Epikloorihy driinilaitos

Epikhlorihydriini on pääräkennusaine epoksiharjan valmistuksessa, sekä tärkeä raaka-aine orgaanisen kemian teollisuudessa ja tuote hienokemian teollisuudessa. Epikhlorihydriinin valmistus glyserolimenetelmällä koostuu pääasiassa kahdesta ydinosasta:

● Klorinointireaktio-osuus: Raaka-aineena oleva glyseroli reagoi vetykloridikaasun kanssa katalyytin läsnä ollessa tuottaen välituotteen, diklooripropanolia.

● Saponifikaatio/syklisointiosuus: Diklooripropanoli käy saponifikaatioreaktion emäksisen liuoksen kanssa, jolloin muodostuu epikhlorihydriinia syklisoinnin kautta poistamalla vetykloridia.

Koko prosessiin kuuluu materiaalien kierrätys ja sivutuotteiden käsittely, mikä edustaa jatkuvaa, tarkasti hionttua prosessia.

Kolmivaiheinen prosessikuvaus

Vaihe 1: Klorinointiosuus – Välituotteen tuottaminen

● Syötettävät materiaalit: Glyseroli, katalyytti, vetykloridikaasu.

● Ydinosa: Klorinointireaktori, jossa katalyyttinen klorinointireaktio tapahtuu.

● Tärkeä vaihe: Reaktiosta tuleva seos johdetaan HCl-talteenottopylvääseen, jossa käsittelemätön vetykloridikaasu erotellaan ja kierrätetään takaisin reaktoriin, mikä parantaa raaka-aineiden hyödyntämistä.

● Tuotovirta: Diklooripropanolin ja veden azeotrooppiseos tuotetaan ja siirretään seuraavaan osioon.

Vaihe 2: Saponifikaatio/syklisointiosio – Tuotteen muodostus

● Syöttemateriaalit: Diklooripropanoli ensimmäisestä osiosta, emäksinen liuos.

● Ydinosa: Saponifikaatioreaktiivisuvahtipatsas. Tämä on keskeinen yksikkö, jossa reaktio ja erotus tapahtuvat samanaikaisesti. Diklooripropanoli reagoi emäksen kanssa, ja muodostuva epikloorihydrin höyrystyy jatkuvasti sen alhaisen kiehumispisteen vuoksi.

● Tuotovirrat:

Pylvään yläpää: Saadaan raakaa epikloorihydrinia ja vettä sisältävä seos.

Pylvään alaosasta: Suolapitoista jätevettä poistetaan ja ohjataan käsittelyyn.

Vaihe 3: Tuotteen puhdistusosio – Jalostus
Tämä on sarja tislauspyl pyjä, joiden tarkoituksena on poistaa vettä ja epäpuhtauksia raakatuotteesta, jolloin saadaan korkeapuhdastuotetta.

● Azeotrooppinen tislauspylpä: Erottaa veden raakatuotteesta, jolloin saadaan raakaa epihalohydrinia erittäin alhaisella vesipitoisuudella.

● Keveiden komponenttien pylväs: Poistaa kevyet epäpuhtaudet, joiden kiehumispiste on matalampi kuin epihalohydrinilla.

● Tuotepylväs: Toimii korkeassa tyhjiössä poistaakseen raskaammat, korkean kiehumispisteen epäpuhtaudet.

● Lopputuote: Korkeapuhdasta valmista epihalohydrinia saadaan sivuvirtana tai ylätuotteena tuotepylväästä.

Tekniset ominaisuudet

● Katalyyttinen klorinointireaktio: Tämän prosessin ydin on kaasu-neste -vaihereaktio glyserolin ja vetykloridin välillä erityisen katalyytin läsnä ollessa (esim. karboksyylihapot tai esterit), jossa tuotetaan suoraan diklooripropanolia. Katalyytin valinta on avainasemassa korkean selektiivisyyden ja konversiotehokkuuden saavuttamiseksi.

● Reaktiivinen tislaus-teknologia: Saponifikaatiovaiheessa reaktio (diklooripropanolin syklisyntyminen) ja tuotteen (epikloorihydrin) erottaminen tapahtuvat samanaikaisesti samassa yksikössä – reaktiivisessa tislauskolonnissa. Tämä menetelmä rikkoo kemiallisen tasapainon rajoitteet, parantaa reaktion tehokkuutta ja vähentää energiankulutusta.

● HCl:n kierrätys: Ylimitoisen vetykloridikaasun klorointireaktiosta kerätään erillisellä talteenottojärjestelmällä ja se kierrätetään takaisin reaktoriin. Tämä parantaa huomattavasti atomitaloutta ja vähentää raaka-aineiden kulutusta sekä jätteiden muodostumista happamien jätteiden osalta.

● Azeotrooppinen tislaus puhdistamiseen: Prosessiin kuuluu useiden azeotrooppien (esim. diklooripropanoli-vesi, epikloorihydrin-vesi) erottaminen. Tämä edellyttää huolellisesti suunniteltua azeotrooppisten tislausvaiheiden sarjaa vesipitoisten virtauksien kuivatuksen ja korkean puhtauden tuotteiden saamiseksi.

● Syötteen joustavuus: Prosessi voi käyttää biodiesel-tuotannosta peräisin olevaa raakaglyserolia, joka yleensä vaatii esikäsittelyä, mutta vähentää kalliimman jalostetun glyserolin käyttöä, mikä parantaa prosessin taloudellisuutta.

Pääedut

● Erinomainen ympäristösuorituskyky: Tämä on sen merkittävin etu. Perinteiseen kloorihydroksiprosessiin verrattuna se ei kuluta kloorikaasua, vähentää jäteveden tuotantoa noin 90 %:lla ja tuottaa jätevettä, joka ei sisällä pysyviä orgaanisia klooriyhdisteitä, mikä tekee siitä helpommin käsiteltävän. Se myös välttää suurten määrien kalsiumkloridisaostumien syntymisen.

● Korkea atomitalous: Kaikki glyserolimolekyylin kolme hiiliatomia siirtyvät lopputuotteeseen, ja HCl:n hyödyntäminen on erittäin tehokasta, mikä noudattaa vihreän kemian periaatteita.

● Suhteellisen lyhyt prosessivirta: glyserolista suoraan valmistettavan diklooripropanolin tuotanto sisältää vähemmän vaiheita kuin propyleenistä alkava kloorihydriniprosessi. Prosessivirta on tiiviimpi ja pääomavalinnat ovat suhteellisen alhaisemmat.

● Uusiutuvien raaka-aineiden hyödyntäminen: biomassasta saatavan glyserolin käyttö lähtöaineena vähentää fossiilipohjaisten raaka-aineiden (propyleeni) riippuvuutta ja tarjoaa kestävyysetuja.

● Lempeämmät reaktio-olosuhteet: Pääreaktiot etenevät kohtuullisissa lämpötiloissa ja paineissa, mikä parantaa käyttöturvallisuutta.

Tuotteen erittely

Epikloorihydriini (ECH)

Epikloorihydriini (ECH) tuotespesifikaatio