Технологические и экономические аспекты производства диметилового эфира терефталевой кислоты (стр. 3 из 5)

Далее ДМТ-сырец направляют в вакуумные ректификационные колонны 7 и 8. В колонне 7 отделяются легколетучие, а в колонне 8—тяжелые компоненты. Очищенный ДМТ через верх колонны 8 выводится в сборник 9. Выход диметилтерефталата из технической ТФК составляет более 98,0 %. По описанной технологии действуют установки мощностью 30 и 120 тыс.т в год.

3.3. СПОСОБ ФИРМЫ «EASTMAN KODAK» (США).

Фирма «Eastman Kodak» разработала технологический процесс производства ДМТ, аналогичный предыдущему технологическая схема показана на рис. 3

Рис.3. Схема процесса производства ДМТ по технологии фирмы «Eastman Kodak»:

1-реактор этерификации; 2-подогреватель; З-отпарная колонна;4-колонна ректификации метанола; 5,6,7-ректификационные колонны; I-метанол; II-ТФК;
III-пульпа; IV-ДМТ-сырец; V-вода; VI-рецикл метанола; VII-легкокипящие примеси; VIII-тяжелый остаток в рецикл; IX-чистый ДМТ.

Этерификацию технической ТФК метанолом осуществляют в отсутствии катализатора. Конструкция реактора в системе ректификации ДМТ обеспечивает экономичность процесса и способствует образованию небольшого количества побочных продуктов (отходов). Метанол и техническую ТФК направляют в подогреватель 2, откуда пульпа поступает в реактор этерификации 1. ДМТ-сырец в отпарной колонне 3 отделяется от метанола, который после ректификационной колонны 4 возвращают в рецикл, а воду из куба колонны 4 сбрасывают в канализацию.

ДМТ-сырец из отпарной колонны 3 поступает в ректификационные колонны 5 - 7, в которых отгоняют легкокипящие примеси и тяжелые остатки. Чистый ДМТ, выходящий с верха ректификационной колонны 7, направляется на затаривание.

3.4. СПОСОБ ФИРМЫ «WITTEN» (Германия)

Из всех перечисленных выше способов доминирующим в производстве диметилтерефталата стал способ, разработанный фирмой «Chemische Werke Witten» и осуществленный в промышленном масштабе фирмой «lrnhausen International» (Германия). По этому способу в настоящее время выпускают в мире более 40,0% от общего производства ДМТ.

Описываемый способ вначале осуществляли в две стадии. На первой стадии п-ксилол окисляли кислородом воздуха при 130-140°С до п-толуиловой кислоты, которую этерифицировали метанолом. Оставшуюся неокисленной метильную группу в молекуле метилового эфира п-толуиловой кислоты подвергали дальнейшему окислению при 200°С в присутствии кобальтовой соли легких погонов жирных кислот в качестве катализатора и получали монометиловый эфир ТФК. При этом эфирная группа в п-метилтолуилате не разрушалась. В дальнейшем монометиловый эфир ТФК этерифицировали и очищали.

Процесс получения ДМТ постоянно изменяется и усовершенствуется. В результате синтез ДМТ стали проводить путем совместного окисления п-ксилола и метилового эфира п-толуиловой кислоты кислородом воздуха в одну стадию до п-ТК, терефталевой кислот и монометилового эфира ТФК с последующей их этерификацией; недоокисленные продукты возвращали на стадию окисления (ДМИ-диметиловый эфир изофталевой кислоты) (рис. 4).

Рис. 4. Технологическая схема производства ДМТ способом фирмы «Witten» (Германия).

3.5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА ТЕРЕФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ В РОССИИ ПО СПОСОБУ ФИРМЫ «WITTEN».

В России диметилтерефталат производят по способу «Witten». Этот процесс, включающий совместное окисление п-ксилола и метилового эфира п-толуиловой кислоты с последующей этерификацией продуктов окисления, состоит из следующих основных стадий:

1) окисление п-ксилола и метилтолуилата;

2) этерификащия;

3) дистилляция сырого эфира (ДМТ);

4) кристаллизация ДМТ;

5) дистилляция ДМТ;

6) чешуирование и упаковка готового продукта[4].

В России диметилтерефталат производят в наибольших объемах на следующих химических предприятиях

-АО" Уфанефтехим";

-Ангарский химический завод;

-ПО "Химволокно" (г. Могилев).

Места производства продукта обусловлены наличием исходного сырья и необходимых технологических установок[10].

4. Экономика производства.

