищаются смесью глины «Гумбрин» и активированного угля. Недостатками этого метода является недостаточная эффективность очистки ДОФ (цветность снижается до 350 ед. Хазена), большие потери пластификатора из-за неполного отжима сорбентов, образующийся неутилизируемый шлам, ухудшающий экологические показатели производства.

      Очистка пластификатора на основе фталевого ангидрида от окрашенных примесей так же возможна путем обработки пластификатора водяным паром при температуре 120°С в присутствии 0,005-0,5%  алифатической или ароматической перекиси. Недостатками такого способа являются: недостаточная эффективность очистки ДОФ (цветность снижается до 125 по платинокобальтовой шкале); применение дорогостоящих органических перекисей; сложность процесса, вызываемая применением для осветления двух реагентов (углекислый натрий и органическая перекись), а также взрывоопасностью органических перекисей.

    

1 – сборник  фталевого ангидрида; 3 – сборник  2-этилгексанола; 4 – мерник Н₂SO₄; 7,8,9 – эфиризаторы; 19 – емкость ДОФ-сырца; 35 – промыватель;  37 – нейтрализатор; 39 – отстойник; 38 – отстойник; 48 – сборник; 65 – колонна отгонки; 70 – сборник; 74 – осветлитель; 77 – сборник; 78 – фильтр; 93, 94,103 –теплообменник. 10,11 – эфиризаторы; 12 – емкость раствора гипохлорита натрия.

    Рисунок 3 – Принципиальная схема производства ДОФ после реконструкции 

     Нами  в качестве реагента для удаления окрашенных примесей предложен водный раствор гипохлорита натрия, подобраны условия проведения процесса: количество гипохлорита натрия и температурный режим.

     Результаты  исследования влияния количества добавляемого раствора гипохлорита на изменение цветности ди-(2-этилгексил)-фталатного пластификатора приведены в таблице 7.  

Таблица 7 – Влияние количества раствора гипохлорита натрия на цветность пластификатора  

№ п/п Коли-во раствора гипохлорита натрия, % (об) Показатели  качества ди-(2-этилгексил)-фталатного пластификатора Цветность по плати-нокобальтовой шкале Плотность при 20°С, г/см Кислотное число, мг КОН/г. Темп-ра вспышки, °С Удельное объемное электр. соп., Ом см 1 0,49 150 0,982 0,08 205 2,04 1011 2 0,99 125 0,982 0,07 205 2,04 1011 3 1,09 100 «-» 0,07 206 2,041011 4 1,2 80 «-» 0,06 206 2,041011 5 1,41 70 «-» 0,06 206 2,041011 6 1,96 60 «-» 0,06 206 2,041011

 

    Результаты  исследования влияния температурного режима на процесс осветления ДОФ приведены в таблице 8.

Таблица 8 – Влияние температуры на процесс осветления пластификатора 

№   Темп-ра процесса, °С  Кол-во гипохлорита , Na взятого на осветление % (об)  Цветность исходного пластификатора  Показатели качества осветленного пластификатора Цветность по платино-кобальто-вой шкале Плотн. при 20°С? г/см3 Кислотное число? мг КОН г Температура ВСПЫШКИ? °С Удельное объемное электрич. сопро-тивл?., Ом см 1  20  1,96  500    150  0,982            0,07        205              2,041011 2 50 1,96 500 100   0,06 206 2,041011 3 88 1,96 500 60   0,06 206 2,041011 4 92 1,96 500 60 0,982 0,06 206 2,041011 5 96 1,96 500 80 0,982 0,06 206 2,041011

 

    Предлагаемый  нами способ очистки ди-(2-этилгексил)фталатного пластификатора характеризуется следующими показателями: повышением эффективности очистки пластификатора – цветность меняется от 500 до 80 (в единицах Хазена); упрощением процесса за счёт применения для очистки пластификатора реагента, состоящего из одного компонента – раствора гипохлорита натрия. Показатели качества осветленного пластификатора приведены в таблице 9.

