Epiklorhydrin-anlegg

Epiklorhydrin er det viktigste råstoffet for produksjon av epoksyharpiks, samt et viktig råstoff i den organiske kjemiske industrien og et produkt i finkjemiindustrien. Produksjon av epiklorhydrin via glyserolmetoden består hovedsakelig av to kjerneområder:

● Kloreringsreaksjonsavsnitt: Råstoffet glyserol reagerer med hydrogenkloridgass i nærvær av en katalysator og danner dermed mellomproduktet diklorpropanol.

● Saponifikasjons/sykleringsavsnitt: Diklorpropanol gjennomgår en saponifikasjonsreaksjon med en alkaliløsning, hvor hydrogenklorid fjernes og danner epiklorhydrin via syklisering.

Hele prosessen innebærer resirkulering av materialer og behandling av biprodukter, og representerer en kontinuerlig, presis prosess.

Tre-trinns prosessoppdeling

Trinn 1: Kloreringsavsnitt – Fremstilling av mellomproduktet

● Inngående materialer: Glyserol, katalysator, hydrogenkloridgass.

● Hovedenhet: Kloreringsreaktoren, der den katalytiske kloreringsreaksjonen skjer.

● Hovedtrinn: Blandingen fra reaksjonen går inn i HCl-gjenoppretningskolonnen, der ureaktert saltsyregass separeres og resirkuleres tilbake til reaktoren, noe som forbedrer utnyttelsen av råmaterialer.

● Utstrømning: Diklorpropanol/vann-azotropet produseres og sendes til neste seksjon.

Trinn 2: Saponifikasjon/Syklisering – Dannelse av produktet

● Inngående materialer: Diklorpropanol fra første seksjon, Alkaliløsning.

● Kjerneenhet: Saponifikasjons-reaktive destillasjonskolonne. Dette er en sentral enhet der reaksjon og separasjon skjer samtidig. Diklorpropanol reagerer med alkali, og det dannede epiklorhydrin fordampes kontinuerlig på grunn av sitt lave kokepunkt.

● Utstrømninger:

Kolonne topp: En blanding av rå epiklorhydrin og vann oppnås.

Kolonne bunn: Saltforurenset avløpsvann avledes og sendes til behandling.

Trinn 3: Produktrensing – Refining
Dette er en serie destillasjonskolonner designet for å fjerne vann og urenheter fra råproduktet, noe som gir et endelig produkt med høy renhet.

● Azeotrop destillasjonskolonne: Separerer vann fra råproduktet og gir rå epiklorhydrin med svært lavt vanninnhold.

● Lettkolonne: Fjerner lette urenheter med lavere kokepunkt enn epiklorhydrin.

● Produktkolonne: Fungerer under høyt vakuum for å fjerne tyngre urenheter med høyt kokepunkt.

● Endelig produkt: Høyrenskende ferdig epiklorhydrin oppnås som en sideblanding eller toppprodukt fra produktkolonnen.

Tekniske egenskaper

● Katalytisk kloreringsreaksjon: Kjerneelementet i denne prosessen er gass-væskefase-reaksjonen mellom glyserol og saltsyre i nærvær av en spesialisert katalysator (f.eks. karboksylsyrer eller estere) for direkte produksjon av diklorpropanol. Valg av katalysator er nøkkelen til å oppnå høy selektivitet og omsetning.

● Reaktiv destillasjonsteknologi: I saponifikasjonsstadiet skjer reaksjonen (siklisering av diklrorpropanol) og separasjonen av produktet (epiklorhydrin) samtidig i samme enhet – den reaktive destillasjonskolonnen. Denne tilnærmingen bryter kjemiske likevektsbegrensninger, forbedrer reaksjonseffektiviteten og reduserer energiforbruket.

● HCl-gjenbruk: Overskytende hydrogenkloridgass fra kloreringsreaksjonen fanges opp av et dedikert gjenopptakssystem og resirkuleres tilbake til reaktoren. Dette forbedrer atomøkonomien betydelig og reduserer råvareforbruket og mengden avfallssyre som produseres.

● Azeotrop destillasjon for rensing: Prosessen innebærer separasjon av flere azeotroper (f.eks. diklorpropanol-vann, epiklorhydrin-vann). Dette krever en nøye utformet sekvens av azeotrope destillasjonssteg for å tørke strømmer og oppnå produkter med høy renhet.

● Råstofffleksibilitet: Prosessen kan håndtere rå glyserol fra biodieselproduksjon, som vanligvis krever forbehandling, men reduserer avhengigheten av dyrere raffinert glyserol og forbedrer prosessøkonomien.

Hovedfordeler

● Eksepsjonell miljøyting: Dette er dens mest fremtredende fordel. I sammenligning med den tradisjonelle klorhydrinprosessen forbrukes det ingen klorgass, avløpsvannet reduseres med omtrent 90 %, og avløpsvannet er fritt for persistente organiske klorider, noe som gjør det lettere å behandle. Det unngår også produksjon av store mengder kalsiumkloridslam.

● Høy atomøkonomi: Alle tre karbonatomene i glyserolmolekylet inkorporeres i endeproduktet, og utnyttelsen av HCl er svært høy, i tråd med prinsippene for grønn kjemi.

● Forholdsvis kort prosessflyt: Direkte produksjon av diklørpropanol fra glyserol innebærer færre trinn enn klorhydrinprosessen som starter med propen. Prosessflyten er mer kompakt, og kapitalinvesteringen er relativt lavere.

● Utnyttelse av fornybare ressurser: Bruk av biomassebasert glyserol som råstoff reduserer avhengigheten av fossile råmaterialer (propen) og gir bærekraftige fordeler.

● Mildere reaksjonsbetingelser: Hovedreaksjonene foregår ved moderate temperaturer og trykk, noe som fører til høyere driftssikkerhet.

Produktspecifikasjon

Epiklorhydrin (ECH)

Spesifikasjon for epiklorhydrin (ECH)-produkt