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

На правах рукописи

Абдрахманова Лилия Карамовна

АНАЛИЗ ПРОЕКТОВ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ДИ(2-ЭТИЛГЕКСИЛ)ФТАЛАТНОГО ПЛАСТИФИКАТОРА ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА

02.00.13 – Нефтехимия

07.00.10 – История науки и техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой

степени кандидата технических наук

Уфа 2009

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте малотоннажных химических продуктов и реактивов Уфимского государственного нефтяного технического университета

Научные руководители:	доктор химических наук, профессор
	Рахманкулов Дилюс Лутфуллич
	доктор технических наук
	Аминова Гулия Карамовна.
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, доцент
	Зенцов Вячеслав Николаевич;
	кандидат технических наук
	Нафикова Раиля Фоатовна.
Ведущая организация:	Башкирский государственный университет.

Защита диссертации состоится 30 июня 2009 г. в _____ на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.01 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного технического нефтяного университета.

Автореферат разослан «___»__________ 2009 г.

Ученый секретарь совета Сыркин А.М.

Актуальность темы.

Одним из базовых крупнотоннажных полимеров является поливинилхлорид, занимающий по объёмам мирового производства второе место после полиэтилена. Поливинилхлорид – сырьё для выпуска пластмасс, используемых для производства синтетических волокон, электроизоляционных материалов, химически стойких материалов для защиты от коррозии. В настоящее время поливинилхлорид широко используется для производства строительных материалов, в частности оконных профилей, линолеума, труб, упаковки, применяется в обувной промышленности. Мировое производство поливинилхлорида в настоящее время приближается к 45 млн. т, причем высокие темпы роста выпуска продукта наблюдаются, прежде всего, в Китае, Тайване, Сингапуре, Таиланде, республике Корея. Абсолютные объемы производства в каждой из этих стран превысили величину в 1 млн.т. В России поливинилхлорид производится на девяти предприятиях, расположенных в Центральном, Южном, Приволжском и Сибирском федеральных округах.

Одной из причин быстрого роста производства поливинилхлорида является его способность к модификации свойств, за счёт введения при переработке специальных добавок. В качестве пластификаторов применяются различные классы химических соединений. Около 90% производимых пластификаторов относятся к группе сложноэфирных. Доминирующую часть этой группы составляют эфиры фталевой кислоты: фталаты занимают более 80% рынка. В качестве стандартного пластификатора, который используется как эталон при оценке пластифицирующего действия различных веществ, принят наиболее распространённый ди(2-этилгексил)фталатный пластификатор.

Инновационным направлением развития производства пластификаторов в настоящее время является модернизация действующего оборудования с целью увеличения производства, совершенствование технологии с целью улучшения качества продукта, перевод производства на доступное нефтехимическое сырьё с целью снижения себестоимости.

В связи с этим сравнительный анализ проектов производства пластификаторов и разработка рекомендаций по совершенствованию технологий является крайне важной и актуальной задачей.

Целью работы является сравнительный анализ проектов производства и разработка рекомендаций по усовершенствованию способа очистки ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора. В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

• анализ производства поливинилхлорида – одного из основных крупнотоннажных продуктов нефтехимии;
• сравнительный анализ и оценка проектов производства ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора поливинилхлорида;
• анализ методов интенсификации процесса нейтрализации эфира-сырца;
• совершенствование способов очистки ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора.

Научная новизна работы. Исследовано современное состояние и перспективы развития производства одного из базовых крупнотоннажных продуктов нефтехимии – поливинилхлорида.

Впервые проведён сравнительный анализ и оценка проектов производства ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора поливинилхлорида.

Изучены основные моменты реконструкции производства ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора. Выявлено, что интенсификация процесса и улучшение качества пластификатора достигается за счет принципиального изменения условий ввода и времени подачи катализатора, использования в качестве нейтрализующего агента гашеной извести и установки инжектора.

