Этиленгликоль, используемый в производстве электролитических конденсаторов, должен обладать высоким удельным сопротивлением, что пе имеет значения для многих других областей его применения. Особенно высокие требования предъявляют к этиленгликолю для производства синтетических волокон и пленок, так как повышенное содержание примесей в нем может не только вызвать затруднения в процессе получения полиэтилентерефталата, но и ухудшить качество готовых изделий. В связи с указанным в большинстве стран выпускается этиленгликоль нескольких марок.
По физико-химическим показателям этиленгликоль должен соответствовать техническим требованиям, указанным в таблице 5.1 [5].
Таблица 5.1 - Физико-химические показатели этиленгликоля
Спецификация на этиленгликоль некоторых иностранных фирм приведена в таблице 5.2 [3].
Таблица 5.2 - Спецификация на этиленгликоль иностранных фирм
Фирмой ICI кроме этиленгликоля марки S выпускается этиленгликоль марки LC с низким содержанием хлоридов и электропроводностью при 20 °С, равной 2,5•10-7Ом-1, для электролитических конденсаторов и марки PR с низким содержанием железа и других примесей - для полиэфиров.
Фирма Kulilmann производит также этиленгликоль марки С и D. Они выкипают в более узких пределах (195-200 °С), содержат не более 0,10% воды и их кислотность не выше 0,005 %. Для этиленгликоля марки С регламентируется электрическое сопротивление (электропроводность); в этиленгликоле марки D должны отсутствовать восстанавливающие вещества, зола, хлориды, и он должен давать отрицательную реакцию с нитратом серебра и аммиаком.
Согласно стандарту Болгарии, выпускается 3 сорта этиленгликоля. Продукт 1 сорта предназначен для производства синтетического волокна. Он должен содержать не менее 99,90% этиленгликоля и не более: 0,05% суммы ди- и триэтиленгликоля, 0,04% воды, 0,001% золы, 0,00001% железа, 0,0007% альдегида (в расчете на ацетальдегид); иметь кислотность не выше 0,0006% (в расчете на H2SO4 и выкипать в пределах 196,5-199,0 °С[3], [5].
6. Отходы в производстве ЭГ, их использование и утилизация
Отработанный этиленгликоль можно утилизировать следующими способами:
- рекуперация - для этого рабочую жидкость абсорбируют, конденсируют и адсорбируют, что требует длительного времени и сложного комплекса промышленного оборудования;
- регенерация - очищение методом ректификации либо перегонки, после чего твердый остаток сжигается, а очищенный этиленгликоль запускается в новое производство;
- использование отходов в качестве альтернативного топлива;
- сжигание[6].
Последний вариант, хоть и является самым простым, очень нежелателен с точки зрения экологии - ведь в процессе сжигания в атмосферу выделяется целый комплекс вредных веществ. Поэтому такой способ сопряжен с выполнением дополнительных предписаний по безопасности окружающей среды и соблюдением ужесточенных условий по оборудованию мест сжигания[6].
Рекуперация актуальна для производств, которые используют в своем технологическом цикле гликоль и его производные. Альтернативные виды топлив также пока не вышли на широкий диапазон потребителей, поэтому наиболее оптимальным является регенерация отработанных теплоносителей.
Этиленгликоль относится к токсичным веществам, поэтому не может быть слит в канализацию. Наиболее простым видом его утилизации является сжигание, однако для этого нельзя использовать обычные печи - даже для этого процесса требуется специальное оснащение, отвечающее требованиям экологической безопасности.
Предложен способ очистки этиленгликоля методом гидрирования. Гликоль, содержащий 5 - 10% воды, гидрируется при температуре 100-200 °С и давлении выше 19,6 МПа в присутствии катализатора, содержащего 12-20 ч. Ni, 3-7 ч. Сu и 0,2-1 ч. Мn или Сг, нанесенных на носитель (пемза, кизельгур), или без него.
При многократном использовании этиленгликоля в нем накапливаются примеси, затрудняющие дальнейшее его употребление. Например, возвратный этиленгликоль в производстве полиэтилентерефталата содержит ряд примесей: метиловый спирт, воду, диметилтерефталат, высшие эфиры, ацетали, остатки катализатора, а также примеси, содержащиеся в исходном гликоле (диэтиленгликоль, ацетальдегид и др.). Для очистки от этих примесей предложена следующая схема. Возвратный этиленгликоль испаряется при остаточном давлении 26,7 кПа и температуре ниже 175 °С[3].
