Раздел 55. Производство диэтилового эфира

Раздел 55 Производство диэтилового эфира

В данном разделе представлено описание производства диэтилового эфира, включая получение следующих веществ:

- эфир диэтиловый реактив квалификаций: ч., ч.д.а., х.ч., о.с.ч.;

- эфир этиловый (серный) марок ЭМСП, ЭНСП;

- лекарственные средства: эфир медицинский, эфир для наркоза стабилизированный.

Диэтиловый эфир (этоксиэтан, химическая формула C ₂H ₅-O-C ₂H ₅) применяется в медицине для наркоза, в промышленных целях в качестве растворителя, экстрагента, теплоносителя, реактива.

55.1 Описание технологических процессов, используемых в производстве диэтилового эфира

Диэтиловый эфир получают сернокислотным методом по реакции этерификации этилового спирта в присутствии серной кислоты с последующей очисткой химическими растворами. Процесс состоит из следующих стадий:

- приготовление этилсерной кислоты;

- получение и нейтрализация сырого эфира;

- ректификация эфира от воды и спирта;

- очистка эфира от примесей химическими растворами;

- осушка эфира твердым едким натром.

Принципиальная схема производства приведена на рисунке 55.1.

Рисунок 55.1 - Принципиальная схема производства диэтилового эфира

В эфиризатор передавливают серную кислоту из монжуса сжатым азотом и начинают слив спирта с контролем температуры. По окончании слива спирта смесь оставляют в эфиризаторе с периодическим перемешиванием для протекания реакции образования этилсерной кислоты.

Сырой эфир получают взаимодействием паров спирта, образующихся в спиртоиспарителе, с этилсерной кислотой в эфиризаторе и его дальнейшей нейтрализацией 1 % раствором едкого натрия в нейтрализаторе.

Получаемая после реакции эфирообразования смесь состоит из паров эфира, спирта и воды. Разделение данной смеси проводят на ректификационных колоннах.

Пары сырого эфира из нейтрализатора поступают в среднюю часть спиртовой колонны. Вода, как более труднокипящий компонент смеси, стекает в нижнюю часть колонны, смесь паров эфира и спирта поступает на дальнейшее разделение.

Смесь паров спирта и эфира после спиртовой колонны поступает в спиртовый дефлегматор, где часть их за счет охлаждения холодной водой конденсируется и в виде флегмы возвращается в спиртовую колонну. Для обеспечения нормальной эксплуатации оборудования температура отходящей воды после спиртового дефлегматора должна быть 55-60 °С.

Несконденсировавшиеся в спиртовом дефлегматоре пары спирта и эфира для дальнейшего разделения поступают в эфирную колонну. Получаемый после разделения на эфирной колонне спирт, проходя холодильник, поступает на эпруветку, которая служит для отбора проб получаемого спирта, для определения его крепости и реакции среды. Крепость спирта должна быть не менее 92,5 % объемных, реакция среды - нейтральной. При крепости 92,5 % и более спирт поступает в бак оборотного спирта, при крепости менее 92,5 % - в бак брака оборотного спирта.

Оборотный спирт из бака используют для переработки на стадиях приготовления этилсерной кислоты и получения сырого эфира.

Пары эфира из эфирной колонны поступают в эфирный дефлегматор, где часть их за счет охлаждения холодной водой конденсируется и в виде флегмы возвращается в эфирную колонну. Несконденсировавшиеся в эфирном дефлегматоре пары эфира проходят конденсатор-холодильник, холодильник и эпруветку, служащую для отбора проб получаемого эфира, для определения плотности, реакции среды и внешнего вида. Плотность эфира должна быть не более 0,718 г/см ³ при температуре 20 °С, реакция среды - нейтральной, цвет - бесцветный. При получении положительных результатов эфир направляют в бак непромытого эфира. При получении отрицательного результата испытания эфир переводят в бак брака эфира.

Брак эфира из бака или брак спирта из бака по мере их накопления насосом закачивают в напорный бак. При переработке некондиционного эфира и спирта продукт подают в переходное звено спиртовой колонны.

Химически очищенный эфир (ХО эфир) получают удалением имеющихся примесей из непромытого эфира при обработке водой с последующей очисткой химическими растворами: щелочным раствором перманганата калия; раствором тиосульфата натрия и водой. Промывку непромытого эфира водой проводят в реакторах химической очистки.