Впервые исследованы методы очистки ди(2-этилгексил)фталатного (ДОФ) пластификатора и предложен усовершенствованный способ очистки от окрашивающих примесей водным раствором гипохлорита натрия.

Практическая значимость работы. Материалы диссертационного исследования использованы при совершенствовании методов очистки ди(2-этилгексил)фталатного пластификатора водным раствором гипохлорита натрия на Стерлитамакском заводе «Авангард».

Результаты диссертационного исследования используются при проведении лекционных и семинарских занятий по общетехническим и специальным дисциплинам нефтехимического профиля для студентов технологического факультета Уфимского государственного нефтяного технического университета специальностей 240401 «Химическая технология органических веществ» и 240403 «Химическая технология природных энергоносителей и углеводородных материалов».

Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования были представлены в материалах Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (г. Уфа, 2008 г.), XXI Международной научной конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (г. Уфа, 2008 г.), консультационно-методического семинара «Промышленная безопасность аммиачных холодильных установок» (г. Уфа, 2008 г.) и Межвузовской конференции студентов, аспирантов и молодых учёных в рамках 59 студенческой конференции УГНТУ (г. Уфа, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 публикаций, в том числе две статьи опубликованы в ведущих рецензируемых журналах в соответствии с перечнем ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура диссертации. Работа изложена на 147 страницах машинописного текста и состоит из введения, трёх глав, включая 28 таблиц и 29 рисунков, и списка литературы из 127 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА I. Современное состояние и перспективы развития производства поливинилхлорида

Одной из основных базовых отраслей химической индустрии является производство поливинилхлорида (ПВХ), который во многом определяет уровень развития химического и народнохозяйственного комплекса в целом. Поливинилхлорид по объемам производства в мире занимает второе место среди полимеров, уступая только полиэтилену. По данным компании Harriman Chemsult Ltd, мировые мощности по производству ПВХ в период с 2000 года по 2006 год выросли с 30 млн. тонн до 40 млн. тонн в год, в 2007 году они составили более 45 млн. тонн, а к 2010 году ожидается рост до 60 млн. тонн.

История возникновения и развития производства ПВХ своими корнями уходит в далёкое прошлое. В 1835 году Анри Виктор Ренью обратил внимание на то, что полученный им винилхлорид под действием света превращается в порошок. В 1912 году Фриц Клатте предложил использовать фотополимеризацию как промышленный способ получения поливинилхлорида и в 1913 году получил первый патент на его промышленное производство.

Производство ПВХ в промышленном масштабе началось в Германии в 1930 годы. В это же время успешные разработки в этой области были проведены в США, Англии и России. В 1812 году русским учёным И.И. Остромысленским из хлорвинила был получен поливинилхлорид. Первое его производство в России было организовано в 1918 году. После принятия в 1958 году постановления ЦК КПСС «Об ускоренном развитии химической промышленности» было организовано производство поливинилхлорида на Новомосковском ПО «Азот», Калужском ПО «Хлорвинил», Волгоградском ПО «Каустик». В 1976-1980 гг. начато производство поливинилхлорида на Первомайском химическом заводе.

Поливинилхлорид в России производятся на девяти предприятиях, расположенных в Центральном, Южном, Приволжском и Сибирском федеральных округах. Более 80% всего производства обеспечили три предприятия – «Саянскхимпласт» (40,4%), ЗАО «Каустик» (Стерлитамак, 28,3%) и волгоградский «Пласткард» (13,8%). Все остальные производители – «СИБУР-Нефтехим», «Химпром-Усолье», волгоградский «Химпром», «Новомосковский азот» – вместе произвели около 17% всего российского производства. Данные об объемах производства и планах по расширения на 2005-10 гг. приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Объемы производства ПВХ и планы по расширению, 2005-10 гг.

