Informacje dotyczące rozwoju badań nad nową polską technologią produkcji BPA

Transkrypt

1

2 Informacje dotyczące rozwoju badań nad nową polską technologią produkcji BPA Pierwsza produkcja przemysłowa na bazie technologii opracowanej przez zespół dra Kiedika we współpracy z prof. dr Edwardem Grzywą, została uruchomiona w 1978 roku w Zakładach Chemicznych Blachownia w Kędzierzynie-Koźlu, jako jeden z pionierskich w skali światowej procesów otrzymywania bisfenolu A z zastosowaniem żywicy jonowymiennej w roli katalizatora. Wspomniana technologia jonitowa była następnie systematycznie udoskonalana w oparciu o zdobywane doświadczenie z prowadzonych badań przemysłowych w trakcie eksploatacji instalacji produkcyjnej w Z.Ch. Blachownia w Kędzierzynie-Koźlu, później PCC Synteza S.A. W celu zwiększenia wydajności reakcji, w 1996 roku wdrożono innowacyjną wówczas technologię hybrydową, z zastosowaniem dwóch rodzajów katalizatorów: odpowiednio w postaci żywicy jonowymiennej oraz jonitu z chemicznie związanym promotorem. Omawiana technologia BPA była ośmiokrotnie przedmiotem eksportu w formie licencji (Tajwan, Chiny, Indie, Korea, Iran), ale począwszy od 2001 roku przestała być konkurencyjna i nie zawarto już dalszych kontraktów. Najważniejszą wadą ówczesnej wersji polskiej technologii BPA była jej zbyt duża energochłonność. W 2004 roku dr M. Kiedik rozpoczął samodzielnie prace nad jej udoskonaleniem we współpracy z PCC Synteza, w ramach utworzonej firmy BPA Procesy Jonitowe. Omawiane badania od 2006 roku kontynuowane są w Instytucie Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu (IMPiB), w Oddziale Zamiejscowym Farb i Tworzyw w Gliwicach. Proces wytwarzania bisfenolu A należy do najbardziej zaawansowanych technologii realizowanych w przemyśle chemicznym. Technologia nowej generacji stanowi znaczący postęp technologiczny w stosunku do wcześniejszych wersji polskiego procesu (jonitowego i hybrydowego), wynikający głównie z zastosowania w obu węzłach syntezy bisfenolu A znacznie efektywniejszego katalizatora promotorowanego. Nowa technologia BPA, oferowana obecnie pod nazwą procesu "ADVANCE BPA, bazuje na doświadczeniach i referencjach przemysłowych uzyskanych w PCC Synteza. Oprócz krytycznego węzła syntezy stanowiącego zaawansowaną technicznie i inżynieryjnie katalizę heterogeniczną, cykl wytwarzania produktu obejmuje wiele dodatkowych operacji jednostkowych i strumieni technologicznych, związanych z wydzielaniem i oczyszczaniem produktu o zawartości BPA powyżej 99,9%. Schemat ogólny odzwierciedlający wielkość i złożoność instalacji przedstawiono na Rys.1. 2