Оставшийся в реакторе после промывки водой эфир подвергают очистке щелочным раствором перманганата калия. Оставшийся в реакторе после очистки щелочным раствором перманганата калия эфир подвергают очистке раствором тиосульфата натрия. Оставшийся в реакторе после очистки раствором тиосульфата натрия эфир промывают водой.

Осушку химически очищенного эфира чешуированным едким натром проводят в осушителе. ХО эфир из бака насосом закачивают в напорный бак, откуда самотеком подают в нижнюю часть осушителя, внутри которого на металлической сетке помещен чешуированный едкий натр. На выходе из осушителя периодически отбирают пробу эфира для определения плотности и наличия альдегидов. При получении удовлетворительных результатов эфир направляют в хранитель эфира. При возрастании плотности прекращают подачу эфира в осушитель и производят восполнение чешуированного едкого натра.

Увлажненную щелочь сливают в бак отработанной щелочи. По мере загрязнения осушитель промывают, пропаривают, охлаждают и вновь заполняют свежим чешуированным едким натром.

Из хранителя эфир направляют на фасовку.

Отработанные растворы, образующиеся на стадии химической очистки эфиров, и отработанная щелочь, образующаяся при осушке эфиров, содержат примеси эфира, для удаления которых проводят регенерацию отработанных растворов.

Отработанные растворы в из сборника закачивают насосом в испаритель, в рубашку испарителя подают пар и начинают подогрев. Образующиеся в процессе подогрева пары эфира поступают в конденсатор-холодильник, в котором происходит конденсация паров, и образующийся эфир самотеком стекает в бак некондиционного эфира.

При достижении температуры в испарителе 80 °С подачу пара в рубашку и отгонку эфира заканчивают. Кубовый остаток, освобожденный от примеси эфира, сливают в канализацию.

По мере наполнения бака эфир насосом закачивают в напорный бак брака спирта и эфира для дальнейшей переработки на спиртовой колонне.

Отработанную щелочь в количестве из сборника закачивают насосом в испаритель, в рубашку испарителя подают пар и начинают подогрев. Образующиеся в процессе подогрева пары эфира поступают в конденсатор-холодильник, в котором происходит конденсация паров, и образующийся эфир самотеком стекает в бак некондиционного эфира. При достижении температуры в испарителе 80 °С подачу пара в рубашку и отгонку эфира заканчивают. Очищенную щелочь сливают в бак сбора очищенной щелочи.

Описание технологического процесса приведено в таблице 55.1, перечень основного оборудования - в таблице 55.2.

Таблица 55.1 - Описание технологического процесса производства диэтилового эфира

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Кислота серная Спирт этиловый	Приготовление этилсерной кислоты	Этилсерная кислота		Монжус Эфиризатор
Этилсерная кислота Спирт этиловый	Получение сырого эфира	Сырой эфир (50 % - эфир, 30 % - спирт, 20 % - вода)		Эфиризатор Спиртоиспаритель
Сырой эфир 1 %-ный раствор натра едкого	Нейтрализация сырого эфира	Сырой эфир Отработанная щелочь		Нейтрализатор Холодильник сырого эфира
Сырой эфир Отработанная щелочь	Ректификация сырого эфира	Непромытый эфир Оборотный спирт Фузельная вода		Ректификационные колонны: спиртовая и эфирная Дефлегматоры спиртовый и эфирный Конденсатор холодильник Холодильник
Непромытый эфир Вода питьевая	Промывка эфира водой	Отработанные растворы (вода, эфир непромытый) Эфир		Реактор химической очистки
Щелочной раствор перманганата калия Эфир	Очистка эфира щелочным раствором перманганата калия	Отработанные растворы (щелочной раствор перманганата калия, эфир непромытый) Эфир		Реактор химической очистки
Раствор тиосульфата натрия Эфир	Очистка эфира раствором тиосульфата натрия	Отработанные растворы (раствор тиосульфата натрия, эфир непромытый) Эфир		Реактор химической очистки
Вода питьевая Эфир	Промывка эфира водой	Химочищенный эфир (чда/ЭМ), отработанные растворы (вода, эфир непромытый): при получении марок ч.д.а., ЭМСП, ЭМ на стадию осушки и далее на упаковку при получении марок х.ч., ЭНСП. ЭНС на очистку щелочным раствором перманганата калия, очистку раствором тиосульфата натрия, промывку водой, осушку и далее на упаковку		Реактор химической очистки
Химочищенный эфир Натр едкий чешуированный	Осушка эфира химически очищенного	Эфир диэтиловый на упаковку Отработанная щелочь		Осушитель

Таблица 55.2 - Перечень основного технологического оборудования производства диэтилового эфира

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Спиртоиспаритель	Получение перегретых паров спирта	Сталь Х18Н10Т. Технические характеристики: Диаметр куба - 0,9 м Высота куба - 1,79 м Длина трубки кипятильника - 2 м Количество трубок - 266 шт. Диаметр трубки - 0,023 м
Эфиризатор	Приготовление этилсерной кислоты и получения паров сырого эфира	Стальной корпус, футерованный свинцом. Технические характеристики: Диаметр - 2200 мм Полная высота - 3448 мм Высота цилиндрической части - 2300 мм Рабочее давление - 0,035 МПа
Нейтрализатор	Нейтрализация паров серной кислоты из сырого эфира едким натром	Сталь Х18Н10Т. Технические характеристики: Высота - 1115 мм Диаметр - 700 мм Количество тарелок - 6 шт.
Колонна ректификационная (спиртовая)	Разделение паров спирта и эфира от воды	Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т. Технические характеристики: Высота - 12444 мм Диаметр - 1608 мм Количество тарелок - 48 шт. Число колпачков на тарелке - 108 шт. Шаг тарелок - 200 м Температура в кубовой части - 108 °С Температура в верхней части - 80 °С Рабочее давление - 0,04 МПа
Колонна ректификационная (эфирная)	Разделение паров эфира от спирта	Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т. Технические характеристики: Высота - 10834 мм Диаметр - 1608 мм Количество тарелок - 48 шт. Число колпачков на тарелке - 108 шт. Шаг тарелок - 200 мм Температура в кубовой части - 72-80 °С Температура в верхней части - 34-36 °С Рабочее давление - 0,5 кгс/см 2
Реактор химической очистки	Очистка эфира химическими растворами	Сталь Х18Н10Т, эмалированный внутри
Осушитель	Осушка эфира чешуйчатым едким натром	Длина - 1365 мм Диаметр - 608 мм Масса - 220 кг Давление рабочее: В рубашке - 3,0 кгс/см 2 В корпусе - 0,5 кгс/см 2

55.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при производстве диэтилового эфира

Показатели потребления материальных и энергетических ресурсов приведены в таблице 55.3.

Таблица 55.3 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве диэтилового эфира

Наименование	Единицы измерения	Расход на 1 т эфира диэтилового марок ч.д.а., ЭМСП, ЭМ		Расход на 1 т эфира диэтилового марок х.ч., ЭНСП, ЭНС
		Минимальный	Максимальный	Минимальный	Максимальный
Спирт этиловый денатурированный	дал/т	216	240	256	288
Кислота серная	кг/т	20,93	23,25	24,8	27,9
Натр едкий	кг/т	32,45	64,16	78,83	197,42
Калий марганцовокислый	кг/т	7	23,59	16	51
Натрия тиосульфат	кг/т	4	12,5	10	32
Вода питьевая	м 3/т	11,48	12,75	13,6	15,3
Пар	Гкал/т	16,94	17,5	19,04	20,72
Вода техническая	м 3/т	249,75	277,5	296	333
Электроэнергия		374	401	419	455

Выбросы в атмосферу при производстве диэтилового эфира приведены в таблице 55.4.

