Как компании зарабатывают деньги. Производство неонолов

ПАО «Нижнекамскнефтехим». Фото ПАО «СИБУР»
Предыдущие статьи:
1. Как компании зарабатывают деньги. Производство кумола
2. Как компании зарабатывают деньги. Производство фенола и ацетона
Возвращаемся на НКНХ, чтобы посмотреть каким таким образом там делают неонолы. Неонолы — группа веществ, которые согласно химической номенклатуре относятся к оксиэтилированным моноалкилфенолам. Звучит жутковато, но это название показывает нам, из чего молекула состоит и как получается.
Зачем они вообще нужны? Неонолы — высокоэффективные неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ). Известные людям с древних времён ПАВ — мыла, относятся к ионогенным, то есть они распадаются в воде на ионы, ну а дальше там немного коллоидной химии, и можно смывать жир и грязь. В силу того, что действие мыла связано с диссоциацией его на ионы, его недостаток — оно плохо работает в жёсткой воде, где ионов уже и так полно. Также его не получится использовать в неводных средах, а там ПАВ тоже иногда нужны. Проблема решается различными неионогенными ПАВ — они не диссоциируют в воде на ионы, это значит, что жёсткая вода им не помеха, при этом они растворяются в воде. Растворимость в воде обусловлена образованием водородных связей между атомами водорода молекул воды и атомами кислорода в молекуле ПАВ. Спектр применения неионогенных ПАВ обширен — от бытовой химии до нефтедобычи.
Надо сказать, что синтез неонолов осуществляется не сразу. По ходу дела на НКНХ получают ряд продуктов, из которых потом делают неонолы. Общую схему опишу словами, примерно так:
1. Пропилен -> Олигомеры пропилена
2. Фенол + Олигомеры пропилена -> Моноалкилфенол
3. Моноалкилфенол + Окись этилена -> Неонол (оксиэтилированный моноалкилфенол)
Олигомеры пропилена, кстати — тоже товарные продукты НКНХ. Поскольку все эти синтезы довольно небольшие, опишу всё в одной статье.

Олигомеры пропилена

Сырье для процесса: пропилен — с собственного производства.
Целевой продукт: тримеры пропилена — на производство моноалкилфенола и на продажу; тетрамеры пропилена — на продажу, предназначены для применения в качестве низкозамерзающего компонента углеводородных топлив и буровых растворов.
Побочные продукты: фракция изоолефинов, пентамеры пропилена — оба на продажу, предназначены для производства синтетических смазочных масел.
Катализатор: фосфорнокислотный.
Химическая реакция:

Производство тримеров и тетрамеров пропилена основано на реакции олигомеризации пропилена в присутствии катализатора Polymax.
Исходным сырьем является пропилен, который принимают с завода этилена в емкости. С промежуточного склада пропилен подается через дозирующую емкость в реакторы, в которых происходит процесс олигомеризации на катализаторе Polimax. Полученный олигомеризат после водно-щелочной промывки подается в отделение ректификации. В ректификационных колоннах происходит выделение пропан-пропиленовой и димерной фракций, которые рециклируются обратно в реактор. В следующих за этими ректификационных колоннах последовательно выделяются изоолефины С7-С8, тримеры пропилена, тетрамеры пропилена и пентамеры пропилена, которые в виде готовой продукции откачиваются на товарные склады.

Моноалкилфенол

Сырье для процесса: тримеры пропилена — с собственного производства; фенол — покупной, вряд ли покупается на Казаньоргсинтезе, поскольку там весь свой фенол вроде как перерабатывают сами, скорее всего НКНХ покупает фенол у Роснефти.
Целевой продукт: моноалкилфенол — на производство неонолов.
Побочные продукты: нет.
Катализатор: ионообменная смола.
Химическая реакция:

Производство предназначено для получения алкилфенолов методом каталитического алкилирования фенола тримерами пропилена. Процесс проходит по реакции Фриделя-Крафтса, аналогично получению кумола. Алкилирование проводится в двух последовательно включенных реакторах с неподвижным слоем катализатора при температуре 80 °С — 125 °С и давлении 4-5 атм. Реакция алкилирования фенола тримерами пропилена и олефинами производится в жидкой фазе в присутствии катализатора — ионообменной смолы. Алкилат из последнего по ходу реактора подается на ректификацию в узел перегонки для выделения товарного моноалкилфенола. Для снижения вредного воздействия на окружающую среду, на производстве имеется установка термического обезвреживания отходов — печь для сжигания жидких отходов.

Неонол

Сырье для процесса: моноалкилфенол, окись этилена — оба с собственных производств.
Целевой продукт: оксиэтилированные алкилфенолы (неонолы).
Побочные продукты: нет.
Катализатор: едкий натр (NaOH).
Химическая реакция:

С химической точки зрения процесс аналогичен получению простых полиэфиров — молекула окиси этилена также «раскрывается» и полимеризуется, но конец её присоединяется не к глицерину, как в случае полиэфиров, а к моноалкилфенолу.
Моноалкилфенол с растворенным катализатором и окись этилена подаются в реактор. В качестве катализатора в процессе, используется щёлочь (едкий натр NaOH).
Смесь катализатора и моноалкилфенола подается в реактор периодического действия. Каждый реакторный блок состоит из трех цилиндрических горизонтальных аппаратов, расположенных на двух уровнях. Верхние реакционные аппараты снабжены распылительными соплами для ввода окиси этилена. После проведения и окончания реакции оксиэтилирования, реакционная масса откачивается в резервуар. Перед откачкой на товарный склад катализатор в неоноле нейтрализуется уксусной кислотой.

— Производство вести — не яйцами трясти, Михалыч! Фото ПАО «СИБУР»
Теперь о цифрах. Производственная мощность НКНХ по тримерам пропилена — 75 тыс. тонн/год, по моноалкилфенолу — 100 тыс. тонн/год, по неонолам — 250 тыс. тонн/год. Нижнекамскнефтехим — единственный в России производитель неонолов. В настоящее время на НКНХ производится 5 марок этого нефтехимического продукта.
Первоначально производство работало на максимальных нагрузках, до 90% неонолов направлялось на экспорт. В последние годы, в связи со снижением спроса в Европе, их выпуск сокращается, и высвободившиеся мощности используются для производства других видов продукции: простых полиэфиров, полиэтиленгликолей.
Неонолы применяются при заводнении нефтяных пластов для интенсификации нефтедобычи, при бурении скважин, в текстильной, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей промышленности, в составе смазочно-охлаждающих, гидравлических и других технологических жидкостей, в черной металлургии, в качестве активной основы для моющих средств технического назначения, сырья для синтеза некоторых типов активной основы текстильно-вспомогательных продуктов, компонент автошампуней и зимней стеклоомывающей жидкости.
Упомянутое выше снижение спроса в Европе связано с запретом использования в бытовой химии некоторых марок неонолов в больших концентрациях. В некотором роде это протекционистские ухищрения — неионогенные ПАВ в любом случае нужны людям, но поскольку европейские и американские производители производят несколько иные вещества (того же химического класса, ага) — можно запретить все марки, не производящиеся у себя, под предлогом «вредности». Так или иначе, неонолы различных марок производят такие компании как DuPont (США, 260 тыс. тонн/год), Shandong Jincheng Petrochemical (Китай, 70 тыс. тонн/год), Henkel (Германия, 13 тыс. тонн/год).