Адипиновая кислота

Адипиновая кислота

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Физико-химические свойства адипиновой кислоты

2. Области применения адипиновой кислоты

3. Конъюнктура рынка некоторых регионов мира

4. Развитие производства адипиновой кислоты и современные технологические аспекты производства

5. Экологические аспекты производства адипиновой кислоты

Выводы

Информационные материалы

ВВЕДЕНИЕ

Адипиновая кислота - один из важнейших продуктов химической промышленности. Она является полупродуктом для промышленного получения синтетического волокна найлон-66.

В данном работе освещены вопросы развития и состояния производства адипиновой кислоты, экологические аспекты производства, её физико-химические свойства, области применения. В связи с тем, что в литературе ограничены сведения конъюнктурного характера, поэтому в работе освещены некоторые вопросы конъюнктуры рынка отдельных регионов, в частности в Азии, США, в странах СНГ (в том числе Украине), представлены цены на адипиновую кислоту на мировом рынке.

1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АДИПИНОВОЙ КИСЛОТЫ

Адипиновая кислота (1,4-бутан-дикарбоновая кислота):

ноос (сн2)4 СООН

Мол.масса-146,14, бесцветные кристаллы;

t пл. = 153 ?С ;

t кип.= 265?С / 100 мм рт. ст.;

легко возгоняется, растворима в воде: (г на 1ОО г):I,44(I5?C) 5,12 (40?С), 34,1 (70?С),растворима в этаноле, в эфире - ограниченно; t всп. 196,1°С.

Таким образом, адипиновая кислота обладает всеми химическими свойствами, характерными для карбонових кислот. Образует соли, большинство из которых растворимы в воде. С гликолями образует полиэфиры. При взаимодействии с NH3 и аминами адипиновая кислота дает аммонийные соли, которые при дегидратации превращается в адипамиды.(1,2)

2. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АДИПИНОВОЙ КИСЛОТЫ

Адипиновая кислота - сырье в производстве полигексаметиленадипинмида (~ 90% производимой кислоты), её эфиров, полиуретанов; пищевая добавка (придает кислый вкус, в частности, в производстве безалкогольных напитков).

Адипиновая кислота как пищевой подкислитель уступает лимонной и фумаровой кислотам и имеет ограниченное применение. Она, например, конкурирует с лимонной кислотой в производстве желатиновых десертов, джемов и желе. В этих продуктах способность адипиновой кислоты усиливать желеобразование позволяет снизить расход желатина и др. белковых ингредиентов. На десерты желатинового типа, выпускаемые в США фирмой "General Foods Corp." расходуется основная часть пищевой адипиновой кислоты в стране. Некоторое её количество используется в сыроварении и производстве сухих основ напитков. Потребление адипиновой кислоты в пищевой промышленности за последние два десятилетия не изменилось, оставаясь на уровне 1-3 тыс. т. в год. Адипиновую кислоту пищевого сорта производят в США фирмы nDu Pont" и nMonsanto"

Применение адипиновой кислоты в пищевой промышленности стран Западной Европы не разрешено законодательством (3).

Адипиновая кислота в странах СНГ применяется главным образом в производстве найлона, а также инсектицидов, смазок, пластификаторов (I).

3. КОНЪЮНКТУРА PЫHKA НЕКОТОРЫХ РЕГИОНОВ МИРА

В США адипиновую кислоту производят фирмы:

- «Allchem Industries Inc.»;

- «Ashland Chemical Compane, Ind,L Chems Jolvents Div.»;

- «Brown Chemikal Co, Inc.Industrial and Fine Сhem.»;

- «The Chemical Co»;

- «Со yne Chemical»( nDu Pont Company", nDu Pont Chemical");

- «International Chemical Inc.";

- «Milyas, Inc.»;

- «Monsanto Company»;

- «Penta Manufakturing Co»;

- «Spectrum Bulk Chemicals, A Division of Spectrum Owal Prod.»;

- «Total Speciality Chemicals»;

- «Us Chemicals, Inc.»;

- «Van Waters Rogers Inc.».

Объем производства адипиновой кислоты в США в 2004 году составил 815 тыс. тонн в год (5).

Фирмы nDu Pont" (США) и "Phone-Poulenc " (Франция) намеревались объединить свои установки по производству адипиновой кислоты, расположенные в Европе. Мощности их установок оцениваются в 545 тыс. тонн в год. Производство адипиновой кислоты фирмы "Phone-Poulenc " находится в г. Шаламп (Франция), фирмы nDu Pont" - в г.Уилтон (Великобритания). Намечалось инвестировать 10 млн. долл. на модернизацию французского завода адипиновой кислоты, после чего завод в Великобритании должен быть закрыт (6). Но фирме nDu Pont" не удалось создать совместное предприятие по производству адипиновой кислоты с фирмой "Phone-Poulenc " во Франции, поэтому фирма решила не закрывать свой завод по выпуску полупродукта для найлона в г. Уилтон на северо-востоке Англии. В настоящее время фирма напротив намерена расширить производственные мощности по производству адипиновой кислоты и гексаметилендиамина на этом предприятии (7).

В литературе имеется некоторая информация о расширении мощностей по производству адипиновой кислоты в Азии (8). Как сообщает «Japan Chemical Week» Тайваньская компания " Тайвань фортилайзер Ко" разрабатывает технико-экономическое обоснование строительства на О.Тайвань предприятия по производству адипиновой кислоты годовой мощностью 40 тыс. тонн в г. Хуолен, где расположен принадлежавший фирме завод по выпуску серной кислоты и другого сырья, необходимого для налаживания выработки адипиновой кислоты. Отмечают, что ввод в эксплуатацию указанного предприятия позволит фирме создать базу для производства найлона. До сих пор о.Тайвань являлся крупным импортером адипиновой кислоты, ведущим поставщиком этого товара в указанную страну была японская компания "Асахи кемикал индастриз Ко", которая владеет заводом по выпуску адипиновой кислоты в г. Нобеока годовой мощностью 85 тыс. т.

Другая Тайваньская фирма "Формоса плэстикс Корп." также рассматривает вопрос о строительстве завода по производству указанного продукта в стране мощностью 40 тыс. т/год. Сообщается также, что американская компания nDu Pont" в начале 2004 года ввела в эксплуатацию предприятие по выпуску адипиновой кислоты в Сингапуре годовой мощностью 100 тыс. т. Французская фирма "Рон-Пуленк С А " пустила недавно завод по производству этого товара в Республике Корея (г.Онсан) мощностью 50 тыс. т/год при сотрудничестве с одной из местных компаний. Как отмечает «Japan Chemical Week», расширение мощностей по производству адипиновой кислоты в ряде стран Азии приведет к обострению конкуренции на рынке этого товара в регионе (8).

Цены на адипиновую кислоту на мировом рынке в ноябре 2006 г--феврале 2007 года характеризуются следующими даннымиt (т.долл./т)(9, 10):

-навалом, в автомашинах, с доставкой- 0,695;

-в мешках, поставка автотранспортлм - 0,735.

По состоянию на февраль 2007 г. цена дана на адипиновую кислоту полимеризационного сорта.

В Украине производителями адипиновой кислоты являются Ровенское объединение "Азот", Северодонецкое "Объединение Азот" и украинско-польское ( совместное предприятие "Адинол" (г.Ровно), Гос. НИИ и проектный ин-т "Химтехнология" (11).

В России адипиновую кислоту производит предприятие "Завод им. Я .Л.Свердлова" (11).

Адипиновая кислота, производимая в "Адинол",характеризуется следующими данными:

Используется в лакокрасочной, анилинокрасочной, кожевенной, текстильной промышленности, а также для очистки от накипи паровых котлов. Тара: бумажные 4-сяойные непропитанные мешки с полиэтиленовыми вкладышами (25 и 30 кг) (12).

Данные о потребностях Украины в адипиновой кислоте, наличии мощностей и производстве данного продукта в Украине(13,14):

4. РАЗВИТИЕ ПРОИЗВОДСТВА АДИПИНОВОЙ КИСЛОТЫ И СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

В настоящее время известно несколько способов получения адипиновой кислоты. Эти способы отличаются друг от друга как по исходному сырью, так и по технологии. Старейшим среди них является способ окисления циклогексанода азотной кислотой до адипиновой кислоты, осуществленный еще в 1903 году. Большое практическое значение процесс получения адипиновой кислоты приобрел лишь в 30-40 годы нашего столетия, главным образом в связи с интенсивным развитием производства найлона. Выдающиеся технические свойства синтетического волокна найлон-66, полученного на основе адипиновой кислоты и гексаметилендиамина, стимулировали разработку методов синтеза адипиновой кислоты (16).

С этого времени непрерывно ведутся поиски более совершенных и экономичных путей получения адипиновой кислоты и расширения сырьевой базы для её производства. Из всех известных методов получения адипиновой кислоты промышленное осуществление нашли немногие. В результате исследований разработан и реализован в промышленности весьма экономичный метод производства адипиновой кислоты двустадийным окислением циклогексана. Этим методом получают основное количество адипиновой кислоты. На первой стадии циклогексан окисляют молекулярным кислородом с максимальным выходом циклогексанона и циклогексанола, а на второй стадии - полученные продукты доокисляют до адипиновой кислоты. Доокисление циклогексанона, циклогексанола или их смесей можно проводить с использованием различных окислителей, в том числе кислородом воздуха.

Наиболее распространен в настоящее время метод окисления азотной кислотой продуктов воздушного окисления циклогексана. Наиболее широко в промышленности используется двустадийный процесс, в котором на второй стадии окисление проводят азотной кислотой. Такие процессы оказались особенно эффективными при создании комбинированных производств капролактама и адипиновой кислоты.

Учитывая большие масштабы производства адипиновой кислоты, особое внимание уделяется созданию непрерывных схем окисления циклогексанола или его смесей с циклогексаноном азотной кислотой. Для промышленного производства адипиновой кислоты широко используется окисление циклогексанола азотной кислотой. При этом применяют циклогексанол, полученный окислением циклогексана воздухом или гидрированием фенола, а также сырую смесь продуктов окисления циклогексана воздухом, полученную после отгонки непрореагировавшего циклогексана.

Известны периодический и непрерывный методы производства адипиновой кислоты. Приводим технологическую схему периодической установки (І7) (См. Рис.1).

Для окисления применяется б0-б5%-ная азотная кислота. После её нагревания а реакторе до 50°С туда же подают в течение 1,5 часа цикло-гексанол. Так как реакция протекает с выделением значительного количества тепла, в змеевик реактора подают для охлаждения воду, поддерживая температуру 62-67 °С. Во время окисления реакционную смесь интенсивно перемешивают, а по окончании подачи циклогексанола продувают воддухом 40-45 мин. при 80?С для удаления нитрозных газов. Далее реакционную смесь охлаждают в кристаллизаторе до 20?С и полученную суспензию разделяют на нутч-фильтре.

Выделенную адипиновую кислоту растворяют в деминерализованной воде и после перекристаллизации сушат в барабанной сушилке. Высушенная адипиновая кислота содержит около 0,1% влаги.

Рис.1. Схема установки периодического действия для получения адипиновой кислоты окислением циклогексанола азотной кислотой: 1-напорный мерник азотной кислоты; 2 - напорный мерник циклогексанола; 3 - каплеотбойник; 4 - холодильник; 5 - сепаратор; 6 - реактор окисления циклогексанола азотной кислотой; 7,10- кристаллизаторы, 8,11 - нутч-фильтры; 9 - растворитель; 12 - мерник деминерализованной воды; 13 - сушильный барабан; 14 - циклон.

Специалисты Северодонецкого филиала Восточноукраинского госуниверситета Т.Б. Колесникова, В.М. Каут и др. приводят данные окисления циклогексанола азотной кислотой в присутствии органических примесей-активаторов (18). Определено положительное действие этих примесей на селективность процесса, изучена возможность щавелевой кислоты активизировать процесс окисления циклогексанола азотной кислотой до адипиновой кислоты. Введение активаторов в реакционную массу способствует повышению селективности до 94-95% и снижению количество отходов. Щавелевая кислота, которая образуется в небольших количествах, полностью разлагается, повышая селективность процесса (См. табл.2 ) (18).

Широко распространен в мире промышленный метод получения адипиновой кислоты окислением смеси циклогексанона и циклогексанола, а также сырой смеси продуктов воздушного окисления циклогексана. При использовании сырой смеси отпадает необходимость выделения чистых циклогексанона и циклогексанола ректификацией. Кроме того в сырой смеси содержится некоторое количество адипиновой кислоты, а также имеются побочные продукты окисления, которые в процессе доокисления азотной кислотой дают дополнительное количество адипиновой кислоты.

Таблица 2

Страницы: 1, 2, 3