Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

пентаэритрит

.docx
Скачиваний:
71
Добавлен:
12.03.2016
Размер:
417.23 Кб
Скачать

Содержание

Введение

Пентаэритрит занимает особое место среди продуктов, получаемых из формальдегида. Впервые пентаэритрит (2,2-бис/оксиметил/-пропандиол-1,3) был синтезирован в 1891 году. В Советском Союзе технология промышленного производства пентаэритрита впервые была реализована в 1942 году на Новосибирском химическом заводе. В дальнейшем одновременно с постоянным развитием технологии производства пентаэритрита и повышением его качества наращивались и производственные мощности. До 1991 года на территории Советского Союза находилось в эксплуатации шесть заводов по производству пентаэритрита общей мощностью около 30 тыс. т/год:

  • ОАО «Химпласт» (г. Новосибирск) – производство пентаэритрита по так называемой «гипсовой технологии», мощностью 1,5 тыс. т/год.

  • ПО «Лакокраска» (г. Ярославль) - по «гипсовой технологии» производства, мощностью 1,5 тыс. т/год.

  • ОАО «Уральская химическая компания» (г. Нижний Тагил) - также по «гипсовой технологии» производства, мощностью 3 тыс. т/год.

  • Химический завод «Заря» (г. Рубежное, Украина) работал на смешанном Nа/Са-катализаторе конденсации альдегидов и обладал мощностью 3 тыс. т/год.

  • «Черкесское ХПО им. Цахилова» (г. Черкесск) первоначально было построено по так называемой «содовой» технологии, но при пуске эта технология оказалась неработоспособной и была переделана на «формиатную». Мощность производства составляла 10 тыс. т/год.

  • ОАО «Метафракс» (г. Губаха) первоначально тоже было построено по «содовой» технологии, но позднее была переделано на «формиатную». Мощность производства составляла 10 тыс. т/год.

В 1991 году ПО «Лакокраска» прекратило выпуск пентаэритрита, в 2001 году последовала остановка производства в ОАО «Химпласт», Черкесское ХПО им. Цахилова в 2004 году становило коммерческий выпуск пентаэритрита, а в 2005 году было остановлено производство пентаэритрита и на ОАО «Уральская химическая компания». Единственным производителем товарного пентаэритрита в России на данный момент является предприятие ОАО «Метафракс» (г. Губаха), которое позднее увеличило мощность производства до 20 тыс. т/год. Потребность же промышленности России в пентаэритрите на 2004 год составляла примерно 23-25 тыс. т/год и покрывалась поставками пентаэритрита из Украины, стран Западной Европы и Китая. Потребность в техническом пентаэритрите ежегодно растет и помимо этого существует также высокая потребность в высококачественном микронизированном пентаэритрите (с размером частиц 30-40 микрон), производство которого в России попросту отсутствует. Потребность в микронизированном пентаэритрите покрывается исключительно за счет импорта из Европы и Китая.

Физические свойства

Пентаэритрит – бесцветные кристаллы с температурой плавления 256-265,5°С (261-262°С), температурой кипения 276°С/4000Па, без запаха, со сладковатым вкусом. Плотность при 25°С=1399 кг/.

Энтальпия образовании пентаэритрита ∆Н=896 кДж/моль, энтальпия сгорания – 2767 кДж/моль, нижний предел взрываемости – 30 г/, температура самовоспламенения - 640°С.

Пентаэритрит малорастворим в большинстве органических растворителей. В 100 мл метанола при 25°С растворяется 0, 75 г пентаэритрита, в пиридине при 100°С – 3,7 г. Значительно выше растворимость в воде: при 15°С – 5,5 г, при 25°С – 7,1 г, при 100°С – 76,6 г.

Пентаэритрит, особенно технический, содержит значительное количество примесей. Основная примесь – дипентаэритрит – продукт конденсации двух молекул пентаэритрита:

2С(С

Дипентаэритрит, присутствуя в пентаэритрите, снижает температуру плавления последнего, образуя с ним при известных соотношениях (70% пентаэритрита и 30% дипентаэритрита) эвтектическую смесь, плавящуюся при 100°С. Дипентаэритрит плавится при 221°С. Технический пентаэритрит с температурой плавления 235°С содержит 10% дипентаэритрита.

Второй неизбежной примесью являются сахаристые вещества, содержание которых доходит до 0, 26%. Они образуются вследствие альдольной конденсации формальдегида в щелочной среде:

Третьей примесью являются смолы, придающие продукту желтоватую окраску. Из неорганических примесей в основном присутствует известь, которая обуславливает зольность продукта до 0,25%.

