Výrobní závod epichlorhydrinu

Epichlorhydrin je hlavní surovinou pro výrobu epoxidových pryskyřic, stejně jako důležitou surovinou v organickém chemickém průmyslu a produktem ve výrobě jemných chemikálií. Výroba epichlorhydrinu metodou glycerolu se skládá primárně ze dvou základních částí:

● Část chlorace: Surovina glycerol reaguje s kyselinou chlorovodíkovou za přítomnosti katalyzátoru za vzniku meziproduktu dichlorpropanolu.

● Část omydlení/cykлизace: Dichlorpropanol podstupuje reakci omydlení s alkalickým roztokem, při které se odstraní kyselina chlorovodíková a cykлизací vzniká epichlorhydrin.

Celý proces zahrnuje recyklaci materiálů a zpracování vedlejších produktů, což představuje spojitý, dokonale naaranžovaný proces.

Rozdělení třístupňového procesu

Krok 1: Část chlorace – Vytvoření meziproduktu

● Vstupní materiály: Glycerol, katalyzátor, plyn kyseliny chlorovodíkové.

● Hlavní jednotka: Chlorační reaktor, ve kterém probíhá katalytická chlorační reakce.

● Klíčový krok: Směs z reakce vstupuje do kolony pro rekuperaci HCl, kde se nereagovaný chlorovodík odděluje a recykluje zpět do reaktoru, čímž se zvyšuje využití surovin.

● Výstupní proud: Vzniká azeotropická směs dichlorpropanolu a vody, která je následně převedena do další sekce.

Krok 2: Sekce zásobní hydrolýzy/cyklické kondenzace – tvorba produktu

● Vstupní materiály: Dichlorpropanol z první sekce, roztok alkalického hydroxidu.

● Základní jednotka: Rektifikační kolona pro zásobní hydrolýzu. Tato jednotka je klíčová, protože reakce a separace probíhají současně. Dichlorpropanol reaguje s alkálií a vznikající epichlorhydrin je díky nízké teplotě varu neustále odpařován.

● Výstupní proudy:

Destilát kolony: Získává se směs hrubého epichlorhydrinu a vody.

Dno kolony: Odpadní voda obsahující soli je odvedena a předána k úpravě.

Krok 3: Sekce čištění produktu – rafinace
Tato řada rektifikačních kolon je navržena tak, aby odstranila vodu a nečistoty z hrubého produktu a získala tak konečný produkt vysoké čistoty.

● Azeotropní rektifikační kolona: Odděluje vodu z hrubého produktu a poskytuje hrubý epichlorohydrin s velmi nízkým obsahem vody.

● Kolona pro lehké frakce: Odstraňuje lehké nečistoty s nižším bodem varu než má epichlorohydrin.

● Produkční kolona: Pracuje za vysokého podtlaku, aby odstranila těžší nečistoty s vysokým bodem varu.

● Konečný produkt: Vysokě čistý hotový epichlorohydrin je získáván jako boční nebo vrchní produkt z Produkční kolony.

Technické vlastnosti

● Katalytická chlorace: Základem tohoto procesu je reakce mezi fází plynu a kapaliny mezi glycerolem a chlorovodíkem za přítomnosti speciálního katalyzátoru (např. karboxylové kyseliny nebo estery), která přímo vyrábí dichlorpropanol. Volba katalyzátoru je klíčová pro dosažení vysoké selektivity a konverze.

● Reaktivní destilační technologie: Ve fázi omydlení reakce (cyklická kondenzace dichlorpropanolu) a oddělení produktu (epichlorhydrin) probíhají současně ve stejné jednotce – reaktivní destilační koloně. Tento přístup eliminuje omezení chemické rovnováhy, zvyšuje účinnost reakce a snižuje spotřebu energie.

● Recyklace HCl: Přebytečný chlorovodík z reakce chlorace je zachycen specializovaným systémem a recyklován zpět do reaktoru. To výrazně zlepšuje atomovou ekonomii, snižuje spotřebu surovin a produkci kyselých odpadů.

● Azeotropní destilace pro čištění: Proces zahrnuje oddělení několika azeotropních směsí (např. dichlorpropanol-voda, epichlorhydrin-voda). To vyžaduje pečlivě navrženou posloupnost kroků azeotropní destilace pro odvodnění proudů a získání produktů vysoké čistoty.

● Flexibilita vstupní suroviny: Proces dokáže zpracovat hrubý glycerol získaný z výroby biodieslu, který sice vyžaduje předúpravu, ale snižuje závislost na dražším rafinovaném glycerolu a tím zlepšuje ekonomiku procesu.

Hlavní výhody

● Vynikající environmentální výkon: Toto je jeho nejvýznamnější výhoda. Ve srovnání s tradičním chlorhydrinovým procesem nepoužívá chlorový plyn, snižuje tvorbu odpadních vod přibližně o 90 % a produkuje odpadní vody bez perzistentních organických chloridů, což usnadňuje jejich čištění. Zároveň se také vyhnete tvorbě velkého množství vápencového kalu.

● Vysoká atomová účinnost: Všechny tři uhlíkové atomy molekuly glycerolu jsou začleněny do konečného produktu a využití HCl je velmi vysoké, což odpovídá zásadám zelené chemie.

● Relativně krátký procesní tok: Přímá výroba dichlorpropanolu z glycerolu zahrnuje méně kroků než chlorhydrinový proces vycházející z propylenu. Procesní tok je kompaktnější a kapitálové náklady jsou relativně nižší.

● Využití obnovitelných surovin: Použití glycerolu z biomasy jako výchozí suroviny snižuje závislost na fosilních surovinách (propylen) a přináší výhody z hlediska udržitelnosti.

● Mírnější reakční podmínky: Hlavní reakce probíhají za mírné teploty a tlaku, což zvyšuje provozní bezpečnost.

Specifikace produktu

Epichlorhydrin (ECH)

Specifikace produktu epichlorhydrin (ECH)