Раздел 32. Производство оксиалкилированной продукции: синтанолов, полиэтиленгликолей, метоксиполиэтиленгликолей

Раздел 32 Производство оксиалкилированной продукции: синтанолов, полиэтиленгликолей, метоксиполиэтиленгликолей

Синтанолы (оксиэтилированные жирные спирты) применяют в бытовой химии и косметике в качестве неионогенного ПАВ.

Полиэтиленгликоли (ПЭГ) применяют в производстве мягких лекарственных форм, косметики; в качестве эмульгаторов, диспергаторов, антистатиков в текстильной и кожевенной промышленности; в качестве пластификаторов в целлюлозно-бумажной промышленности; в качестве компонентов смазочно-охлаждающих жидкостей; в производстве полиуретанов; в качестве растворителей и добавок в лаках и красках; в производстве вискозы, керамики, резинотехнических изделий.

Метоксиполиэтиленгликоли (МПЭГ) применяют в фармацевтической, косметической и парфюмерной отраслях, в лакокрасочной, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности как связующее вещество, сольвент, разбавитель, смазывающее вещество, основа для кремов и мазей.

Оксиалкилированную продукцию получают оксиалкилированием нуклеофильных соединений (первичных жирных спиртов различных фракций, синтетических жирных кислот, карбоновые кислоты, аминов и т.д.), этиленгликоля, диэтиленгликоля и др. при щелочном или кислотном катализе с последующей нейтрализацией полученного продукта уксусной кислотой или щёлочью в зависимости от исходного катализатора.

32.1 Описание технологических процессов, используемых в производстве синтанолов, полиэтиленгликолей, метоксиполиэтиленгликолей

Процесс получения оксиалкилированных продуктов включает в себя следующие последовательно протекающие стадии:

- образование каталитического комплекса, инициирование катализированной реакционной массы, оксиалкилирование инициированной реакционной массы;

- нейтрализация готового продукта.

Основной побочной реакцией оксиалкилирования является реакция образования низкомолекулярных оксиалкилированных соединений воды (полиэтиленгликолей, полипропиленгликолей или полиэтиленоксидов) ввиду того, что исходное сырье и катализатор в определенных количествах содержит воду. В то же время, данная реакция может являться основной при производстве тех же полиэтиленгликолей (полиэтиленоксидов) или полипропиленгликолей, т.е. вода может использоваться в качестве стартового вещества.

Принципиальная схема производства синтанолов, полиэтиленгликолей, метоксиполиэтиленгликолей приведена на рисунке 32.1.

В качестве сырья при производстве синтанолов используют высшие жирные спирты (ВЖС) различных фракций и окись этилена. В качестве сырья при производстве полиэтиленгликолей (ПЭГов) используют моноэтиленгликоль или диэтиленгликоль и окись этилена. Для производства ПЭГов более высокой молекулярной массы допускается использование ПЭГов более низкой молекулярной массы. При выпуске метоксиполиэтиленгликолей (МПЭГ) используют метилкарбитол (МК) или метанол и окись этилена.

Рисунок 32.1 - Принципиальная схема производства синтанолов, полиэтиленгликолей, метоксиполиэтиленгликолей

В качестве катализатора используют водный раствор гидроокиси калия с массовой долей основного вещества 46-49 %. В процессе получения МПЭГов в качестве катализатора используют 30 %-й раствор метилата натрия в метаноле.

Основная реакция является экзотермической и сопровождается выделением большого количества тепла.

В качестве нейтрализатора используют уксусную кислоту (УК).

Сырье, подлежащее оксиалкилированию, подают в реакторы (или предреактор). Во избежание образования взрывоопасных смесей паров принимаемого сырья с кислородом воздуха реактор оксиэтилирования в момент приема сырья находится под избыточным давлением азота ("азотной подушкой"). При достижении заданной температуры преднагрева начинают загрузку катализатора. Загрузку катализатора осуществляют в сырье, находящееся на циркуляции, что обеспечивает равномерное распределение катализатора по всему объему загруженного сырья. Одновременно с циркуляцией и вводом катализатора осуществляют нагрев катализированной массы до температуры дегидратации. После этого процесс переходит в стадию дегидратации. При производстве продуктов МПЭГ дегидратация катализированного сырья не проводится. Процесс переходит на стадию подготовки. На стадии подготовки в реакторе создается избыточное давление азота ("азотная подушка"). При достижении обезвоженным катализированным сырьем температуры подготовки процесс переходит на стадию предреакции. Далее в реактор подается необходимое количество ОЭ. Подача ОЭ осуществляется до подъема давления в реакторе. После этого процесс переходит в стадию индукции. Происходит инициирование катализированного сырья с ОЭ, сопровождающееся снижением давления внутри реактора. Реакция взаимодействия обезвоженного катализированного сырья с ОЭ является экзотермической и сопровождается выделением большого количества тепла. После окончания стадии индукции процесс переходит на стадию реакции, далее - стадию выдержки. На стадии выдержки происходит поглощение остаточной ОЭ. По истечении заданного времени выдержки и снижении давления в реакторе до заданного давления выдержки технологический процесс переходит на стадию дегазации. На стадии дегазации осуществляют сброс оставшейся в реакторе и не вступившей в реакцию ОЭ через колонну улавливания сдувок с одновременной остановкой насоса для снижения уноса продукта реакции. После дегазации продукт передают в нейтрализатор. Далее продукт охлаждают и направляют на стацию выгрузки. При производстве синтанолов, низкомолекулярных ПЭГов, МПЭГов выгрузку готового продукта производят в товарно-сырьевой парк, в емкости, в танк-контейнеры. При производстве твердых синтанолов, высокомолекулярных ПЭГов оксиэтилированный продукт подают на установку кристаллизации.

Описание технологического процесса приведено в таблице 32.1, перечень основного оборудования - в таблице 32.2, перечень природоохранного оборудования - в таблице 32.3.

Таблица 32.1 - Описание технологического процесса производства синтанолов, полиэтиленгликолей, метоксиполиэтиленгликолей

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
Сырье (ВЖС, ДЭГ, МЭГ др.) Окись этилена Катализатор	Синтез	Реакционная масса	Сточные воды на сжигание Газовые выбросы	Реактор	Колонна улавливания сдувок
Реакционная масса Уксусная кислота	Нейтрализация	Готовый оксиалкилированный продукт Оксиалкилированный продукт на стадию кристаллизации	Газовые Выбросы	Нейтрализатор	Колонна улавливания сдувок
Оксиалкилированный продукт	Кристаллизация	Готовый твердый продукт	Выбросы	Кристаллизатор

Таблица 32.2 - Перечень основного технологического оборудования производства синтанолов, полиэтиленгликолей, метоксиполиэтиленгликолей

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Реакторы оксиэтилирования	Оксиэтилирование реакционной массы	Диаметр - 1200-1650 мм Длина - 3250-13669 мм
Нейтрализаторы	Нейтрализация готового продукта	Объем 10-40 м 3 Высота - 3945-8430 мм
Станок чешуирования	Чешуирование готовой продукции	Производительность - 500 кг/час
Кристаллизатор	Кристаллизация готовой продукции	Производительность - 950-2000 кг/час

Таблица 32.3 - Перечень природоохранного оборудования производства синтанолов, полиэтиленгликолей, метоксиполиэтиленгликолей

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики природоохранного оборудования
Циклонный реактор	Сжигание сточных вод	Диаметр - 2500 мм Высота - 7000 мм
Скруббер Вентури	Очистка дымовых газов, упаривание	Диаметр - 800 мм Высота - 5700 мм
Колонна улавливания отработанных газов	Очистка отработанных газов	Диаметр - 1800 мм Высота - 7500 мм

32.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при производстве синтанолов, полиэтиленгликолей, метоксиполиэтиленгликолей

Показатели потребления материальных и энергетических ресурсов приведены в таблице 32.4.

Таблица 32.4 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве синтанолов, полиэтиленгликолей, метоксиполиэтиленгликолей

Наименование	Единицы измерения	Расход на 1 т продукции
		Минимальный	Максимальный
Окись этилена	кг/т	180,6	996,0
Высшие жирные спирты	кг/т	169,0	825,4
МЭГ, ДЭГ	кг/т	135	550
Метанол, метилкарбитол	кг/т	24	245
Электроэнергия		39	145
Пар	Гкал/т	0,01	0,7
Газ природный на установку термического обезвреживания сточных вод производства оксиалкилированных и сульфированных продуктов	куб. м/т *	-	16,7
* Расход на тонну оксиалкилированных и сульфированных продуктов.

Выбросы в атмосферу при производстве синтанолов, полиэтиленгликолей, метоксиполиэтиленгликолей приведены в таблице 32.5.

Таблица 32.5 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве синтанолов, полиэтиленгликолей, метоксиполиэтиленгликолей

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
Спирт метиловый	-	-	0,000010	-
Кислота уксусная		-	0,016	-
Пропилена окись		-	0,0066	-
Этилена окись	Сорбционная (химическая) очистка	-	0,013	-
Диэтиленгликоль	-	-	0,00010	-
Полиоксиэтиленгликолевые эфиры ВЖС (препарат ОС-20)		-	0,004	-
ПЭГ-6000		-	0,007	-
Спирты С7-С11		-	0,0002	-
Азота диоксид *	Мокрая очистка	-	0,076	-
Азота оксид *		-	0,012	-
Карбонат натрия (динатрий карбонат) *		-	0,036	-
Углерода оксид *		-	0,193	-
Динатрий сульфат *		-	0,027	-
* Выбросы с установки термического обезвреживания сточных вод производств оксиалкилированной и сульфированной продукции (на тонну оксиалкилированных и сульфированных продуктов).

Технологические сточные воды производства оксиалкилированной продукции сбрасывают в централизованную систему водоотведения и в составе общего потока сточных вод предприятия отводят на городские сооружения биологической очистки. Концентрированные органосодержащие сточные воды направляют на установку термического обезвреживания сточных вод предприятия.

При производстве оксиалкилированной продукции отходы не образуются.