3 FE N OL A C ETON SYNTEZA I SYNTEZA II KRYSTALIZACJA ROZKŁAD ADDUKTU V323 7 N2 V201B V REGENERACJA FENOLU OSUSZANIE FENOLU OSUSZANIE ŁUGÓW DESTYLACJA STRIPPINGOWA V529 V101B V518 V570 V508 V501 V b EKSTRAKCJA FENOLU ROZKŁAD KATALITYCZNY REGENERACJA ACETONU b V a Rys. 1. Schemat ogólny instalacji do produkcji bisfenolu A według oferowanej technologii Proces otrzymywania bisfenolu A składa się obecnie z 11 węzłów technologicznych i około 250 aparatów, które muszą być odpowiednio zaprojektowane tak, aby spełniały wymagania opracowanej technologii. Technologia ADVANCE BPA stanowi znaczący postęp w porównaniu z dotychczasowymi technologiami wytwarzania bisfenolu A oraz została zweryfikowana w skali 15 tys. t/r. w PCC Synteza w Kędzierzynie-Koźlu. W efekcie prac badawczo-rozwojowych prowadzonych w Instytucie Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników we współpracy z MEXEO w ramach projektu badawczo-rozwojowego nr R oraz równolegle w instalacji przemysłowej BPA w PCC Synteza, zostały opracowane podstawy nowego procesu BPA, szeroko chronionego obecnie patentami polskimi, europejskimi i międzynarodowym zgłoszeniem patentowym PCT oraz najnowszym projektem wynalazczym (Zgł. Pat. P z 27 lipca 2013), chroniącym technologię nowej generacji ADVANCE BPA. Porównanie poglądowe rezultatów postępu prac nad technologią produkcji BPA, jaki osiągnięto w kluczowych węzłach syntezy I i II, przedstawiono w czołówce niniejszej informacji. Efekty ekonomiczne wynikające ze zmniejszenia wskaźników zużycia energii i surowców oraz poprawy czystości produktu w wyniku osiągniętego postępu technologicznego porównywanych technologii, wyliczone dla skali produkcji 100 tys. t/r sięgają od kilku do kilkunastu mln EUR w skali roku [Kiedik M., Kubica S., Chruściel A., Hreczuch W., "Projekt nowego procesu otrzymywania Bisfenolu A", Chemik nauka-technika-rynek, wrzesień 2013, w druku], w zależności od zastosowanych szczegółowych rozwiązań technicznych. Kluczowe znaczenie dla oceny wiarygodności proponowanego procesu posiada fakt, że wszystkie główne zmiany i udoskonalenia zostały do końca 2009 sprawdzone w PCC Synteza, w skali przemysłowej 15 tys. t/r., posiadając certyfikowaną dokumentację referencji przemysłowych. Dzięki omawianym udoskonaleniom technologicznym uzyskano przewagę konkurencyjną procesu nowej generacji w stosunku do innych procesów BPA realizowanych na świecie. Proponowana 3

4 obecnie technologia produkcji bisfenolu A posiada więc zamknięty cykl badawczy oraz przeszła pozytywnie testy przemysłowe, z pełnym udokumentowaniem techniczno-ekonomicznym. Prace badawcze w Instytucie IMPiB prowadzone były przez zespół dra Kiedika, z użyciem najnowocześniejszej, sterowanej mikroprocesorem ciągłej instalacji laboratoryjnej do syntezy BPA wobec kationitów jako katalizatorów, która do tego celu została zakupiona w 2007 roku, w ramach projektu Badawczego Rozwojowego Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego nr R Omawiany zakres badań laboratoryjnych, na zasadzie zawartej umowy, realizowany był przez firmę MEXEO z Kędzierzyna-Koźla. Informacje o efektach badań i osiągniętych wynikach przemysłowej instalacji referencyjnej są dostępne w sprawozdaniach wewnętrznych Instytutu IMPiB, PCC Synteza, i współpracujących firm, w tym MEXEO oraz zostały opisane w następujących publikacjach: 1. Kiedik, M. Grzywa, E., Chruściel, A. Nowa energooszczędna technologia otrzymywania bisfenolu A, Przem. Chem. 2007, 86, nr 1, Kiedik, M., Chruściel, A., Sokołowski, A: Wykorzystanie opracowanego modelu matematycznego węzła syntezy bisfenolu A do zwiększenia efektywności procesu produkcyjnego, Przem. Chem. 2008, 87, nr 9, Kiedik, M., Chruściel, A., Sokołowski, A.: Projekt nowej polskiej technologii otrzymywania Bisfenolu A o czystości poliwęglanowej w skali 50 tys. t/r., Chemik 2009, nr 12,484 pt. 4. Special Report: Bisphenol-A: A Techno-Commercial Profile, Part 1: Manufacture & Global Scenerio, Chemical Weekly, 2009, September 1, , 5. Kiedik, M., Kubica, S. Hreczuch, W., Basta, A.: Nowy proces wytwarzania bisfenolu A z zastosowasniem katalizatora promotorowanego, Przem. Chem. 2012, 91, nr 8, Kiedik, M., Kubica, S., Chruściel, A., Hreczuch, W.: Nowa generacja polskiej technologii otrzymywania Bisfenolu A (w druku), Chemik, w druku - wrzesień 2013 w cytowanych zgłoszeniach patentowych i patentach: 1. Kiedik, M. i in., Zgł. Pat. Europ. nr EP , A method to obtain polycarbonate-grade bisphenol A, 2008, 2. Kiedik, M. i in., Pat. pol , pt. Sposób otrzymywania bisfenolu A o czystości poliwęglanowej, 2010, 3. Kiedik, M. i in., Zgł. Pat. PCT/PL2011/000010, A method to obtain polycarbonate-grade bisphenol A, 2011, 4. Kiedik M., i in., Zgł. Pat. PL, nr P , 2013., oraz w monografii: 1. Kiedik, M., A.Sokołowski, A.Chruściel, Nowe inicjatywy organizacyjne i technologiczne w zakresie chemii przemysłowej. Innowacja techniczna zamiast inwestycji. Bezinwestycyjne wdrożenie nowego energooszczędnego procesu otrzymywania bisfenolu A w PCC Synteza, Politechnika Opolska, ISBN: , str r. Informacje o opracowanej innowacyjnej technologii BPA były również prezentowane w 2009 i 2012 r., na VI i VII Kongresie Technologii Chemicznej jako referat sekcyjny i komunikat ustny: 1. Kiedik, M., A.Sokołowski, A.Chruściel, Proces Chemwik BIS nowa enerooszczędna technologia otrzymywania bisfenolu A o czystości poliwęglanowej, 2. Kiedik, M., S.Kubica, A.Chruściel, W.Hreczuch, Projekt nowego procesu otrzymywania bisfenolu A 4

5 jak również na szeregu innych krajowych i międzynarodowych konferencjach i seminariach naukowych, w tym między innymi: 1. Kiedik, M., Proces Chemwik BIS nowa eksportowa technologia otrzymywania bisfenolu A o czystości poliwęglanowej, Konferencja Naukowo-Techniczna Przemysł Chemiczny Wyzwania i Bariery, Ustroń-Jaszowiec, referat w dniu r., 2. Kiedik, M., A.Chruściel, The New Energy Saving Technology of Polycarbonate Grade Bisphenol A, Międzynarodowa Konferencja Advances in Plastics Technology APT 09 w Katowicach, referat w dniu r., 3. Kiedik, M., Projekt nowej technologii otrzymywania bisfenolu A o czystości poliwęglanowej, Konferencja Naukowo-Techniczna Przemysł Chemiczny Wyzwania i Bariery, Ustroń-Jaszowiec, referat w dniu r., 4. Kiedik, M., The new energy saving technology of polycarbonate- grade Bisphenol A, seminarium Polsko- Chińskiej grupy roboczej Międzynarodowego Konsorcjum do Spraw Badań, Rozwoju i Komercjalizacji Zaawansowanych Technologii ADVANCE, Kędzierzyn-Koźle r., 5. Kiedik, M., A. Sokołowski, Poszukiwanie alternatywnych sposobów finansowania rozwoju i komercjalizacji wyników badań na przykładzie nowej technologii otrzymywania bisfenolu A, Seminarium Innowacyjne Rozwiązania w Przemyśle Chemicznym, Opole, referat w dniu r., 6. Kiedik, M., New process to obtain bisphenol A (film), Międzynarodowa Konferencja Advances in Plastics Technology APT 11 w Katowicach, referat w dniu r. 7. Kiedik M., Wykłady dla studentów Politechniki Śląskiej, w latach Uzyskane referencje przemysłowe potwierdziły, że opracowana innowacyjna technologia BPA jest obecnie konkurencyjna w stosunku do procesów największych światowych koncernów chemicznych. Czołowi światowi producenci BPA nie są zazwyczaj zainteresowani sprzedażą własnych licencji, dlatego nowa polska technologia ADVANCE BPA może stać się podstawą do wznowienia eksportu. Oferowany nowy proces ADVANCE BPA stanowić może również bazę wdrożeniową dla planowanej budowy w Polsce instalacji wchodzącej w skład kompleksu produkcyjnego poliwęglanów (PC), w tym fenolu, acetonu oraz bisfenolu A. Na przełomie lat 2009/2010, instalacja BPA w PCC Synteza S.A. została zatrzymana ze względu na głęboką dekoniunkturę wywołaną kryzysem gospodarczym, zbyt małą nieekonomiczną dla obecnych standardów BPA skalę produkcji (nawet po intensyfikacji do 15 tys. t/r.) oraz brakiem bezpośredniego powiązania z dostawcą surowców i przemysłowym przetwórcą produktu do tworzyw sztucznych. W związku z zatrzymaniem instalacji w PCC Synteza w 2010 r., dla udokumentowania przebiegu procesu otrzymywania bisfenolu A w instalacji referencyjnej wykonana została w ramach projektu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego "Patent Plus", wizualizacja najważniejszych aparatów i urządzeń tej instalacji produkcyjnej oraz multimedialna prezentacja sposobu ich eksploatacji w formie filmu i animacji graficznych. Omawiane prezentacje wykonano w wersjach językowych, polskiej, angielskiej i chińskiej oraz opracowano w formie CD (Rys.2). 5

6

7 projektów wynalazczych. Technologia ADVANCE BPA charakteryzuje się wysoką jakością produktu oraz niskimi wskaźnikami energetycznymi i surowcowymi (Tabela 1). Tabela 1. Zestawienie najważniejszych parametrów technologii otrzymywania bisfenolu A Parametr Wcześniejsza technologia jonitowa Nowa technologia ADVANCE BPA Czystość BPA, %, min Kolor, APHA, max Zużycie acetonu, t/t, max Zużycie fenolu, t/t, max Przyrost stężenia BPA w reakcji**, % Zużycie energii**, GJ/t, max 99,9 5 0,275 0, ,5 99,93 5 0,265 0, ,99* * Dla wariantu zastosowaniem krystalizacji frakcjonowanej, ** Niepublikowane dane własne W kategoriach ekonomicznych obniżenie wskaźnika zużycia fenolu o 24 kg/t, przy skali produkcyjnej 100 tys. t/r. implikuje przy obecnych cenach rynkowych efekt 3,6 mln EUR. Przyjmując uśrednioną cenę 2,5 euro za 1 GJ, różnica w jednostkowym zużyciu energii w ilości 5,5 GJ/t BPA daje kwotę kolejnych 1,4 mln euro rocznie. Należy nadmienić, że niższy przyrost stężenia BPA ( BPA) w węźle syntezy implikuje odpowiedni wzrost jednostkowego zużycia energii (GJ/t) na wydzielenie produktu. Przy wskazanych różnicach, łącznie z powiązanymi pozostałymi składnikami kosztów eksploatacji instalacji uzyskiwany w ciągu roku przez technologię, ADVANCE BPA dodatkowy efekt ekonomiczny można szacować na co najmniej 5 mln EUR (50 euro/tonę BPA). Oferowana przez konsorcjum ADVANCE BPA nowa energooszczędna technologia otrzymywania bisfenolu A odpowiada najwyższym kryteriom konkurencyjności. 7

8 Partner Konsorcjum: Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu Lider Konsorcjum: MEXEO Kędzierzyn-Koźle NOWA TECHNOLOGIA OTRZYMYWANIA BISFENOLU A Konsorcjum ADVANCE BPA opracowało NOWĄ TECHNOLOGIĘ OTRZYMYWANIA BISFENOLU A, która chroniona jest patentem europejskim, międzynarodowym zgłoszeniem patentowym PCT oraz najnowszym polskim zgłoszeniem patentowym. MEXEO jako Lider konsorcjum ADVANCE BPA, oraz na podstawie upoważnienia wszystkich współwłaścicieli praw do patentów chroniących nową technologię występującą pod nazwą handlową proces ADVANCE BPA oferuje licencję, know-how, dokumentację oraz usługi związane z komercjalizacją, w tym nadzór techniczny, dostawy kluczowej aparatury i katalizatorów. Informacje o oferowanej technologii ADVANCE BPA zawarte są : w opisie procesu (Link 1), i w prezentacji filmowej (Link 2). Zapraszamy do współpracy partnerów zainteresowanych komercjalizacją. Adres kontaktowy: Dr inż. Maciej Kiedik - główny autor i reprezentant twórców technologii MEXEO, ul. Energetyków 9, Kędzierzyn-Koźle Tel ; mexeo@mexeo.pl 8