Пентаэритрит С(СН2ОН)4 – тетраметилолметан, 2,2-ди-(оксиметил)-1,3-пропандиол, кристаллическое белое вещество. Молекулярный вес – 136,15; температура плавления – 262 °C. Хорошо растворим в воде.
История открытия реакции образования пентаэритрита и его современного названия в научной и технической литературе связано с работами Толленса в 1882 г. В 1891 г. Толленс совместно с Вигандом опубликовали сообщение о синтезе тетраметилолметана, дав ему название «пентаэритрит». Эти же авторы впервые предложили механизм протекания реакции получения пентаэритрита, который образуется при конденсации ацетальдегида и формальдегида в присутствии щелочного катализатора. В дальнейшем этот механизм был принят большинством исследователей, хотя он и не объяснял всей совокупности образующихся побочных продуктов, особенностей протекания процесса в различных условиях.
Впервые систематическое исследование процесса получения пентаэритрита было изложено в монографии Берлоу и сотр., которая практически до настоящего времени является единственной в своем роде.
Проблемой изучения химизма получения пентаэритрита, осуществлением его промышленного производства занимались и многие другие авторы. Останавливаться подробно на этом было бы не очень продуктивно, так как в силу повышенного интереса к этому продукту во все времена реальных результатов этих исследований опубликовано не было, может быть за исключением отдельных работ по некоторым вопросам.
Производство пентаэритрита в России и странах СНГ
Впервые в Советском Союзе технология промышленного производства пентаэритрита была реализована в 1942 г. на Новосибирском химическом заводе. В дальнейшем одновременно с постоянным развитием технологии производства пентаэритрита и повышением его качества наращивались и производственные мощности.
До 1991 г. на территории Советского Союза находилось в эксплуатации шесть производств пентаэритрита общей мощностью около 30 тыс. т/год:
- три производства были основаны по так называемой "гипсовой технологии" (два – мощностью по 1,5 тыс. т/год в Новосибирске и Ярославле и одно – мощностью 3 тыс. т/год в Нижнем Тагиле);
- одно производство работало на смешанном Nа/Са-катализаторе конденсации альдегидов и обладало мощностью 3 тыс. т/год (Рубежное, Украина);
- два производства мощностью по 10 тыс. т/год каждое (в Губахе и Черкесске) первоначально были построены по так называемой "содовой" технологии, но при пуске эта технология оказалась неработоспособной и была переделана на "формиатную".
В это же время на "формиатную" технологию перевели и производство, работавшее на смешанном катализаторе. Российский рынок
В 1991 г. Ярославское ПО "Лакокраска" прекратило выпуск пентаэритрита. В 2001 г. последовала остановка производства в ОАО "Химпласт" (г. Новосибирск), а в 2005 г. Было остановленно производство пентаэритрита и на ОАО «Уральская химическая компания» (г. Нижний Тагил).
Черкесское ХПО им. Цахилова в 2004 г. приостановило коммерческий выпуск пентаэритрита, однако существует информация о том, что пентаэритрит выпускается для внутреннего потребления, прежде всего для производства алкидных лакокрасочных материалов.
Единственным производителем товарного пентаэритрита в России на данный момент является предприятие ОАО «Метафракс» (г. Губаха). Компанией объявлено увеличение мощности производства до 18 тыс. т/год.
Кроме ОАО "Метафракс", в СНГ пентаэритрит производят на химическом заводе «Заря» (г. Рубежное, Украина) в объеме до 10 тыс. т/год.
Уровень технологии и техническое состояние производств пентаэритрита существенно отличаются друг от друга, обеспечивая суммарный выпуск пентаэритрита в странах СНГ к 2004 г. в объеме 24 тыс. т/год. Максимальная загрузка производственных мощностей имеется только в ОАО «Метафракс».