Таблица 55.4 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве диэтилового эфира

Наименование загрязняющего вещества	Метод очистки, обработки, повторного использования	Масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на 1 т продукции, кг/т
		Диапазон		Среднее значение
		Минимальное значение	Максимальное значение
Азота диоксид	-	0,0028	0,019	0,011
Азота оксид	-	0,00044	0,0030	0,0017
Марганец и его соединения	-	0,00094	0,0018	0,0013
Серы диоксид	-	0,00064	0,0039	0,0022
Углерода оксид	-	0,060	0,30	0,18
Фториды газообразные (гидрофторид, кремний тетрафторид) (в пересчете на фтор)	-	0,00021	0,00069	0,00045
Спирт этиловый	-	4,07	4,24	4,15
Диэтиловый эфир	-	21,3	22,2	21,7
Бензин (нефтяной, малосернистый в пересчете на углерод)	-	0,011	0,044	0,027
Керосин	-	0,00057	0,0059	0,0032
Дижелезо триоксид (железа оксид)	-	0,0053	0,041	0,023
Натрий гидроксид (Натрия гидроокись, натр едкий, сода каустическая)	-	-	0,0085	-
Пыль абразивная (Корунд белый, Монокорунд)	-	-	0,022	-
Углерод (Сажа)	-	0,00021	0,0015	0,00084

При производстве диэтилового эфира сбросы в водные объекты отсутствуют. Сточные воды передаются сторонней организации.

Отходы производства диэтилового эфира приведены в таблице 55.5.

Таблица 55.5 - Отходы, образующиеся при производстве диэтилового эфира

Наименование	Класс опасности	Источник образования	Способ утилизации, обезвреживания, размещения	Масса образующихся отходов производства в расчете на 1 т продукции, кг/т
				Диапазон		Среднее значение
				Минимальное значение	Максимальное значение
Отходы полиэтиленовой тары незагрязненной (колпачки полиэтиленовые, пробки полиэтиленовые)	V	Упаковка готовой продукции	Передача сторонней организации	0,16	0,20	0,18
Отходы пленки, полиэтилена и изделий из неё незагрязненные (термоусадочная пленка)	V	Упаковка готовой продукции	Передача сторонней организации	8,18	10,08	9,35
Лом и отходы стальных изделий незагрязненные (бочки, барабаны)	V	Распаковка (растаривание) используемых сырья и материалов	Передача сторонней организации	2,38	2,94	2,73
Бой стекла	V	Упаковка готовой продукции	Передача сторонней организации	1,45	5,29	3,39
Лампы накаливания, утратившие потребительские свойства	V	Освещение производственных помещений	Передача сторонней организации	0,22	0,55	0,38
Стружка черных металлов несортированная незагрязненная	V	Металлообработка	Передача сторонней организации	0,034	0,042	0,039
Абразивные круги отработанные, лом отработанных абразивных кругов	V	Металлообработка	Передача сторонней организации	0,11	0,14	0,13
Лампы ртутные, ртутно-кварцевые, люминисцентные, утратившие потребительские свойства	I	Освещение производственных помещений	Передача сторонней организации	0,15	0,19	0,18
Аккумуляторы свинцовые отработанные неповрежденные, с электролитом	II	Обслуживание и ремонт транспортных средств	Передача сторонней организации	0,46	0,57	0,53
Отходы минеральных масел моторных	III	Замена масел при эксплуатации автотранспорта и спецтехнике	Передача сторонней организации	0,094	0,12	0,11
Отходы минеральных масел трансмиссионных	III	Замена масел при эксплуатации машин	Передача сторонней организации	0,017	0,021	0,020
Обтирочный материал, загрязненный нефтью или нефтепродуктами (содержание нефти или нефтепродуктов 15 % и более)	III	Обслуживание машин и оборудования	-	3,09	3,82	3,53
Сальниковая набивка асбесто-графитовая, промасленная (содержание масла 15 % и более)	III	Обслуживание машин и оборудования	Передача сторонней организации	1,07	1,32	1,22
Шины пневматические автомобильные отработанные	IV	Замена изношенных шин	Передача сторонней организации	0,24	0,30	0,27
Мусор от офисных и бытовых помещений организаций несортированный (исключая крупногабаритный)	IV	Жизнедеятельность сотрудников предприятия	Передача сторонней организации	14,93	18,40	17,06
Смет с территории предприятия малоопасный	IV	Уборка территории предприятия	Передача сторонней организации	33,42	41,16	38,16
Пыль (порошок) абразивная от шлифования черных металлов с содержанием металлов менее 50 %	IV	Металлообработка	Передача сторонней организации	0,77	0,95	0,88
Остатки и огарки стальных сварочных электродов	V	Проведение ремонтных работ	Передача сторонней организации	0,43	0,55	0,49