Химические свойства

По химическим свойствам пентаэритрит – типичный представитель многоатомных спиртов. Наибольшее практическое значение имеют его реакции с различными ацилирующими агентами: ангидридами и галогенгидридами карбоновых кислот, приводящие к образованию сложных эфиров. Широко используются реакции пентаэритрита с непредельными и эпоксисоединениями, при которых получаются простые эфиры с активными группировками. При нитровании пентаэритрита концентрированной азотной кислотой получает тетранитрат пентаэритрита (ТЭН) – мощное взрывчатое вещество. При взаимодействии пентаэритрита с концентрированной серной кислотой образуется тетрасульфат пентаэритрита: нитрование последнего приводит к ТЭНу или смешанному эфиру – динитросульфопентаэритриту.

Применение.

Пентаэритрит используется в качестве сырья для производства красок на основе алкидных смол, синтетических и полусинтетических масел и дополнений к маслам. Также пентаэритрит может быть использован для производства продуктов, основанных на натуральных смолах, самозатухающих материалов, антиоксидантов и ПВХ стабилизаторов, и пр.

Пентаэритрит применяется при производстве:

  • огнезащитных вспучивающихся (терморасширяющихся) лакокрасочных материалов: красок, лаков, пропиток и мастик;

  • пентафталевых лаков и эмалей;

  • полиуретановых красок;

  • полиграфических красок;

  • стабилизаторов и антиоксидантов для полимеров;

  • пластификаторов для поливинилхлорида (ПВХ);

  • в синтезе полиэфиров и алкидных лаков;

  • в качестве отвердителя для синтетических смол;

  • алкидных смол;

  • стабилизаторов и антиоксидантов полимеров;

  • синтетических смазочных масел;

  • термостабилизаторов и пламегасителей;

  • составов для текстильной промышленности;

  • тетранитропентаэритрита (ТЭН);

  • пентапласта;

  • в синтезе поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Производство ТЭНа.

Качество пентаэритрита влияет как на выход ТЭНа, так и на безопасность проведения процесса.

Большое содержание окисляющихся и сахаристых веществ в пентаэритрите вызывает во время получения азотнокислого эфира побочные реакции, в результате которых происходит повышение температуры. Внезапное сильное повышение температуры при этерификации пентаэритрита азотной кислотой может вызвать вспышку и даже взрыв, поэтому необходимо тщательно следить за тем, чтобы содержание побочных примесей не превосходило норм, предусмотренных техническими условиями.

Пентаэритрит, как сырье для получения ТЭНа, должен иметь температуру плавления не нижу 240°С и при пробной этерификации давать выход не менее 90% от теоретического.

Действием азотной кислоты пентаэритрит легко может быть превращен в эфир по реакции:

При этом концентрация азотной кислоты не должна быть ниже 80%. С повышением концентрации исходной азотной кислоты выход продукта увеличивается.

Технология производства

В производственной практике реализован «формиатный» процесс. В процессе синтеза пентаэритрита осуществляют порядка 10 стадий: собственно сам синтез пентаэритрита, удаление избыточного, удаление избыточного формальдегида из реакционного раствора, упаривание реакционного раствора, двойная перекристаллизация для получения товарного пентаэритрита, его сушка, переработка технического маточника.В основе стадии синтеза пентаэритрита лежит реакция конденсации ацетальдегида с формальдегидом в присутствии гидроксида натрия с последующей реакцией Канниццаро между формальдегидом и образовавшейся на предыдущей стадии пентаэритрозой. Из технического маточника, полученного в результате фильтрации технического продукта, после выделения остаточной органической массы, которая подвергается переработке и возвращению в процесс, образуется формиат натрия.

Описание процесса

В автоматически контролируемом периодическом реакторе разбавленный раствор пентаэритрита производится посредством программируемого дозирования реагентов при строгом контроле температуры и рН среды.

После полного удаления путем испарения и стриппинга непрореагировавшего избытка формальдегида пентаэритрит кристаллизуется и отделяется от маточной жидкости.

Сырые кристаллы очищаются перекристаллизацией, разделяясь на чистый пентаэритрит, технический пентаэритрит и суспензию пентаэритрита, последняя отправляется в хранилище, тогда как первые 2 продукта направляются на фасовку; богатый органикой раствор, называемый суспензией пентаэритрита, продается как есть или разрушается.

Из маточной жидкости после отделения кристаллов пентаэритрита фракционной кристаллизацией получают формиат натрия, который отправляется на склад и упаковку.

Маточная жидкость после выделения формиата натрия далее разделяется на различные растворы, которые возвращаются в технологический процесс, но небольшое количество дополнительно очищается и уничтожается (обычно сжиганием).

Значительное снижение операционных затрат может быть получено, если завод по производству пентаэритрита будет непосредственно связан с заводом по производству формальдегида (на металло-оксидных катализаторах)

Предполагается, что производство пентаэритрита будет размещено на наружной установке под крышей с частично установленными стенами. В отдельно стоящем маленьком здании, которое может быть связано с формальдегидной установкой, обустраивается операторская на втором этаже и электрической подстанцией на первом этаже. В том же помещении предусматривается помещение для маленькой лаборатории для проведения технологических анализов. Стадия фасовки и хранения продуктов обустраиваются в отдельно стоящем здании.

Заключение