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

    Инновационным направлением развития производства поливинилхлорида в настоящее время является повышение энергоэкономичности производства путём оптимизации структуры сырьевой базы, за счет более широкого вовлечения в перспективе в переработку ценных углеводородов природного газа. 

     ГЛАВА II. Сравнительный анализ проектов производства ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора поливинилхлорида

    В производстве синтетических полимеров  и изделий из них наряду с мономерами и исходными веществами большую  роль играют пластификаторы, способствующие процессу синтеза или улучшающие технические свойства получаемых полимеров и изделий из них. Среди продуктов, используемых в качестве добавок к полимерам, пластификаторы являются доминирующими. Применение пластификаторов обеспечивает целенаправленное изменение свойств полимерных материалов.

    Емкость рынка пластификаторов определяется их потреблением в производстве пластикатов  ПВХ. Доля пластификаторов, используемых для производства изделий из поливинилхлорида, составляет около 80%. Основные производители пластификаторов представлены в таблице 3. Наибольшие мощности существовали как в СССР так и в РФ в 1990 году (361,85  и 326,85 тыс. т./год соответственно).

    Ввиду большого разнообразия химического состава соединений, применяемых в качестве пластификаторов, классификация их весьма условна. Около 90% производимых пластификаторов относится к группе сложноэфирных пластификаторов. Доминирующую часть этой группы составляют эфиры фталевой кислоты: фталаты занимают более 80% рынка, при этом свыше 90% производимых фталатов используется для пластификации ПВХ. Диэфирные пластификаторы производят периодическим или непрерывным способом. По периодическому способу вырабатывается практически весь марочный ассортимент пластификаторов. По непрерывному способу получают фталаты, главным образом ди(2-этилгексил)фталат (ДОФ). 

Таблица 3 – Динамика мощности производства пластификаторов.

    Известно  более 300 пластификаторов различных видов, из них менее 50 нашли промышленное применение. В ассортимент пластификаторов 20 лет назад входило 44 марки, в настоящее время – 12 марок (таблица 4).

    В 1989 году Новосибирским филиалом Государственного института по проектированию предприятий  по производству пластических масс и  полупродуктов (Гипропласт) для Омского  завода «Пластмасс» был разработан проект корректировки по замене ассортимента производства малотоннажных пластификаторов. Производство малотоннажных пластификаторов было предназначено для рабочего освоения планируемого на пусковой период ассортимента пластификаторов в рамках выполненного в 1975 году проекта, на смонтированном  оборудовании.   

Таблица 4 – Ассортимент, объём производства пластификаторов.

    В соответствии с проектом производство малотоннажных пластификаторов  состоит из основного производства, дополнительных отделений и вспомогательного производства. Производство оснащено установками экстракции, выпарки, ректификации, большим ёмкостным парком, что делает его экологически надёжным. Производство на Омском заводе является периодическим, так как планируемый ассортимент значительно превышает количество технологических линий, имеет лимитированный объём производства и периодичность выпуска готовой продукции по маркам.

    Выбор способа производства объясняется  ещё и тем, что периодическое  производство имеет наиболее короткую технологическую схему, упрощенный технологический переход с одной марки на другую, позволяет проводить промышленную отработку новых марок продукции.

    В составе производства малотоннажных  пластификаторов на Омском заводе «Пластмасс»  предусмотрено шесть автономных технологических потоков, с возможностью проведения процессов, как по кислотной технологии, так и с применением титаносодержащих катализаторов.

    В 1970 году предприятием п/я А –3594 в  городе Новосибирск (Гипропласт) был  выполнен технический проект производства пластификаторов на предприятии п/я А – 7730 в городе Стерлитамак (ныне ОАО Авангард). Выпуск продукта должен был осуществляться на двух технологических нитках, с возможностью производства и дибутилфталата и диоктилфталата на одной технологической нитке периодическим способом, мощность составляла 30 000 т/год по диоктилфталату и 20 000 т/год по дибутилфталату.

    В том же году был выполнен сокращённый  вариант технического проекта, предусматривающий создание универсальной технологической схемы производства на одной линии диоктилфталата и дибутилфталата по непрерывному методу производства. Принципиальная технологическая схема процесса получения диоктилфталата представлена на рисунке 1.

    В настоящее время пластификаторы марок ДОФ и ДАФ-8 производятся на заводе «Синтез» в составе ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» непрерывным методом. Разработчиком процесса производства пластификаторов является Научно-исследовательский институт пластических масс (НИИПМ) г. Москва.

    Проект  производства пластификаторов на заводе «Синтез был разработан Новосибирским филиалом института «Гипропласт» и выдан в 1972 году. Производство введено в эксплуатацию в 1977 году для выпуска пластификатора марки ДАФ-789.

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

Рисунок 1 – Принципиальная схема производства ДОФ 

    С появлением сырьевых ресурсов по 2-этилгексанолу, а также с целью повторного использования в качестве сырья синтетических жирных кислот (СЖС) из оборотных спиртов, было принято решение об использовании данного отделения для производства пластификаторов ДОФ и ДАФ-8 на основе 2-этилгексанола, СЖС из оборотных спиртов соответственно.

    Применение  непрерывного процесса имеет ряд преимуществ: стабилизация качества эфира, снижение потерь сырья и расходных норм, сокращение числа обслуживающего персонала, повышение эффективности использования объёма аппаратов, автоматизация технологического процесса, улучшение условий труда.

    К недостаткам непрерывного способа  производства следует отнести увеличение продолжительности синтеза, увеличение объёма и усложнение конструкции реактора, т.е. увеличение капиталовложений и рост себестоимости продукта. Установки непрерывного действия сложнее и дороже установок периодического действия. Непрерывные процессы целесообразно применять в крупнотоннажных производствах. Поэтому, в настоящее время непрерывные процессы реализуются при получении наиболее распространённых пластификаторов на агрегатах мощностью 15 000 – 50 000 т/год и более.

    Результаты  сравнительного анализа проектов по производству ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора на Омском заводе «Пластмасс» и Стерлитамакском заводе «Авангард» приведены в таблице 6. Анализ показал, что повышение энерго- и ресурсоэкономичности производства может быть достигнуто модернизацией действующего оборудования и совершенствованием технологии производства. 

     Глава III. Совершенствование технологии производства ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора на заводе «Авангард»

    Одной из проблем в производстве сложноэфирных  пластификаторов является нейтрализация  эфира-сырца, которая заключается  в неполном использовании нейтрализующего агента (щелочи) и потери эфира со сточными водами, из-за неполной нейтрализации.

    Имеются многочисленные разработки процесса нейтрализации: для улучшения перемешивания  жидкостей в трубопровод помещают специальные вставки или винтовые насадки, смешивают эфир или нейтрализующий агент в трубопроводе перед подачей в нейтрализатор, но таким способом можно перемешивать только в условиях развитого турбулентного течения.

      Для интенсификации процесса нейтрализации  и уменьшения образования трудноразделимой эмульсии применяют капельную нейтрализацию, процесс проводят в распылительной колонне, однако при проведении капельной нейтрализации в распылительных колоннах противоток фаз в значительной степени нарушается.  

Таблица 6 – Результаты сравнительного анализа проектов производства ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора