"АЛДЕР" – ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ПЕНТАЭРИТРИТА


Хотя основные особенности производства пентаэритрита обычно известны и применяются многими компаниями, "Алдер"- процесс имеет много преимуществ, благодаря простоте и более низким инвестиционным и эксплуатационным затратам.


 

С(СН2ОН)4 – пентаэритрит, тетраметилолметан, С5Н12О4, 2,2-бис-(гидроксиметил)-1,3-пропандиол (IUPAC), кристаллическое белое вещество. Молекулярный вес 136,15,  температура плавления 2620C. Плотность 1,396 г/см3.  Насыпная плотность 0,7 г/см3. Хорошо растворим в воде, малорастворим в обычных органических растворителях.
Растворимость в 100 г воды: 7 г при 200С, 17 г при 500С , 72 г при 950С.
CAS номер: 115-77-5, EINECS номер: 204-104-9
Пентаэритрит является твердым кристаллическим спиртом, производимым промышленностью в качестве сырья для последующей переработки и, прежде всего, в лакокрасочной промышленности для производства алкидных смол, простых и сложных полиэфиров, полиуретанов, пластификаторов, стабилизаторов пластмасс, синтетических смазок, взрывчатых вещества и т.д.

Основными сырьевыми материалами являются формальдегид и ацетальдегид. Кроме того, применяется каустическая сода и небольшое количество муравьиной кислоты.
В качестве побочного продукта получается формиат натрия.
Всегда присутствующие высшие гомологи пентаэритрита и формали в "Алдер" - процессе отделяются, чтобы получить продукт высшей категории качества, содержащий 99% монопентаэритрита.

Описание процесса
В автоматически контролируемом периодическом реакторе разбавленный раствор пентаэритрита производится посредством программируемого дозирования реагентов при строгом контроле температуры и рН среды.
После полного удаления путем испарения и стриппинга непрореагировавшего избытка формальдегида пентаэритрит кристаллизуется и отделяется от маточной жидкости.

Блок-схема процесса


Сырые кристаллы очищаются перекристаллизацией, разделяясь на чистый пентаэритрит, технический пентаэритрит и суспензию пентаэритрита, последняя отправляется в хранилище, тогда как первые 2 продукта направляются на фасовку; богатый органикой раствор, называемый суспензией пентаэритрита, продается как есть или разрушается.
Из маточной жидкости после отделения кристаллов пентаэритрита фракционной кристаллизацией получают формиат натрия, который отправляется на склад и упаковку.
Маточная жидкость после выделения формиата натрия далее разделяется на различные растворы, которые возвращаются в технологический процесс, но небольшое количество дополнительно очищается и уничтожается (обычно сжиганием).
Значительное снижение операционных затрат может быть получено, если завод по производству пентаэритрита будет непосредственно связан с заводом по производству формальдегида (на металло-оксидных катализаторах).
Предполагается, что производство пентаэритрита будет размещено на наружной установке под крышей с частично установленными стенами. В отдельно стоящем маленьком здании, которое может быть связано с формальдегидной установкой, обустраивается операторская на втором этаже и электрической подстанцией на первом этаже. В том же помещении предусматривается помещение для маленькой лаборатории для проведения технологических анализов. Стадия фасовки и хранения продуктов обустраиваются в отдельно стоящем здании.

Качество продукции
Чистый пентаэритрит соответствует типовой и гарантированной спецификациям:

 

ТиповаяГарантировано
Содержание монопентаэритрита (в сухом продукте)98%свыше 99,1 %
Зола (на формиат натрия)0,004 %Менее чем 0,005 %
Влага0,3 %Менее чем 0,5 %
Температура плавления260°Cвыше 257°C
Цветность по фталевому эфиру100°APHAМенее чем 150°APHA

Технический пентаэритрит получается в соответствии со следующими типовой и гарантированной спецификациями:

 

ТиповаяГарантировано
Содержание монопентаэритрита94 %92 - 97 %
Содержание дипентаэритрита4 %2 - 6 %
Формали пентаэритрита и сахара2 %Менее чем 6 %
Зола (на формиат натрия)0,005 %Менее чем 0,01 %
Влага0,2 %Менее чем 0,3 %
Температура плавления250°CСвыше 220°C
Цветность по фталевому эфиру 150°APHAМенее чем 200°APHA

Формиат натрия соответствует следующим типовой и гарантированной спецификациям:

 

ТиповаяГарантировано
Содержание формиата натрия (в сухом продукте)99 %Свыше 98 %
Содержание примесей (пентаэритрит)1 %Менее чем 2 %
Влага0,2 %Менее чем 0,4 %
Внешний видСвободные рассыпчатые кристаллы

Технические характеристики процесса
Расходные коэффициенты зависят от желаемого качество продукта. Для 1 тонны чистого продукта расходные коэффициенты следующие:

Формальдегид (100 %)

1140 кг
Ацетальдегид (100 %)415 кг
Каустическая сода (100 %)460 кг
Муравьиная кислота (100 %)25 кг
Серная кислота (100 %)25 кг
Активированный угольОколо 20 кг
Электроэнергия (380 - 440 V)500 квт ч
Охлаждающая вода (при 28°C макс.)4750000 ккал
Охлаждающая вода (при 15°C макс.)250000 ккал
Пар (при 15 бар мин.)5000 кг
Пар (при 3 бар мин.)9000 кг
Технологическая вода500 кг
Воздух КИП50 нм3
Трудозатраты4 аппаратчика/смена плюс персонал на погрузке


На каждую 1 тонну пентаэритрита производится около 650 кг формиата натрия.
Завод требует около 300-500 м2 площади без склада сырья и готовой продукции.

Применение технологии
Процесс "Алдер" производства пентаэритрита был пущен в эксплуатацию в 1981 году на заводе компании "Алдер" (Триест, Италия).
В 1988 году "ноу-хау" технологии производства была продана турецкой компании "Marmara Kimya Sanayi" (Gemlik).
В 1995 компания "Алдер" участвовала в усовершенствовании процесса бразильской компании "Copenor" (Camacari & Sorocaba).

 

Комментарий эксперта (В.Г. Шарыкин):
Технология "Алдер" - процесса производства пентаэритрита является одной из немногих коммерчески доступных технологий производства пентаэритрита.
Данная технология отработана разработчиком в деталях на собственном заводе в Триесте (Италия) на протяжении больше чем 25 лет.
Представляет интерес для российского рынка пентаэритрита.