Диоктилфталат (ДОФ)

Сокращения и другие названия: Бис (2-этилгексил) фталат, Ди-второктилфталат, DEHP, CAS 117-81-7

Тип полимера: полиэфиры

Диоктилфталат – это диоктиловый эфир о-фталевой кислоты с формулой С₂₄Н₃₈О₄, предназначенный для пластификации полимеров и виниловых смол при производстве линолеума, кожзаменителей, различной резинотехники, упаковочных пленок, изделий из ПВХ и т.д. Представляет из себя нерастворимую в воде, но хорошо растворимую в бензинах, хлороформе и эфирах бесцветную жидкость. ДОФ нашел наибольшее применение за счет своих свойств: отличная совместимость с ПВХ, низкая миграция из пластиката, минимальное взаимодействие с полимером при комнатной температуре, хорошая морозостойкость, высокие электроизолирующие свойства, доступность, технологичность, низкая стоимость, однако сам он является токсичным веществом 2 класса опасности, в связи с чем в настоящий момент область его применения с каждым днем все меньше и меньше.

Виды и свойства сортов диоктилфталата

В соответствии с ГОСТ 8728-88 выделены 3 сорта данного пластификатора со следующими свойствами

	Высший сорт ОКП 24 9321 0130	Первый сорт ОКП 24 9321 0140	Второй сорт ОКП 24 9321 0150
Внешний вид	Прозрачная жидкость без механических примесей
Цветность по платино-кобальтовой шкале, ед. Хазена, не более	40	100	200
Плотность при 20ºС	0,982-0,986
Кислотное число, мг КОН/г, не более	0,07	0,07	0,10
Число омыления, мг КОН/г	284-290
Температура вспышки, ºС, не менее	205
Температура воспламенения, ºС	205	205	205
Предельно-допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны, мг/м3	1,0
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом*см, не менее	1,0*1011
Массовая доля летучих веществ	0,1

Технологии производства диоктилфталата

Выделяют 2 основных варианта технологии производства - с использованием катализатора и безкатализаторную технологию. Во всех случаях в качестве сырья используется 2-этилгексанол (2-ЭГ) и фталевый ангидрид, либо терефталевая кислота, которую либо разлагают до ангидрида, либо же используют в чистом виде.

При производстве по безкатализаторному методу схема следующая: расплав фталевого ангидрида, свежий 2-ЭГ, оборотный 2-ЭГ и рециркулируемый моноэфир непрерывно подают в первый реактор каскада реакторов 4/1 с общим количеством реакторов в каскаде от 3 до 6. Для более быстрого растворения фталевого ангидрида спирт предварительно нагревают до температуры, близкой к температуре кипения. Мольное соотношение фталевого ангидрида к 2-этилгексанолу составляет 1 : 2,5, температура в эфиризаторах 185-205ºС. Отгоняемые из эфиризаторов пары воды и спирта через ректификационную колонну отводятся последовательно в холодильник и во флорентийский сосуд 7 для разделения на спирт и воду, после чего 2-ЭГ возвращается обратно в производственный цикл. Сырой же эфир из последнего аппарата каскада подается в колонну 10, в которой освобождается от основных избытков спиртов и передается в нейтрализатор 13, в котором нейтрализуется 5%-ным раствором гидроксида натрия. Затем его отделяют от водно-солевой фракции во флорентийском сосуде 14, которая по причине высокого содержания солей моноэфира в последствии подкисляется серной кислотой с образованием натриевой соли серной кислоты, которая применяется при регенерации моноэфира. Моноэфир дополнительно промывают водой для удаления следов серной кислоты и после отделения от водной фазы рециклизируют. Нейтральный эфир-сырец после промывки водой через флорентийский сосуд и подогреватель направляется на отдувочную тарельчатую колонну 21, в которой его обрабатывают острым перегретым паром для удаления остатков спирта и летучих примесей, которые в свою очередь после конденсации и охлаждения разделяются на спирт и воду. Спирт снова возвращается в процесс, а водный конденсат выводят из цикла в сточные воды. Для улучшения процесса возможно в первый реактор каскада вводить фталевый ангидрид и часть спирта в соотношении 1 : (0,8-1,2), а остальной спирт, необходимый для завершения синтеза, добавлять в следующие аппараты каскада. Для более полного выделения моноэфира из водно-солевой фракции рекомендуется добавлять к ней чистый 2-ЭГ, в таком случае при последующей декантации моноэфир переходит в спиртовой слой и вместе со спиртом возвращается в процесс. По мнению авторов данного метода за счет обработки водно-солевой фракции 2-ЭГ есть возможность исключить стадию промывки моноэфира водой после выделения. Не до конца прореагировавший моноэфир можно отделить от целевого продукта прямой отгонкой, причем при отгонке окисленного эфира от избыточного спирта по мере удаления спирта равновесие реакции смещается влево, и происходит обратное разложение продукта на 2-ЭГ и фталевый ангидрид, которые за счет более низкой чем у продукта температуры кипения отгоняются под вакуумом.

Схема непрерывного процесса получения ДОФ без катализатора

1 — сборник фталевого ангидрида;

2 — сборник 2-этилгексанола;

3 — подогреватель;

4 — аппараты каскада реакторов;

5 — ректификационная колонна;

6 — холодильник;

7 — флорентийский сосуд;

8 — сборник оборотного 2-этилгексанола;

9 — промежуточный сборник;

10 — отгонная колонна;

11 — конденсатор;

12 — промежуточный сборник;

13 — нейтрализатор;

14, 18, 19, 23 — флорентийские сосуды;

15 — аппарат для регенерации моноэфира;

16, 17 — промыватели;

20 — подогреватель;

21 — отдувочная колонна;

22 — конденсатор;

24 — осветлитель;

25 — сборник сорбентов;

26 — сборник суспензии;

27 — дисковый фильтр.