В настоящее время химические волокна используют в самых различных областях - от товаров широкого потребления до космической техники. В период 1980-1992 гг. на долю химических волокон приходилось около 40% от всего потребления текстильного сырья в различных странах, а в наиболее развитых - до 50-60% [1]. В связи с созданием крупнотоннажных производств синтетических волокон на их долю приходится более 70% всего выпуска химических волокон,. а в таких странах, как США и Германия,- почти 90% [9].

Литературные сведения о технико-экономических показателях существующих производств синтетических волокон и мономеров для ДМТ- весьма ограничены. Однако на основании имеющихся данных о строительстве заводов можно судить о тенденциях развития некоторых способов. получения указанного продукта.

5. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЗАТРАТ В ПРОИЗВОДСТВЕ.

Анализ капиталовложений в производство синтетических волокон и мономеров для них в развитых странах показывает, какое большое внимание в настоящее время уделяется этим производствам в США, Германии, Японии и других странах.

Особое место среди синтетических волокон занимают полиэфирные, известные на мировом рынке под торговыми марками терилен, дакрон, лавсан и др. Из этих полиэфиров получают волокна, корд, пленку и другие промышленные изделия. На долю полиэфирных волокон в 80-х гг. приходилось (% от общего объема вырабатываемых синтетических волокон): в США - 51, в Германии - 54, в Японии - 40. Поскольку исходным сырьем для полиэфиров служат диметилтерефталат и терефталевая кислота, расширение производства полиэфирных волокон влечет за собой увеличение потребления этих мономеров, а следовательно, и мощностей по их производству.

Потребление ДМТ в США характеризуется следующими данными (в млн. фунтов/год) [5].

Таблица 2.

Потребление диметилтерефталата в США(кг/год).

Сфера потребления	1980	1982	1987	1990	1993
Полиэфирные волокна Полиэфирная пленка Полибутилентерефталат Полиэфирная смола Экспорт	744341 59420 - - 86182	1484600 114304,7 7711,03 - 122469,3	1514990,6 117933,4 8164,62 453,59 113397,5	2225766,1 181436 31751,3 16329,24 136077	3122059,9 278957,85 7831,84 45359 158756,5
Итого	889943,58	1729085	1754939,7	2591359,6	3684965,1

Примечание. На 1 фунт полиэфирного волокна расходуется (в фунтах): ДМТ - 1,12; полиэфирной пленки - 1,11; полибутилентерефталата - 0,88; полиэфирной смолы-1,09.

В связи с обострением конкурентной борьбы за рынки сбыта производители волокон, а также производители мономеров для них не только расширяют свои производства, но совершенствуют и интенсифицируют технологические процессы. Этому способствует перестройка периодических процессов на непрерывные, а также сокращение расходов на исходное сырье, на долю которого приходятся основные затраты. Одно из мероприятий по совершенствованию процессов - замена диметилтерефталата в производстве полиэфиров на терефталевую кислоту. Это стало возможным после разработки способов получения терефталевой кислоты высокой степени чистоты.

Если принять цены на диметилтерефталат и терефталевую кислоту равными, то стоимость изготовления волокна на основе ТФК непрерывным способом будет на 15% ниже, чем из ДМТ, и на 20% ниже стоимости производства волокна на основе диметилтерефталата периодическим способом

В 1993 г. суммарные мощности по производству терефталевой кислоты и диметилтерефталата в США достигли 2,8 млн./т, из них около 1,1 млн./т приходится на долю волокнообразующей терефталевой кислоты. В Японии доля ДМТ в. суммарном объеме ТФК и ДМТ - 66 процентов в 1993г. В Западной Европе доля ДМТ в производстве полиэфирных волокон равнялась 80% в 1992 г. и 68 % в 1993 г. Доля диметилтерефталата в производстве полиэфирных волокон во всем мире с 1985-1993 гг, составила 89%. производства терефталевой кислоты и диметилтерефталата [3].

Ниже приводятся данные о производстве терефталевой кислоты и диметилтерефталата в некоторых странах [5].

Таблица 3.

Производство ДМТ.

Страна	Пр-во тыс. т в год	Год
Бразилия	60	1991
Германия	130	1993
Италия	140	1992
Индия	45	1992
Турция	60	1991
КНР	90	1990
Россия	50	1991

Использование исходного сырья различного вида диктуется наличием его в стране, его стоимостью и возможностью получения Диметилового эфира высокого качества (или сорта дляволокна) [2,5]. Поскольку основную долю стоимости волокна составляет исходное сырье, стоимость ДМТ имеет первостепенное значение.