Последовательность процесса получения сложноэфирных пластификаторов

Cодержание:

1. Последовательность процесса получения сложноэфирных пластификаторов

1.1 Синтез сложного эфира

1.2 Переодическая схема

1.3 Непрерывная схема

1.4 Синтез пластификаторов без катализатора

2.1 Синтез пластификаторов в присутствии амфотерных катализаторов

Принципиальная последовательность процесса получения сложноэфирных пластификаторов.

Принципиально весь процесс получения сложноэфирных пластификаторов можно описать отдельно, без непосредственной привязки к конкретному веществу, т.к. принципиальная технология как для ДОФ, так и для ДБФ и прочих весьма схожа.

Процесс получения пластификаторов

1) подготовка исходного сырья,

2) синтез эфира,

3) нейтрализация кислых компонентов,

4) промывка,

5) отгонка летучих веществ,

6) осветление,

7) фильтрация,

8) ректификация оборотных спиртов,

9) ректификация и упаривание сточных вод.

В зависимости от выбранной технологической схемы последовательность операций может изменяться, а некоторые стадии вообще исключаться из процесса.

Например, при синтезе диэфирных пластификаторов на амфотерных катализаторах исключены стадии промывки эфира-сырца и ректификации оборотного спирта, а при получении полиэфирных пластификаторов полипереэтерификацией отсутствуют стадии нейтрализации и промывки.

Синтез сложного эфира

Синтез пластификаторов можно осуществлять по периодической или непрерывной схеме.

Наибольшее распространение получил периодический способ, по которому вырабатывается практически весь марочный ассортимент пластификаторов.

По непрерывному способу получают фталаты, главным образом, ДОФ и смешанные диалкилфталаты, в отдельных случаях – дибутилфталат, а также фосфорсодержащие пластификаторы.

Достоинства периодического процесса

• возможность быстрого перевода на новую рецептуру,

• возможность получать широкий ассортимент пластификаторов,

• низкие капиталовложения.

• периодические установки часто применяют для отработки новых процессов, которые впоследствии заменяют реакторами непрерывного действия.

Достоинства непрерывного процесса

• позволяет стабилизировать качество эфира,

• снизить потери сырья и расходные нормы,

• сократить число обслуживающего персонала,

• повысить эффективность использования объема аппаратов,

• автоматизировать процесс и значительно улучшить условия труда.

Недостатки непрерывных производств

• потеря движущей силы процесса по сравнению с периодическим (достижение одинаковой степени превращения в непрерывном процессе требует больше времени, чем в периодическом);

• установки сложнее и дороже периодических, требуют оснащения большим числом приборов контроля и автоматического регулирования;

• высокие капиталовложения, большая материалоемкость.

Повышенные капитальные затраты окупаются быстрее при более высокой производительности. Поэтому непрерывные процессы целесообразно применять только в крупнотоннажных производствах (15 000-50 000 т/год и более).

КПД аппаратов непрерывного действия может быть существенно повышен за счет секционирования зоны реакции

• последовательно соединенных аппаратов с мешалками,

• колонны, разделенной на ряд секций,

• горизонтального реактора с внутренними перегородками.

• число реакторов в каскаде обычно составляет 4-6, а число секций в колонных аппаратах не превышает 10-12.

Технологические схемы получения диэфирных пластификаторов

1) с применением кислых катализаторов,

2) с применением амфотерных катализаторов,

3) в отсутствие катализатора.

Каждая из технологических схем характеризуется специфическим аппаратурным оформлением, различными режимами (температурой и давлением), различной последовательностью и числом операций очистки.

Качество целевого продукта и расходные нормы на сырье по всем трем способам примерно одинаковы, а чистота сырья в основном оказывает влияние в процессах с применением кислых катализаторов

Синтез пластификаторов в присутствии кислых катализаторов

Непосредственно процесс этерификации проводят при температуре 130-140°С. В качестве достоинств данного метода можно выделить: высокую скорость протекания процесса, высокий КПД в пересчете на энергозатраты, а также низкую стоимость катализатора.

Недостатки данного метода

• кислые катализаторы катализируют дегидратацию спиртов с образованием непредельных соединений, олефинов и других примесей;

• оборотные спирты перед возвращением в процесс приходится подвергать ректификации, при этом теряется часть спирта;

• требуется большое количество промывной воды для отмывки пластификатора от солей, образующихся при нейтрализации кислого катализатора, и непрореагировавшего моноэфира;

• потери спирта с промывными водами (для возвращения спирта в процесс сточные воды упаривают);

• включение стадий промывки эфира, ректификации спирта и упаривания сточных вод усложняет процесс, повышает его металлоемкость.

Окисляющее действие кислых катализаторов больше проявляется в начале процесса при контакте с исходной кислотой или ангидридом, поэтому катализатор вводят после образования моноэфира, что улучшает качество продукта и снижает дегидратацию спирта.

Синтез пластификаторов без катализатора

Достоинства

• отсутствует побочная дегидратация спирта, что позволяет многократно использовать спирты без специальной очистки;

• продукт высокого качества в отдельных случаях получается даже без применения сорбентов для осветления.

Недостатки

• высокая температура 200°С и давление порядка 6-8 кгс/см2, необходимость использовать пар высокого давления или органический высокотемпературный теплоноситель;

• низкая скорость реакции, степень превращения 95-97%;

• необходимость обработки серной кислотой солей, образующихся при нейтрализации, для выделения моноэфира, который уводят в рецикл;

• необходимость тщательной промывки моноэфира во избежание попадания серной кислоты в реакционную зону вместе с моноэфиром, что, учитывая высокую температуру, может привести к ухудшению цвета целевого продукта и качества оборотных спиртов.

Синтез пластификаторов в присутствии амфотерных катализаторов

Преимущества

• высокая скорость процесса и степень превращения 99,5%;

• возможность отсутствия стадии нейтрализации;

• повышение эффективности использования реакционного оборудования;

• отсутствие необходимости в рецикле непрореагировавшего моноэфира;

• реакцию дегидратации протекает без катализатора,спирты можно многократно использовать.

Недостатки

• для выделения амфотерных катализаторов (гидроокись алюминия) приходится осуществлять промежуточную фильтрацию реакционной массы;

• в случае применения соединений титана включать стадию их разложения до гидроксида титана, который может выпадать в осадок в гелеобразной или коллоидной форме, что затрудняет фильтрование.

Синтез без катализатора и в присутствии амфотерных катализаторов принципиально не отличается от синтеза на кислых катализаторах и может проводиться на том же оборудовании. Однако температуру повышают до 170- 250°С, т.к. при более низкой температуре амфотерные катализаторы не активны. Избыток используемого спирта возрастает примерно в 2 раза, чем при кислотной технологии.

При использовании тетрабутоксититанана на первых стадиях синтеза реакционная вода и вода, содержащаяся в сырье, в значительной степени гидролизует катализатор, снижая его активность. Поэтому процесс рекомендуется проводить в две стадии: вначале до глубины превращения моноэфира 0,6-0,7 без катализатора, а затем - в присутствии титансодержащего катализатора.