Потребность промышленности РФ на 2004 г. составляла примерно 20 тыс. т и покрывалась поставками пентаэритрита из Украины, стран Западной Европы и Китая. В этой связи интересно посмотреть оценку потребления пентаэритрита, сделанную еще в СССР, табл. 1. Потребность рассчитана при варианте ускоренного развития лакокрасочной промышленности в соответствии с приказом МХП СССР № 40 от 16 января 1987 г. Так мы видим, что уже к 2000 г. планировалась потребность в пентаэритрите порядка 40 тыс. т/год. Табл. 1. Потребность лакокрасочной промышленности в пентаэритрите. (Письмо ГИПИ ЛКП НПО "Спектр" № НИО-87-57-7078 от 12.06.87 г.) Наименование предприятий-потребителей | Планируемая потребность по годам, тыс. т | | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 2000 | | Ленинградское НПО "Пигмент" | 1,6 | 1,6 | 1,6 | 1,6 | 1,6 | 1,6 | 1,6 | | Загорский ЛКЗ | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,4 | | Ярославское ПО "Лакокраска" | 3,7 | 3,8 | 4,3 | 4,5 | 4,6 | 4,7 | 4,9 | | Котовский ЛКЗ | 0,2 | 0,2 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,6 | | Ростовское ХПО | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | | Черкесское ХПО | 2,3 | 2,3 | 2,4 | 2,5 | 2,7 | 2,9 | 3,5 | | Челябинский ЛКЗ | 0,7 | 0,7 | 0,9 | 1,6 | 1,8 | 2,1 | 2,5 | | Днепропетровский ЛКЗ | 0,9 | 0,9 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | | Львовский ЛКЗ | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | - | - | - | | Бориславский ЛКЗ | 2,4 | 2,4 | 2,6 | 2,8 | 3,0 | 3,3 | 3,5 | | Одесский ЛКЗ | 1,5 | 1,5 | 1,8 | 2,0 | 2,4 | 2,6 | 2,8 | | Лидское ПО "Лакораска" | 4,6 | 4,7 | 5,4 | 5,4 | 5,6 | 6,0 | 6,3 | | Рижский ЛКЗ | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,4 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | | Ташкентский ЛКЗ | 4,9 | 5,0 | 5,3 | 5,9 | 6,2 | 6,7 | 7,0 | | Новый завод в Восточной Сибири | - | - | - | - | - | - | 2,6 | | Итого | 25,2 | 25,7 | 28,6 | 30,2 | 32,0 | 34,1 | 39,2 |
Рынками сбыта пентаэритрита также являются Белоруссия, Казахстан, республики Средней Азии, объем потребления которых оценивается в 5 тыс. т/год. В целом текущий рынок пентаэритрита государств СНГ оценивается в объеме 25–28 тыс. т/год.
Высокое качество пентаэритрита, производимого в Губахе, делают его экспортным продуктом, о чем свидетельствуют поставки в страны Балтии и Восточной Европы; хотя это в том числе и результат сотрудничества в рамках СЭВ, а также следствие падения производства пентаэритрита, прежде всего, в Восточной Европе.
Присутствие на российском рынке импортного пентаэритрита, прежде всего из Швеции, Турции, Китая и ряда других стран, показывает существующий дефицит на рынке.
Такое положение дел в обеспечении российского рынка долго продолжаться не может. Рынок займут либо западные производители продукции, либо наиболее экономически состоятельные отечественные предприятия, которые примут решение о строительстве нового современного производства пентаэритрита. "Формиатная" технология
В настоящее время на территории СНГ находятся в эксплуатации три производства пентаэритрита, в том числе два – в России и одно – на Украине. Технология, оборудование и сырье – отечественное. В производственной практике реализован «формиатный» процесс. Продукт производится по ГОСТу 9286-89 «Пентаэритрит технический. Технические условия». В процессе синтеза пентаэритрита осуществляют порядка 10 стадий: собственно сам синтез пентаэритрита, удаление избыточного формальдегида из реакционного раствора, упаривание реакционного раствора, двойная перекристаллизация для получения товарного пентаэритрита, его сушка, переработка технического маточника.
В основе стадии синтеза пентаэритрита лежит реакция конденсации ацетальдегида с формальдегидом в присутствии гидроксида натрия с последующей реакцией Канниццаро между формальдегидом и образовавшейся на предыдущей стадии пентаэритрозой.
Продукция, произведенная «формиатным» методом соответствует по качеству известным мировым аналогам.
Из технического маточника, полученного в результате фильтрации технического продукта, после выделения остаточной органической массы, которая подвергается переработке и возвращению в процесс, образуется формиат натрия. Содержание основного вещества в техническом продукте (по ТУ 6-10-1047-70) – 90–95%. Полученный в процессе формиат натрия используется в кожевенной промышленности. Выводы
1. Анализ рынка производителей пентаэритрита говорит о том, что страны, производящие пентаэритрит, обычно относятся к ведущим химическим державам, и Россия занимает достойное место среди них по уровню технологии.
2. В России сложилась практически монопольная ситуация, когда ОАО «Метафракс» является единственным производителем пентаэритрита на рынке.
3. Рынок достаточно насыщен поставками пентаэритрита по импорту, но отечественный потребитель нуждается в отечественном производителе этого продукта, и поэтому в России требуется, как минимум, еще один производитель пентаэритрита.
4. Анализируя качество пентаэритрита, производимого ОАО «Метафракс», и сравнивая его с качеством продукта фирмы «Персторп АБ» (Швеция), можно сделать вывод, что в этой области "Метафраксу" еще предстоит много работы, чтобы выйти в число ведущих на мировом рынке.
5. Алкидные материалы, на выпуск которых главным образом идет пентаэритрит, производят не только из пентаэритрита, а также из фталевого ангидрида, различных масел и т.п., поэтому часто не требуется столь высокое качество, как это показано у фирмы «Персторп». Однако если требуется производить высококачественные материалы, в том числе для окраски VIP-изделий, необходимо повышать качество пентаэритрита одновременно с другими компонентами алкидных систем. |