Как компании зарабатывают деньги. Производство простых полиэфиров

ПАО «Нижнекамскнефтехим». Фото ПАО «СИБУР»
Предыдущие статьи:
1. Как компании зарабатывают деньги. Производство стирола и оксида пропилена
2. Как компании зарабатывают деньги. Производство оксида этилена и этиленгликолей
Следующий продукт НКНХ на разборе — простые полиэфиры (ППЭ), точнее, группа продуктов. С химической точки зрения это полимеры, но поскольку их молекулярная масса невелика, их часто относят к продуктам органического синтеза. Тем более, что сами по себе они применяются весьма ограниченно, гораздо чаще их используют как сырьё в других производствах, как и многие другие продукты органического синтеза.
Простые полиэфиры -- это полимеры, в цепочке которых присутствует эфирная группа -С-О-С-. Их получают полимеризацией и сополимеризацией олефиновых оксидов на каком-либо стартовом веществе. НКНХ использует для полимеризации оксид этилена СН2(О)СН2 и оксид пропилена СН3СН2(О)СН2 собственного производства. В качестве стартового вещества на НКНХ применяют либо глицерин CH(OH)(CH2OH)2 либо этилендиамин (CH2NH2)2. Оба этих сырья закупаются компанией, причём я не уверен что в России — производство глицерина у нас в стране не очень масштабное (в основном глицерин у нас получают как побочный продукт мыловарения), а производство этилендиамина и вовсе отсутствует (по крайней мере я таких не нашёл).
При полимеризации оксида этилена и оксида пропилена их циклические молекулы «раскрываются» и «садятся» на молекулу стартового вещества в том месте, где от него легко отрываются атомы водорода, например в группах -OH глицерина или -NH этилендиамина.
На примере марки ПП-5503-2-16 можно посмотреть как выглядит структура простого полиэфира:

Полимерные звенья с индексами n и k — цепочки из раскрытых молекул оксида пропилена и оксида этилена соответственно. Трёхлапая кракозябра в центре, на которую эти цепочки установлены — и есть остаток молекулы глицерина. Собственно марки простых полиэфиров отличаются стартовым веществом и комбинацией полимерных звеньев: где-то используют только оксид этилена, где-то только оксид пропилена, а где-то оба мономера.
Технологический процесс состоит из следующих стадий:
— получение щелочного стартового вещества;
— полимеризация;
— очистка щелочного полимеризата;
— сушка готового продукта и финишная фильтрация.
Приготовление стартового вещества заключается в растворении в нём щёлочи (гидроксида калия KOH), выступающей в качестве катализатора. Растворение едкого калия проводится в реакторе с мешалкой при температуре 50°С — 100°С. Осушку щелочного стартового вещества (при необходимости) осуществляют испарением воды при температуре 100°С — 120°С под вакуумом в аппарате с мешалкой или роторно-пленочном испарителе.
Синтез ППЭ осуществляют в реакторе с мешалкой и/или с циркуляционным контуром, включающем выносной теплообменник, в режиме постепенной подачи олефиновых оксидов в массу ППЭ со стартовым веществом. Температурный режим процесса полимеризации в зависимости от марки выпускаемого полиэфира выбирают в интервале температур 80°С — 140°С. Давление в реакторе поддерживают в интервале 1-6 атм. Съем тепла полимеризации окиси алкилена осуществляют подачей охлаждающей воды в рубашку реактора и/или выносной теплообменник. После окончания подачи сырья производится выдержка реакционной массы при температуре 110-140 °С. Полученный щелочной полимеризат направляют на узел очистки. Избыточное давление реактора стравливается на узел очистки газовых сдувок.
Далее ППЭ подвергают очистке от солей. Наиболее универсальным методом очистки ППЭ является фосфатносорбционный. Для этого полимеризат промывают обессоленной водой, нейтрализуют ортофосфорной кислотой и добавляют сорбент (бентонит). Сорбент собирает на себя фосфаты калия, получившиеся при нейтрализации щёлочи, далее осадок солей на бентоните удаляется фильтрацией.
Сушка полиэфира осуществляется на роторном испарителе-дистилляторе при температуре 115°С — 145°С и глубоком вакууме, где окончательно удаляется вода и другие летучие органические примеси. Важно отметить, что в химической технологии сушкой часто называют любое удаление воды испарением, продукт не обязательно должен стать твёрдым. В данном случае ППЭ остаётся жидкостью, но он обезвожен, такой продукт всё равно называют «сухим». Сухой полиэфир дополнительно пропускают через рамный фильтр и откачивают на склад для усреднения и отгрузки потребителям. Простые полиэфиры фасуют либо в евробочки, либо в авто- и ЖД-цистерны.

А вы знали, что Михалыч перед тем как сесть на велик должен ознакомиться (под роспись!) с инструкцией по эксплуатации велосипеда? Серьёзно, такая есть на заводе. Фото ПАО «СИБУР»
Теперь о цифрах. Первые простые полиэфиры были получены на НКНХ в 1983 году, а сегодня на заводе производится 6 марок ППЭ. Завод является самым крупным производителем простых полиэфиров в России с мощностью около 80 тыс. тонн/год, на его долю приходится более 90% от общего объема производства в России. Другие российские производители: «Синтез ОКА» (Дзержинск), «Химпром» (Кемерово). При этом объём потребления ППЭ в России находится на уровне 230 тыс. тонн/год, т.е. около 60% рынка — импортные простые полиэфиры. Крупнейшие мировые производители ППЭ — The Dow Chemicals (США) и BASF (Германия).
После пуска этиленового комплекса ЭП-600 НКНХ планирует нарастить производство ППЭ в 1,5-2 раза.
Основная доля (85%) простых полиэфиров применяется в качестве сырьевого полиольного компонента в производстве полиуретанов (поролон и проч.); около 15% – в технической химии: в качестве синтетических смазок, функциональных жидкостей, поверхностно-активных веществ различного назначения, в средствах личной гигиены и фармацевтики.