Компании	Российское производство, тыс. тонн
	2005г.	План 2010 г.
Саянскхимпласт (г. Саянск Иркутская область)	240,6	400,0
Каустик (г. Стерлитамак Республика Башкортостан)	160,0	450,0 – 600,0
Пласткард (г. Волгоград)	75,6	120,0 – 400,0
Сибур-Нефтехим (г. Дзержинск Нижегородская область)	33,6	200,0 – 400,0
Новомосковский Азот (г. Новомосковск Тульская область)	18,0	18,0
Нижнекамскнефтехим (г. Нижнекамса Республика Татарстан)	0	120,0
ИТОГО	528,0	Около 1200,0

В настоящее время поливинилхлорид стал самым массовым материалом для изготовления труб, оконных профилей, покрытий для пола, плёнок, кабельной изоляции, строительных материалов, химически стойких материалов для защиты от коррозии и множества других изделий. Основные потребители поливинилхлорида – строительство (50-69%), производство тары и упаковки (18%), кабельная промышленность (10%). Положительным отличием, характеризующим ситуацию последних лет, является увеличение количества производителей кабельного ПВХ пластиката, производственные мощности которых значительно превышают объемы потребностей кабельных заводов России.

Наращивание общемировых мощностей производства ПВХ происходит в основном в странах Юго-Восточной Азии. По прогнозам Harriman Chemsult Ltd к 2010 году 74% от всех мировых мощностей по производству ПВХ будут составлять производственные мощности стран Азии, включая Китай. Российский рынок поливинилхлорида можно считать активно и динамично развивающимся.

Данные о потреблении и производстве приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Прогноз потребления и производства ПВХ в России в 2003-10 гг.

Показатель	Годы
	2003	2005	2007	2009	2010
Производство ПВХ-С, тыс. тонн	505	528	550	890	1200
Импорт ПВХ-С, тыс. тонн	52	117	260	130	-50
Дефицит, %	9	19	32	13	-5
Темпы роста, %	8		12 – 14

Столь существенная доля импорта на российском рынке подтверждает тот факт, что спрос на ПВХ опережает предложение, и падения спроса в ближайшее время не ожидается.

В связи с чем, российским производителям в ближайшие годы необходимо решить две главные задачи. Введение новых мощностей по производству ПВХ в валовом объеме 280-300тыс.тн. и повышение конкурентоспособности ПВХ российского производства по качеству, ассортименту выпускаемых марок (под конкретные сферы переработки) и цене. Планы по расширению производства имеют практически все производители ПВХ, за исключением, Новомосковского Азота (Тульская область).

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.

№ п/п	Месторасположение производства	Мощность, тыс. тонн
		1985г.	1990г.	1995г.	2000г.	2005г.
1	ОАО «Кусковский хим. завод» г. Москва	26,64	26,64	26,64	26,64	-
2	ОАО «Уралхимпласт» г. Нижний Тагил	73,81	73,81	53, 00	53, 00	53, 00
3	ОАО «Химпласт» г. Новосибирск	29,10	29,10	29,10	19,10	19,10
4	ОАО «Заря» г. Дэержинск	15,00	15,00	15,00	15,00	15,00
5	ОАО «Химпром» г. Кемерова	-	2,00	2,00	-	-
6	Рошальский химкомбинат	30,00	30,00	30,00	30,00	30,00
7	ОАО«Салаватнефтеоргсинтез»	30,00	40,00	40,00	40,00	40,00
8	ФГУП «Авангард» г. Стерлитамак	30,00	30,00	-	-	-
9	ОАО «Ангарскнефтеоргсинтез»	30,00	30,00	-	-	-
10	ПО «Краситель» г. Рубежное	20,00	25,00	25,00	25,00	25,00
11	ОАО «Камтекс» г. Пермь	-	30,00	30,00	30,00	30,00
12	Завод «Заря» г. Рубежное	5,00	5,00	-	-	-
13	ОАО «Химпром» г. Новочебоксарск	3,20	3,20	3,20	3,20	3,20
14	ПО «Куйбышевфосфор»	7,10	7,10	-	-	-
15	ПО «Химпром» г. Павлодар	-	5,00	5,00	5,00	5,00
16	ОАО «Химпром» г. Волгоград	10,00	10,00	10,00	10,00	10,00