Пары отделяются в сепараторе, конденсируются и поступают на 24-ю тарелку ректификационной колонны, а в жидком ЭГ остается около 20 % твердых примесей. В колонне при таком же остаточном давлении, температуре внизу 165-170 °С внизу и 90-100 °С наверху отгоняются легкокипящие продукты (вода, метанол, ацетальдегид), а с 10-ой тарелки колонны выводятся пары ЭГ. Полученный ЭГ (99, 9 %) пригоден для производства антифриза. Для получения продукта еще более высокого качества ЭГ пропускается через активированный уголь, после чего он вполне отвечает требованиям производства ПЭТ. Ректификационная колонна изображена на рисунке 6.1 [3].
Рисунок 6.1 - Ректификационная колонна: 1 - переливной патрубок; 2 - тарелка; 3 - корпус; 4 - куб-испаритель
Для полноты регенерации этиленгликоля жидкость из сепаратора испаряется при остаточном давлении 6,7 кПа (50 мм рт. ст.) и температуре 125-130 °С, пары конденсируются и конденсат присоединяется к возвратному этиленгликолю, поступающему на очистку, а отходы, содержащие 10% ЭГ, выводятся из системы.
Возвратный этиленгликоль в производстве полиэфиров можно очистить методом обработки его в течение 15 мин при 60 °С концентрированной серной или фосфорной кислотой, взятых в количестве 0,2%, последующей нейтрализации содой и ректификации. Цветность очищенного продукта составляет 20-50 против 120-5000 исходного.
Этиленгликоль с концентрацией 99 % получается также следующим образом: возвратный этиленгликоль (80-90%-ный) в результате ректификации освобожда-ется от метилового спирта; к кубовому остатку добавляется от 2 до 25% воды. Водный раствор этиленгликоля подвергается ректификации при остаточном давлении13,3 кПа (100 мм рт. ст.) для удаления вместе с водой легкокипящих примесей. Затем при остаточном давлении 0,13 кПа (1 мм рт. ст.) выделяется этиленгликоль.
Этиленгликоль, загрязненный метилвннилкетоном и нитрилом молочной кислоты, после очистки им акрилонитрила рекомендуется регенерировать при нагревании (140-180 °С) в присутствии толуолсульфокислоты. Затем раствор нейтрализуется безводными основаниями и подвергается ректификации[3].
Заключение
В данном реферате рассмотрены вопросы, касающиеся производства этиленгликоля, а именно:
- общие мировые тенденции в производстве и потреблении ЭГ;
- методы получения ЭГ, достоинства и недостатки;
- технологические схемы, аппаратурное оформление технологических процессов производства ЭГ;
- свойства ПК, методы оценки качества ЭГ, требования к ЭГ, используемому в различных целях;
- отходы в производстве ЭГ, их использование и утилизация.
Список использованных источников
1. Этиленгликоль. [Электронный ресурс] - режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Этиленликоль - Дата доступа: 27.11.2020.
2. Ким С.Н. Мировой рынок моноэтиленликоля/ Химический журнал. ? 2018. ? № 11. ? С. 32-36.
3. Дымент О.Н. Гликоли и другие производные окиси этилена и пропилена/К.С. Казанский, А.М. Мирошников. - М.: Химия,1976. - 376 с.
4. Лиханов В.А. Технические жидкости: Учебное пособие / О.П. Лопатин. - Киров: Вятская ГСХА, 2005. - 43 с.
5. Этиленгликоль. Технические условия: ГОСТ 19710-2019 - Введ. 01.01.20.- М.: Стандартинформ, 2020. - 15 с.
6. Утилизация этиленгликоля. [Электронный ресурс] - режим доступа:https://heat-energy.ru/service/utilizatsiya-teplonositelya/utilizatsiya-etilenglikolya - Дата доступа: 27.11.2020.
7. Общие требования и правила оформления учебных текстовых документов: СТП СМК 4.2.3-01-2011. - Введ. 2011-04-07. - Могилев: МГУП, 2011. - 43 с.