Технология производства ДОФ с применением катализаторов

Технология производства ДОФ с применением катализаторов работает с использованием алкилтитанового катализатора по периодическому циклу, в отличие от ранее рассмотренной непрерывной технологии. В данной схеме фталевый ангидрид и спирт непрерывно подают в эфиризатор 4, являющийся кубовым аппаратос с мешалкой. Сам процесс этерификации проводится без присутствия катализатора при температуре 180-190ºС и остаточном давлении 0,75-0,85 кгс/см². Выделяющиеся в процессе пары воды и спирта через ректификационную колонну 5 направляются в холодильник 6, где конденсируются и разделяются на 2-ЭГ, который затем возвращают в процесс, и воду, которая отводится в приемник 8. Из эфиризатора 4 реакционную массу с кислотным числом порядка 25-30 мг КОН/г непрерывно подают в верхнюю секцию девятисекционного эфиризатора колонного типа 9, в который одновременно из сборника 3 поступает катализатор этерификации. Температура по секциям постепенно повышается со 185-195°С до 200-210°С, при остаточном давлении равном 0,4 - 0,55 кгс/см². Выкипающий спирт возвращают в 1, 3 и 5 секции эфиризатора. Эфиризатор имеет дополнительную нижнюю секцию, отделенную от аппарата глухой перегородкой, и сообщающуюся с ним через гидрозатвор, в которой за счет понижения давления до 0,025-0,05 кгс/см² от эфира-сырца отгоняется основная масса избытков 2-ЭГ, который в качестве рецикла возвращается в эфиризатор 4. Оставшийся спирт отгоняют от эфира острым перегретым паром в отдувочной колонне 15 и направляют в сборник спиртов 2. Далее эфир-сырец с кислотным числом 0,3-0,5 мг КОН/г поступает в аппарат 18, работающий при атмосферном давлении при температуре 80-90°С, в который из сборника 19 непрерывно подается суспензия сорбентов в водном растворе соды. На второй стадии очистки в аппарате 20 поддерживается температура около 100°С. Сконденсированная вода возвращается в нейтрализатор 18. На данной ступени очистки одновременно протекают три процесса — нейтрализация кислых компонентов, разложение катализатора и осветление эфира-сырца, после чего в отгонном кубе 22 при 120-130°С и остаточном давлении 0,025-0,055 кгс/см² от эфира отгоняют воду, затем фильтруя его на дисковом фильтре. Целевой продукт собирают в сборнике 26, а шлам периодически сбрасывают в приемник 25.

Схема производства ДОФ на алкилтитановом катализаторе:

1 — сборник фталевого ангидрида;

2 — сборник 2-этилгексанола;

3 — сборник катализатора;

4 —эфиризатор 1-й ступени;

5 — ректификационная колонна;

6 — холодильник;

7, 12, 17 — флорентийские сосуды;

8 — приемник сточных вод;

9 — эфиризатор 2-й ступени;

10 — ректификационная колонна;

11 — холодильник;

13 — конденсатор;

14 — промежуточный сборник;

15 — отдувочная колонна;

16 — холодильник;

18, 20 - аппараты для нейтрализации, разложения катализатора и осветления;

19 — сборник суспензии сорбентов;

21 — конденсатор;

22 — отгонный куб;

23 — конденсатор;

24 — дисковый фильтр;

25 — приемник шлама;

26 — сборник целевого продукта.

Также существует технология получения ДОФ на сернокислотном катализаторе периодическим способом. Синтез проводится при 130-140°С с избытком спирта (20-40% по отношению к моноэфиру). Реакционная смесь нагревается до температуры реакции при атмосферном давлении или неглубоком вакууме, затем вакуум постепенно углубляют до 0,07-0,2 атм. Для ускорения разогрева реакционной массы и сокращения времени процесса в реактор загружается недостаточное количество 2-ЭГ, после образования моноэфира постепенно добавляется остальной спирт, и только после образования эфира вводится катализатор, за счет чего улучшается качество целевого продукта и снижается дегидратация оборотного спирта. Во избежание образования зон повышенной концентрации серной кислоты, ее быстро диспергируют за счет применения перфорированной подводящей трубки с большим числом отверстий, либо за счет подачи кислоты в зону повышенной турбулентности. Серная кислота легко взаимодействует со спиртом с образованием моноалкилсерной кислоты С₈Н₁₈OSO₃H. Для регенерации реакционного спирта перед нейтрализацией эфир обрабатывается водой при 80-90°С и близком к атмосферному давлении. Кислый алкилсульфат гидролизуется с образованием спирта и серной кислоты. Водную фазу, содержащую 90% серной кислоты нейтрализуют или возвращают в процесс. Нейтрализация и промывка проводится в одном кубовом аппарате с мешалкой и рубашкой для обогрева и охлаждения при 60-90°С и атмосферном давлении. Эфир-сырец и раствор щелочи или соды перемешивают, после отстаивания отделяют от водно-солевого слоя, затем добавляют воду для промывки (1 м³ на 1 т готового продукта), повторяя данную операцию дважды. Удаление летучих примесей проводят отгонкой под вакуумом. Для восстановления цветности готовый эфир пропускают через сорбент и далее фильтруют.