14. Возможности замены продукта другими материалами.
В основной области применения - получении полиэтилентерефталата, ДМТ может быть заменен терефталевой кислотой ("сорт для волокна").
15. Экспертный прогноз
Дальнейшее усовершенствование процессов получения ДМТ должно пойти прежде всего по пути создания энерготехнологических схем; снижения расходных показателей по сырью; регенерации катализатора; более полного извлечения целевых продуктов из остатков; усовершенствования аппаратуры, систем автоматизации и управления.
В производстве ДМТ в настоящее время разработаны схемы использования вторичного пара на стадиях окисления смеси п-ксилола и метилового эфира п-толуиловой кислоты, тепла от сжигания отходов производства, а также энергии сжатых газов после реакторов. Абгазы после прохождения конденсаторов направляются на турбину, передающую крутящий момент на электродинамомашину и далее на привод компрессора для сжатия воздуха.
В случае поступления в производство пара высоких параметров его энергию используют для привода компрессоров и насосов высокого давления, а отработанный пар направляют на технологические нужды.
Кубовые остатки производства ДМТ после извлечения из них кобальт-марганцевого катализатора используют в качестве топлива для печей сжигания. Применение высокопроизводительных котлов-утилизаторов на установках сжигания дает возможность дополнительно вырабатывать пар. Использованиеэнерготехнологических процессов позволяет экономить до 50 - 60% энергии.
Повышение выхода целевого продукта ведется в направлении поиска более эффективных каталитических систем для окисления и этерификации и разработки способов расщепления высокомолекулярных ароматических соединений до целевого продукта; установления оптимальных технологических параметров; снижения расходных коэффициентов.
Существенное значение в улучшении технико-экономических показателей имеет более полное извлечение побочных продуктов и изыскание путей их рационального использования. Так, фракции ДМТ - ДМИ можно применить для получения полиоксадиазолов, а метилбензоат - как консервант.
В связи с увеличением мощностей по производству ДМТ вопрос регенерации катализатора приобрел особую актуальность по двум причинам: во-первых, нужно понизить потребление дефицитного кобальта, во-вторых, - ограничить вредные выбросы в окружающую среду, количество которых возрастает по мере роста объемов производства ДМТ. В связи с этим усилия исследователей и производственников за последние 10 лет направлены на разработку процесса регенерации кобальт-марганцевого катализатора, технология которого определяется составом остатка, содержащего катализатор.
Фирма «Dunarnit Nobel» (Германия) разработала процесс регенерации кобальт-марганцевого катализатора, который позволяет понизить расход ацетатов кобальта и марганца в 8 - 10 раз. Дополнительное извлечение ДМТ из остатков осуществляется путем метанолиза и термолиза.
Использование процессов метанолиза или термолиза позволяет из побочных высокомолекулярных продуктов реакции окисления получить дополнительное количество ДМТ. В перспективе при оптимальных технологических параметрах следует ожидать повышения выхода целевого продукта до 91 - 92% на используемый п-ксилол.
Одним из важнейших путей повышения эффективности процесса окисления смеси п-ксилола и метилового эфира п-толуиловой кислоты является применение крупнотоннажных реакторов окисления. При этом особое внимание должно быть уделено разработке узлов газораспределения, обеспечивающих максимальную поверхность контакта фаз, эффективному перемешиванию оксидата и отводу тепла реакции. Созданием в реакторе необходимых гидродинамических условий, повышением тепло- и массообмена можно существенно увеличить производительность установок, понизить металлоемкость аппаратуры.
Для снижения расходных норм по метанолу разработан ряд мероприятий, из которых следует отметить: применение колонной аппаратуры для очистки и разгонки сточных вод после этерификации и окисления; использование эффективных воздушных конденсаторов на метаноле, устойчивая работа которых исключает превышение давления в системе воздушен на стадиях зтерификации и дистилляции; стабилизация работы колонны метанолиза (установление оптимального температурного режима, расхода метанола и др.), что позволяет увеличить выход целевого продукта и понизить потери метанола.
Уменьшение содержания органических соединений в сточных водах может быть достигнуто увеличением продолжительности отстоя (путем установки крупногабаритных аппаратов), экстракцией органических примесей п-ксилолом, а также дистилляцией сточных вод.[5]
Процессы промышленного производства диметилового эфира терефталевой кислоты, приведенные в работе отличаются друг от друга некоторыми параметрами. Для начинающего производителя или для человека, желающего внедрить процесс промышленного производства диметилового эфира терефталевой кислоты на уже существующем заводе необходимо провести маркетинговое исследование, т. е. проанализировать следующие факторы:
- детально изучить каждый метод промышленного производства ДМТ с стране и во всем мире;
- определить доступность сырья. Может быть выгоднее использовать какой - либо другой метод производства, чем покупать дорогое сырье или возить его издалека.
