Zakład epichlorohydryny

Epichlorohydryna jest głównym surowcem do produkcji żywic epoksydowych, a także ważnym surowcem w przemyśle chemicznym organicznym oraz produktem w przemyśle chemicznym specjalistycznym. Produkcja epichlorohydryny metodą glicerynową składa się głównie z dwóch podstawowych etapów:

● Sekcja reakcji chlorowania: surowcowa gliceryna reaguje z gazowym chlorkiem wodoru w obecności katalizatora, tworząc pośredni produkt – dichloropropanol.

● Sekcja zmydlania/cyklizacji: Dichloropropanol ulega reakcji zmydlania z roztworem zasady, w wyniku czego następuje usunięcie chlorowodoru i powstaje epichlorohydryna poprzez cyklizację.

Cały proces obejmuje recykling materiałów oraz utylizację produktów ubocznych, co stanowi ciągły, wyrafinowany proces technologiczny.

Podział na trzy etapy

Etap 1: Sekcja chlorowania – generowanie produktu pośredniego

● Surowce wejściowe: Gliceryna, katalizator, gazowy chlorek wodoru.

● Główny urządzenie: Reaktor chlorowania, w którym zachodzi katalityczna reakcja chlorowania.

● Kluczowy krok: Mieszanina z reakcji trafia do kolumny regeneracji HCl, gdzie niesprzętowany chlorowodór jest oddzielany i ponownie wprowadzany do reaktora, co poprawia wykorzystanie surowców.

● Strumień wyjściowy: Tworzona jest azeotropowa mieszanina dichloropropanolu i wody, która jest przekazywana do następnego etapu.

Krok 2: Sekcja zmydlenia/cyklicyzacji – tworzenie produktu

● Surowce wejściowe: Dichloropropanol z pierwszego etapu, roztwór zasady.

● Główna jednostka: Kolumna reakcyjna do zmydlenia z rektyfikacją. Jest to kluczowy element, w którym jednocześnie zachodzą reakcja chemiczna i proces rozdzielenia. Dichloropropanol reaguje z zasadą, a powstający epichlorohydryna jest ciągle odparowywany ze względu na niską temperaturę wrzenia.

● Strumienie wyjściowe:

Góra kolumny: Otrzymywana jest mieszanina surowej epichlorohydryny i wody.

Spód kolumny: Ścieki zawierające sole są odprowadzane i przekazywane do oczyszczalni.

Krok 3: Sekcja oczyszczania produktu – rafinacja
Jest to seria kolumn destylacyjnych zaprojektowanych w celu usuwania wody i zanieczyszczeń z surowego produktu, co daje produkt końcowy o wysokiej czystości.

● Kolumna destylacji azeotropowej: oddziela wodę od surowego produktu, uzyskując surowy epichlorohydryn o bardzo niskiej zawartości wody.

● Kolumna lekkich frakcji: usuwa lekkie zanieczyszczenia o niższej temperaturze wrzenia niż epichlorohydryn.

● Kolumna produktowa: pracuje pod silnym próżniowaniem, aby usunąć ciężkie, wysokowrzące zanieczyszczenia.

● Produkt końcowy: uzyskuje się wysokoczysty gotowy epichlorohydryn jako produkt pobierany bocznie lub górny z kolumny produktowej.

Cechy techniczne

● Reakcja katalitycznego chlorowania: rdzeniem tego procesu jest reakcja międzyfazowa gaz-ciecz pomiędzy gliceryną a chlorkiem wodoru w obecności specjalistycznego katalizatora (np. kwasów karboksylowych lub estrów), prowadząca bezpośrednio do powstania dichloropropanolu. Wybór katalizatora ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia wysokiej selektywności i stopnia przemiany.

● Technologia destylacji reaktywnej: W kroku zmydlania reakcja (cyklizacja dichloropropanolu) i rozdzielenie produktu (epichlorohydryna) zachodzą jednocześnie w tej samej jednostce – kolumnie destylacyjnej reaktywnej. Takie podejście przełamuje ograniczenia równowagi chemicznej, poprawia wydajność reakcji oraz zmniejsza zużycie energii.

● Recykling HCl: Nadmiarowy chlorowodór gazowy z reakcji chlorowania jest zbierany przez dedykowany system odzysku i ponownie wprowadzany do reaktora. To znacząco poprawia gospodarkę atomową, zmniejsza zużycie surowców oraz generowanie odpadowych kwasów.

● Destylacja azeotropowa do oczyszczania: Proces obejmuje rozdzielenie kilku mieszanin azeotropowych (np. dichloropropanol-woda, epichlorohydryna-woda). Wymaga to starannie zaprojektowanej sekwencji etapów destylacji azeotropowej w celu odwadniania strumieni i uzyskania produktów o wysokiej czystości.

● Elastyczność surowcowa: Proces może wykorzystywać surowy gliceryn pochodzący z produkcji biopaliw, który zazwyczaj wymaga wstępnego oczyszczenia, ale zmniejsza zależność od droższego rafinowanego glicerynu, co poprawia opłacalność procesu.

Kluczowe zalety

● Wyjątkowa skuteczność środowiskowa: To jego najważniejsza zaleta. W porównaniu do tradycyjnego procesu chlorohydrynowego nie zużywa on chloru gazowego, redukuje powstawanie ścieków o około 90% oraz generuje ścieki pozbawione trwałych organicznych związków chloru, co ułatwia ich oczyszczanie. Proces ten również unika powstawania dużych ilości osadu chlorku wapnia.

● Wysoka gospodarka atomowa: Wszystkie trzy atomy węgla cząsteczki glicerolu są wbudowywane do produktu końcowego, a wykorzystanie HCl jest bardzo wysokie, co jest zgodne z zasadami zielonej chemii.

● Relatywnie Krótszy Proces Technologiczny: Bezpośrednia produkcja dichloropropanolu z glicerolu obejmuje mniej etapów niż proces chlorohydrynowy zaczynający się od propylenu. Przepływ procesu jest bardziej zwarty, a inwestycje kapitałowe są stosunkowo niższe.

● Wykorzystanie Odnawialnych Zasobów: Użycie pochodzącego z biomasy glicerolu jako surowca zmniejsza zależność od surowców opartych na paliwach kopalnych (propylen), co daje korzyści w zakresie zrównoważoności.

● Łagodniejsze Warunki Reakcji: Główne reakcje zachodzą w umiarkowanej temperaturze i pod umiarkowanym ciśnieniem, co zapewnia wyższe bezpieczeństwo pracy.

Specyfikacja produktu

Epichlorohydryna (ECH)

Specyfikacja produktu epichlorohydryny (ECH)