Технологический кроссворд

08:30 / 15 июля 2021

- Скажите, пожалуйста, куда мне отсюда идти? – спросила Алиса. 
- А куда ты хочешь попасть? - ответил Кот.
- Мне все равно… - сказала Алиса.
- Тогда все равно, куда и идти, - заметил Кот.
-  … только бы попасть куда-нибудь, -  пояснила Алиса.
- Куда-нибудь ты обязательно попадешь, нужно только достаточно долго идти. - сказал Кот. 
Льюис Кэрролл, "Алиса в Стране Чудес"

Сразу же внесем ясность, что не будем говорить о процессах, про которые, в последнее время, слышим из каждого телевизора, как пиролиз на олефины, базовые полимеризации ПЭ, ПП, ПС, ПВХ (ничего, что я пишу аббревиатурой))), ординарные каучуки, карбамиды, аммиаки и прочие метанолы.

Наконец-то и телевизор понял, что все перечисленное уже давным-давно имеет каждый приличный араб, а вот специальной химии в ее истинном понимании у него нет. Для справки. В нефтепереработке, с большой натяжкой, не более 50 процессов, в нефтехимии и в придачу с малотоннажной химией не более 500 процессов. В специальной химии около 5000 промышленных процессов, и уж конечно это не малеиновый ангидрид и эпихлоргидрин, которые в последнее время, как и ПАН, упоминаются с необычайной навязчивостью.

Как вообще получаются процессы специальной химии? Пару лет назад совместно с Андреем Костиным, в то время главным редактором RUPEC, мы достаточно внятно сформулировали, почему она была и почему исчезла и как к ней вернуться.

Все написанное в этом блоге не будет иметь адресов, паролей и явок, но любой из интересантов может быть уверенным, что под каждое заявление имеется соответствующая бумажка.

Попытки вернуться в специальную химию делаются и их не мало, как минимум 4-5 человек за месяц имеют благие желания. Я попробовал эти желания обобщить:

- Мы провели патентный поиск с 1948 года и по сей день на интересующий нас процесс, - рассказывают ходоки.
- Вы большие молодцы. – ответил я.
- Мы выбрали один из 148 изученных нами патентов, как активных, так и не активных и хотим реализовать процесс получения м-ксилилендиизоцианата (м-XDI), - продолжили ходоки.
- Отлично. „Безумству храбрых поем мы песню! ... “– пробормотал я.
- Это вы о чем? – спросили ходоки.
- Это про М. Горького, "Песня о Соколе", - озадачил я ходоков.

Желающие расширить кругозор о XDI могут прогуляться до Mitsui Chemicals Inc. и посмотреть продукт с торговым названием TAKENATE, но смотрите внимательно на цифры, вам надо TAKENATE @500, а уж дальше и сами разберетесь.

Ясно-понятно, что производители м-XDI, который получают фосгенированием м-ксилилендиамина, и на порог не пустят желающих поглядеть, как происходит кулинария.
Вернемся к вашему желанию господа ходоки, попробую вам пояснить, как из патента сделать технологию.

Вы должны понимать, что я не планирую вслед за вами, как Святой Франциск, перекапывать 148 патентов, следовательно, мы работаем по выбранному вами.

В глазах появляются первые искры сомнений, а правильно ли они выбрали именно этот патент, но быстренько это сомнение задушив, я продолжаю свои пояснения. Мощность, которую вы предполагаете, совсем не маленькая для такого продукта, процесс будет периодический, ни каких симуляций в стандартных пакетах программ на ваш процесс не существует.

Если после сказанного ходок не ушел, то он превращается в потенциального клиента и рассказ продолжается, как правило, с цитаты 1899 г., принадлежащей Оскару Клоду Моне (1840-1926 гг.), "...Я не творю чудеса, я использую и трачу много краски".

Поэтому для реализации букв и цифр из патента, как минимум в базовый проект разберемся в определениях.

Патент – это документ, удостоверяющий авторское право, на что-то технически (технологически) новое. Большие химические компании для блокировки конкурентов тратят много денег на поддерживание каких-то патентов активными. Для этого делают некоторые незначительные изменения и таким образом продолжают активность патента.

В специальной химии за последние 50-70 лет принципиально технологически нового практически ничего не появилось, но и в ней есть достаточно примеров аналогичных вышеописанному.

Лицензия – это документ, предоставляющий право на осуществление какой-либо деятельности, в частности использование синтезов описанных в патенте.

Коммерциализировать патент из области специальной химии, практически невозможно, так как обойти приведенную в нем "технологическую новизну" очень просто и без всяких хитростей и уловок, поясняю. В любом случае, патент это пробирка, очень редко пилот, а очень часто – это умозаключения патентообладателя, т.е. без пробирок и пилотов. Любое масштабирование всегда отличается от пробирки, пилота и от умозаключения. Температурный интервал в патентах очень широкий и от него уйти не возможно, но есть и другие технологические параметры, которые будут изменены наличием рециклов, абгазов, кубовых продуктов и т.д.