- определить будущих покупателей продукции;
- изучить своих потенциальных конкурентов;
- проанализировать свои возможности;
- определить, какая технологическая схема наиболее подходит для данного завода или для данной местности;
- определить возможности загрязнения окружающей среды данной технологией;
- выяснить, существует ли в данном регионе ( стране) достаточное количество квалифицированных работников, которые согласятся работать над производством диметилового эфира терефталевой кислоты;
- определить перспективность той или иной установки по производству ДМТ, способность к ее модернизации и согласованной работе с другими установками завода.
Только после проведения такой работы следует принимать решение о выпуске диметилового эфира терефталевой кислоты каким - либо из известных способов.
Из рассмотренных способов самым выгодным для России является способ фирмы "WITTEN".
Для того, чтобы ДМТ мог конкурировать с ТФК, его цена должна быть на 14% ниже продажной цены ТФК, так как для получения 1 т полиэфирного волокна требуется
1,01 т ДМТ и 0,87 т ТФК [5]. Однако, в большинстве случаев, цена на ДМТ выше, чем на ТФК. Это объясняется тем, что очистка ДМТ, вырабатываемого по способу «Witten», практически .не представляет никаких трудностей, в то время как очистка сырой ТФК весьма затруднена. Процесс очистки чрезвычайно трудоемкий, для него требуется специальный растворитель (в зависимости от вида очистки) и специальное оборудование. Кроме того, при получении самой ТФК используют уксусную кислоту и бромсодержащие соединения — они создают сильнокоррозионную среду, в связи с чем требуется оборудование, изготовленное из специальных сталей или армированное титаном.
В то же время себестоимость ДМТ практически несколько ниже приведенной в таблицах 4-7, и мономер не загрязняется продуктами коррозии. Все это позволяет ДМТ, полученному по способу «Witten», успешно конкурировать с ТФК в качестве сырья для производства полиэфирных волокон.
Себестоимость производства 1 тонны диметилтерефталата по способу фирмы "WITTEN" составляет - 108,2 фунта стерлингов , что примерно на 20 % дешевле других используемых в настоящее время методов.
Технологическая схема этого процесса проста и удобна в использовании. Оборудование практически не представляет угрозы ни работникам ни окружающей среде.
Время производственного цикла меньше, чем в других методах, а объемы производства не ограничены.
Произведенный целевой продукт не требует дополнительной очистки.
Сырье, используемое при промышленном синтезе диметилового эфира терефталевой кислоты является доступным. К тому же в настоящее время существует мировая тенденция к понижению цены на исходное сырье - пара - ксилол.
Для начала производства ДМИ указанным методом не требуется большая сырьевая база.
Выход целевого продукта высок.
Исходя из приведенных выше аспектов, можно сделать вывод, что производство диметилового эфира методом фирмы "WITTEN" является самым выгодным и перспективным направлением.
Список использованной литературы.
1. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического синтеза. - М.: Химия, 1990 г. 733с.
2.Мазуров В. Д. и др. Очистка терефталевой кислоты окислением примесей кислорода...//Основной органический синтез и нефтехимия. 1981г. № 15. С. 27-36.
3. Овчинников В. И., Назимюк В. Ф., Симонова Т. А. Производство терефталевой кислоты и ее диметилового эфира. - М.: Химия, 1992 г. 230с.
4. Реутов О. А. Теоретические основы органической химии. - М.: МГУ, 1994г.700с
5. Кричевский И. Е. Перспективы развития промышленности химических волокон. - М.: Химия. (Издание третье, дополненное и переработанное), 1993г.257с.
6. http://www.chemforum.mol.ru/Russian/PriceRu/14.12.97.html (internet)
7. Диметилтерефталат (свойства, получение, применение) - М.:НИИТЭХИМ. 1992г. 76с.
8.http://www.chem.msu.su/rus/chinfo/katalys/samp3.html. (internet).
9. http://www.aris.ru/N/WIN R/INFO/CENA/W PRICE/12-2.html (internet)
10. http://www.chem.msu.su (internet)