Таблица 9 – Показатели качества исходного и осветленного фталатного пластификатора 

Показатели  качества Исходный пластификатор Очищенный пластификатор Высший сорт по ГОСТ Внешний вид желтая жидкость прозрачная  маслянистая жидкость Цветность по платинокобальтовой шкале, ед. Хазена более 500 80 не более 100 Плотность при 20°С, г/см3 0,989 0,982 0,982 Кислотное число, мг КОН/г 0,100 0..06 0,07 Температура вспышки,°С 205 206 205 Удельное  объемное электрическое сопротивление, Ом см 2,04 1011 2,92-1011 1,0-10'°

 

     Из  полученных результатов видно, что  снижение цветности ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора от 500 до 80 (в единицах Хазена) достигается проведением процесса при температуре 88-92 °С и количестве водного раствора гипохлорита натрия 1,09-1,96% (об.) в расчете на исходный пластификатор.  

Основные  выводы.

1. Проведён анализ производства одного из базовых крупнотоннажных продуктов нефтехимии – поливинилхлорида. Показано, что для увеличения энергоэкономичности и экологичности производства целесообразно использование природного газа и газового конденсата в качестве сырья производства ПВХ.
2. На основании проведённого анализа литературной и патентной документации установлено, что наиболее предпочтительным пластификатором ПВХ является ди(2-этилгексил)фталат, используемый как эталон при оценке пластифицирующего действия различных веществ.
3. Впервые осуществлён сравнительный анализ проектов производства пластификаторов ПВХ на Омском заводе «Пластмасс» и Стерлитамакском заводе «Авангард», в результате которого установлено, что в крупнотоннажных производствах целесообразно применять непрерывные процессы с использованием кислых и титаносодержащих катализаторов.
4. Показано, что приоритетным направлением развития производства пластификаторов в настоящее время является модернизация действующего оборудования и совершенствование технологии с целью увеличения производства, улучшения качества продукта и снижения себестоимости.
5. На основании изучения основных моментов реконструкции производства ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора на заводе «Авангард» выявлено, что интенсификация процесса и улучшение качества пластификатора достигается за счет принципиального изменения условия ввода и времени подачи катализатора в реакционную массу, использования в качестве нейтрализующего агента гашеной извести и установки инжектора.
6. Впервые рекомендовано осветление ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора водным раствором гипохлорита натрия. Снижение цветности от 500 до 80 (в единицах Хазена) достигается при температуре 88-92 °С и количестве осветлителя 1,09-1,96% (об

 

Основное  содержание диссертации  опубликовано в следующих  научных трудах:

1. Абдрахманова, Л.К. Совершенствование способа очистки ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора / Л.К. Абдрахманова, Г.К. Аминова, Д.У. Рысаев, И.Ш. Мазитова // История науки и техники. – 2008. – № 5. – Спец. выпуск № 2. – С. 137-139.

2. Абдрахманова, Л.К. Осветление ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора водным раствором гипохлорита натрия / Л.К. Абдрахманова, Д.У. Рысаев, Г.К. Аминова, А.К. Мазитова  //Башкирский химический журнал. – 2008. – Т.15, № 4. – С.38-40.

3. Абдрахманова, Л.К. Современное состояние и перспективы развития сырьевой базы отечественной нефтехимической промышленности / Л.К. Абдрахманова, Г.К. Аминова // Материалы межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. – С. 4-7.

4. Абдрахманова, Л.К. Современное состояние и перспективы развития производства поливинилхлорида / Л.К. Абдрахманова, Д.У. Рысаев, Г.К. Аминова // Материалы межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. – С. 8-11.

5. Абдрахманова, Л.К. Сравнительный анализ проектов производства ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора / Л.К. Абдрахманова, Д.У. Рысаев, Г.К. Аминова //Материалы межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. – С. 11-15.

6. Абдрахманова, Л.К. Сырьевая база отечественной нефтехимической промышленности / Л.К. Абдрахманова, И.Ш. Инграм, Г.Ф. Аминова // Материалы XXI Международной научной конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии». – Уфа: Изд-во «Реактив», 2008. – С.158-161.

7. Абдрахманова, Л.К. Анализ производства поливинилхлорида / Л.К. Абдрахманова, И.Ш. Инграм, Г.К. Аминова // Материалы консультационно-методического семинара «Промышленная безопасность аммиачных холодильных установок». – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008 – С. 85-88.

8. Абдрахманова, Л.К. Производство ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора / Л.К. Абдрахманова, Д.У. Рысаев, Э.Н. Абдрахманова, Г.К. Аминова // Материалы консультационно-методического семинара «Промышленная безопасность аммиачных холодильных установок», – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008 – С. 89-95