«Лева нога – сено, права нога – солома.
Помни науку…
Шагом, - сено – солома, сено – солома…»
A. Н. Толстой, «Петр первый»
Фосген пахнет прелым сеном, и если в цеху имеется хотя бы малейший пропуск фосгена, то постоянное чувство, что лицо грязное и хочется умыться. Ну а если не малейший, то тебя умоют другие в специально отведенном месте. Фосген представляет собой бесцветный газ, который очень ядовит, но только при вдыхании паров. При температуре ниже +8,2 °C он конденсируется в бесцветную жидкость.
Мы уже говорили о фосгене в связи продуктами и прямо, и косвенно влияющими на обороноспособность страны. Говорили, что одной из причин отсутствия собственных изоцианатов и полиуретанов в стране является паническая боязнь фосгена, причем необоснованная, так как правила безопасности для фосгена аналогичны правилам по хлору, не жестче.
Поликарбонат – это один из тех продуктов, который можно получать как по фосгеновой, так и по безфосгеновой технологии. Причем ниша на рынке имеется как для одного, так и для другого, и эти ниши, чего уж греха таить, разные: поликарбонат, получаемый без фосгена, по ряду показателей не может достичь тех показателей, которые доступны с использованием фосгена. Такова жизнь, против законов химии не попрешь. Но и на том спасибо, так как и МДИ, и ТДИ, которые тоже можно получать без фосгена, не нашли места на рынке: уж слишком хромает качество по отдельным параметрам.
В чем же разница фосгеновых и безфосгеновых технологий для поликарбоната?
Вот вариант №1: без фосгена. Дифенил карбонат получают через окись этилена, этилен карбонат, диметил карбонат:
Далее сополимеризация бисфенола А и дифенил карбоната:
По балансу Asahi Kasei (блок схема на рисунке ниже) общие инвестиции – порядка $520,4 тыс.
Переходим к варианту№2: с фосгеном. Дифенил карбонат через фосгенирование фенола:
Далее полимеризация бисфенола А и дифенил карбоната, как и в примере выше. По балансу Mitsubishi Chemical (на блок-схеме ниже) общие инвестиции – порядка $513,14 тыс.
Не сложно заметить, что квадратиков (т. е. стадий процесса) в схеме без фосгена больше, чем с фосгеном. Если говорить по-простому, то получение поликарбоната по схеме без фосгена – это примерно то же самое, что чесать правое ухо левой рукой. Попробуйте!
Но капитальные затраты сопоставимы между собой. Операционные затраты тоже близки, в итоге разница в инвестиционных показателях двух таких проектов – в пределах точности прогнозирования цен на сырье и продукцию, то есть ее практически нет. В случае привозного бисфенола капитальные затраты снижаются практически в два раза: для варианта №1 составляют $248,5 тыс., а для варианта №2 – $276,8 тыс. Расчет затрат осуществлен не для условий РФ, чтобы не начали выдумывать. Нет, кстати, и необходимости приводить абсолютные цифры по потреблению сырья. Все, кому это интересно, могут получить их у лицензиаров технологий на актуальную дату.
Что же в сухом остатке: никакой разницы, и совершенно незачем бросаться грудью на фосгеновую амбразуру? Увы, но нет. Качество, и еще раз качество. Любой коммерсант, работающий на рынке поликарбонатов, объяснит различия очень доходчиво: козырьки для киосков можно делать из любого поликарбоната, но если мы переходим в область лазерных дисков, оптического и сотового поликарбоната, то уже не из любого. Закончим эти рассуждения: что построено, то построено.
Обратили внимание на заголовок? Все позади: придется обернуться. Почему обернуться? А потому, что в Дзержинске на заводе «Заря» еще в 2002 году работало производство поликарбонатов. Странное, надо сказать, производство, но с отличным качеством. Странное потому, что появилось оно в середине 1960-х по проекту п/я 2418, но в основе была документация Dow. В конце 80-х производство устойчиво работало на проектную мощность 3,5 тыс. тонн в год. Дальше как и все в химии начало сыпаться, и в 2002 году стадия синтеза у «Зари» была на 2,8 тыс. тонн в год, осаждения – 2,4 тыс. тонн в год, грануляции – 3,0 тыс. тонн в год, но вот сушки - лишь на 0,5 тыс. тонн в год, поскольку сушилки вышли из строя, а новые не приобретались.
Производство поликарбонатов менеджмент завода «Заря» передал в аренду НПФ «Карбохим», но без права выкупа и возможности взять цех в долгосрочную аренду. Какой смысл был новым арендаторам вкладываться в оборудование при таких условиях? Фосген для поликарбоната привозили в хлорных вагонах-цистернах с соседнего завода «Корунд», бисфенол привозили из Уфы (в то время он еще был хорошего качества, не то, что перед закрытием в 2015 году). А «Заря» приказала долго жить (кому интересно, как выглядят мертвые заводы, здесь отличный фоторепортаж), и это при том, что имела собственную ТЭЦ, а по ряду продуктов была монополистом. В общем, жадность менеджмент сгубила.
Вернемся к поликарбонату на «Заре». Сложно судить, что было в начале работы цеха поликарбоната (после того, как «почтовый ящик» сделал копию процесса с документации Dow). Но когда в 2000 году я собственными глазами видел производство и расходные нормы, и качество продукции, впечатление оставалось «как в сказке». Впрочем впечатления и сказку к делу не пришьешь, а сравнивать было с чем. В 1988-89 годах «Уфахимпром» закупил у Tecnimont «полный комплект» для производства поликарбоната на 10 тыс. тонн в год: документацию, оборудование, лицензию и т. д. Бисфенол, как я уже говорил, был свой, генерация фосгена входил в поставку: бери и строй. Кстати, в тот же период были закуплены ТФК и ПЭТ для строительства завода полиэфирных волокон в башкирском Благовещенске. Но если ПЭТ и ТФК все же родились в 2007 году из оборудования, привезенного в конце 80-х, то поликарбонату не повезло: попилили его беднягу на лом. Но документация, конечно, осталась.
Плох тот технолог, который не сравнит себя с соседом. Ниже таблица сравнения поликарбоната «Зари» и поликарбоната «Уфахимпрома» (так и не родившегося), для которого даны гарантийные показатели качества. Расходные показатели даны на тонну выпускаемой продукции (расходы на энергоносители на «Заре» значительно ниже, так как фосген не производился, а доставлялся с завода «Корунд»). Принципиальное различие в процессах заключалось в том, что вместо водного высаждения используется ротороно-плёночное испарение, что сокрашает расход воды на высаждение, но требует идеальной герметичности оборудования:
|
Сырье, реагенты. Энергоресурсы |
Ед. изм |
«Уфахимпром», Tecnimont. 10 тыс. тонн в год |
«ЗАРЯ», НПО «Карбохим» 3,5 тыс. тонн в год |
НИИПМ |
|
Натр едкий |
т |
0,496 |
Доставка фосгена с завода Корунд |
0,450 |
|
Моноксид углерода |
т |
0,138 |
0,148 |
|
|
Хлор |
т |
0,335 |
0,330 |
|
|
Хлорбензол |
т |
0,011 |
0,011 |
0,008 |
|
Бисфенол А |
т |
0,927 |
0,930 |
0,900 |
|
Метиленхлорид |
т |
0,030 |
0,010 |
0,010 |
|
Фенол |
т |
0,013 |
0,012 |
|
|
Фосген |
т |
0,464 |
0,464 |
0,450 |
|
Вода оборотная |
м3 |
0,351 |
0,293 |
0,300 |
|
Холод, Т= минус 20С |
Гкал |
0,374 |
0,150 |
0,120 |
|
Вода деминерализованная |
м3 |
9,3 |
12,4 |
11,00 |
|
Пар 15 бар |
Гкал |
9,15 |
7,4 |
|
|
Воздух технический |
м3 |
0,142 |
0,126 |
|
|
Азот |
м3 |
0,127 |
0,125 |
|
|
Электроэнергия |
Тыс. кВт ч |
3.98 |
2,5 |
Каким образом «Заря», а вернее НПО «Карбохим», смогли достичь расходных показателей на уровне Tecnimont, сейчас мало кому известно, но все может быть. Смогли же они на стадии высаждения заменить ацетон на горячую воду и не потерять качество поликарбоната.
В начале 2000-х годов НИИПМ вышел с официальной презентацией собственного процесса поликарбонта, расходные показатели которого вы также видите в таблице. Вот одна из цитат: «Предлагаемый процесс производства поликарбоната (ПК) разработан ОАО «НИИПМ» и является результатом многолетней работы большой группы высококвалифицированных специалистов…с целью обеспечения его эффективности, экологической чистоты и высокого качества продукта. Разработанный процесс основан на оригинальном синтезе методом межфазной поликонденсации динатриевой соли дифенилолпропана в смеси органических растворителей (хлорированные углеводороды) и позволяет получать поликарбонат высочайшего качества с низкими материальными и энергетическими расходами при практическом отсутствии вредных стоков и газовых выбросов». Ну и так далее, включая показатели качества на тот период разработки процесса, которые и приведены в таблице.
|
Показатели |
Ед. |
Метод испытания |
Базовые марки ПК |
|||
|
Высокая вязкость (экструзия) |
Средняя вязкость (литье, экстру-зия) |
Сред-няя вяз-кость (литье) |
Низкая вязкость (литье) |
|||
|
Показатель текучести расплава |
г/10мин |
DIN 537 35 t=3000С Р=1,2 кг |
1-4 |
4,1-7 |
7,1-12 |
12,1-18 |
|
Относительное удлинение при разрыве |
% |
DIN 534 55 (тип об-разца 3) |
>100 |
>100 |
>100 |
>90 |
|
Предел текучести растяжений |
МПа |
-«- |
>60 |
>60 |
>60 |
>55 |
|
Ударная вязкость на образцах с надрезом |
кДж/м3 |
DIN 53 453 (тип об-разца 3) |
>35 |
>30 |
>30 |
>20 |
|
Модуль упругости при растяжении. |
МПа |
DIN 534 55 (тип об-разца 3) |
2400-2200 |
2400-2200 |
2400-2200 |
2400-2200 |
Я не привожу сравнение показателей качества, декларируемых НИИПМ, ни с «Зарей» (т. е. НПО «Карбохим», в оригинале Dow), ни с «Уфахимпромом», (т. е. Tecnimont), ни с современными марками продаваемого на рынке поликарбоната. Оставим это удовольствие для заинтересовавшихся зрителей. Суть же заключается в том, что в России существует собственный процесс производства поликарбоната по фосгеновой технологии. Ну а о её плюсах в отношении качества мы уже поговорили.