Коммерциализированные катализаторы или оборудование имеющие «ноу-хау» - это тоже техническая новизна имеющая авторские права, а авторские права, как известно, нужно уважать, да и "объехать" их вряд ли получится и не нужно этого делать. Потому что…:
- редкий катализатор в спецхимии не имеет аналога, хитрого, давно забытого, но аналога;

- редкое оборудование в спецхимии обладает «ноу-хау», а если вам про это рассказывают, так попросите документальное подтверждение.

Рассматриваемый процесс получения XDI не имеет ни катализаторов, ни патентованного оборудования, а вариаций технологического режима для него бесчисленное множество, как хороших, так и разных. Собственно говоря, в этом и заключается закавыка, как выбрать лучшие параметры режима для получения качественного продукта.

Кстати, в отношении горячо любимых всеми химическими россиянами ПИЦ и МДИ, та же история, в процессе нет катализатора, но имеется множество хитростей в режиме. И, как мне кажется, что "Сибур" купив у "НИИК" этот процесс, выполненный в 70-80-х годах прошлого века, почувствовал все воочию при его адаптации. Оборудование, имеющее "ноу-хау" в процессе МДИ, имеется, но можно работать и на ординарном, без потери качества, но с менее оптимистичным ОРЕХом.

Мы отвлеклись и мы должны вернуться к нашим баранам, т.е. обсудить, как на основе реакций приведенных в патенте создать технологический процесс и очень желательно, что бы этот процесс являлся репликой существующих технологий.

Как создаются материальные и тепловые балансы, рисуются PFD схемы с характеристиками и параметрами для каждого потока, а в последующем P&D и опросные листы на оборудование, опять же в отношении м-XDI, но можете быть уверенными, что принципы одинаковые.

Если мы говорим о некаталитических процессах, то все достаточно просто, а именно нужно собрать все физико-химические свойства исходного сырья, промежуточных продуктов и конечного продукта. Понимая стадийность процесса и используя PТ параметры из патента не сложно получить материальный и тепловой баланс и сравнить его с материалами приведенными в патента, если они там имеются. В девяти случаях из десяти, если в некаталитическом процессе расчетный баланс не совпадает с балансом в патенте, значит в нем, как и почти во всех патентах не учтены рецикловые потоки после очистки продукта или промежуточного продукта и его можно положить поближе к корзине.

Полученные расчетные параметры по потокам надо куда-то положить, а кроме PFD схемы больше ничего и не придумали, а что бы ее составить необходимо понимать аппаратурное оформление процесса. Где берут это аппаратурное оформление? В нашем конкретном случае, все процессы фосгенирования аминов с получением диизоцианатов достаточно однотипные, вот один из примеров, а с детализацией разберется процесс-инженер.

Расчет оборудования и составление опросных листов на него, дело гораздо более простое, чем составление PFD схемы и материально тепловых балансов, конечно…, если ты понимаешь, какое оборудование должно быть. Как достигается это понимание? Ответов несколько и мы не будем их уточнять, но знание материальной части, как и в армии, обязательно вот отсюда и до заката.

Достаточно сложным бывает выбор материалов, нужна золотая середина, что бы промышленная установка величиной с чайник не превратилась по цене в космический корабль, но и материалы не ингибировала или не катализировали процесс, если выбраны не верно. О коррозии, при не верном выборе, я не говорю, тем более, что не все процессы в специальной химии идут при низких давления, карбонилы некоторых металлов производят и при 2000 бар.

И в заключении – это составление P&D схем, они значительно трудозатратнее, чем PFD, но выполнить их возможно, если ты процесс понимаешь, знаешь и чувствуешь, как он регулируется и управляется. Или технология для тебя искусство, или ты ремесленник. Обширные технические знания в этом случае вторичны, так как являются обязательной частью, как мыть руки перед едой.

В случае каталитических процессов специальной химии все обстоит точно также, за исключением того, что необходимо иметь константы реакций и несколько важных параметров по катализаторам. Достаточно часто эти параметры можно найти и в открытом доступе, константа же не знает, где вы ее взяли "попросили" у автора или лицензиара или осуществили профессиональный поиск по научным статьям с лабораторными исследованиями, константа всегда будет одинаковая, если речь идет об одинаковых катализаторах.

И в заключение открою маленький секрет Полишинеля. Патенты прошлых лет, а именно 50-70 лет назад, являются настолько подробными, что по ним не только базовый проект можно составить, но и инструкцию по эксплуатации написать. Дело остается за малым, как его адаптировать к современным требованиям по качеству продукта и по качеству процесса. Поднимаем глаза на два абзаца вверх и читаем про ремесло и искусство, а также слушаем президента комплексный подход всегда дает положительные результаты.

Блог размещен на сайте "Макстон-Инжиниринг".

RUPEC в Twitter, в Telegram, на Facebook

0 комментариев

Авторизуйтесь чтобы оставить комментарий - Вход