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摘 要:丁二醇( 简称BDO) 是一种重要的有机和精细化工原料, 它被广泛应用于医药、化工、纺织、造纸、汽车和日用化工等领域。通过BDO 可以生产四氢呋喃( THF) 、聚对苯二甲酸丁二醇酯( PBT) 、γ- 丁内脂( GBL) 和聚氨酯树脂( PU Resin) 、涂料和增塑剂等,以及作为溶剂和电镀行业的增亮剂等。本文目前基于1,4-丁二醇的研究背景,综合分析目前市场上流行的四种生产工艺,对其性能及各种生产工艺进行深入的分析。
关键词:1,4-丁二醇 生产工艺技术 市场现状
随着化学化工的亲民化发展,1,4-丁二醇作为一种重要的有机化工原料被广泛应用于溶剂、化妆品、增塑剂、医药、泡沫人造革、农药、固化剂、纤维、工程塑料等各个领域,深入人们的生活。以往的1,4-丁二醇主要是应用于制备合成橡胶单体丁二烯,在一定程度上说,目前的1,4-丁二醇有了更适合它的发展领域、发展空间,特别是在对四氢呋喃(THF)、Y一丁内酯(GBL)和N-甲基呲咯烷酮(N肝)的制造过程中,最大限度的发挥了其自身的优良性能。
一、1,4-丁二醇发展的现状及趋势
在一定程度上,1,4-丁二醇的生产研究收到了其技术与原料上的影响。但是,到2011年为止,全球BOO的发展研究还是客观的。其产业基地一般分布在亚洲、美洲、欧洲三大块,且方位都比较集中。在其产能上较以往也有大幅度的提升,已经高达56%。而深入比较其研究成果后得知,目前在BOO生产中处于先进位置的有德国BASF、美国ISP、台湾大连化学以及山西三维等等。
单从国内发展上来看,我国的BOO生产在外国先进技术的促动下也得到了长足的发展,特别是Reppe法,是中国BOO市场里的基本生产方式。而在中国BDO生产对外依存度已逐步下降的背景下,随着国家对节能与减排的大力提倡,Reppe法的装置很有可能会在市面上大幅度地减少。BOO生产将会转变生产方式,突显与时代要求相呼应的重心。到2011年,中国的位于前三的企业BDO产能已经占到了总产能的50%以上。山西三维也在国际发展技术的指导下,不仅生产效益高,且成为中国唯一拥有Reppe独立自主产权的企业。另外,中国的总体BDO产能也十分可观,年均复合增长率高已达27.6%。
二、1,4-丁二醇的生产工艺
1.性能:1,4-丁二醇又称1,4-二羟基丁烷(1,4-Butylene glycol Tetramethylene glycol,简称BOO),其化学式为HOCH2CH2CH2CH2OH,在温度达到凝固点(20.1℃)时为无色粘稠油状液体,可燃,熔点20.2℃,沸点228℃,能与水、甲醇、乙醇、丙酮相溶,微溶玉乙醚并具有一定的吸湿性,味微苦。
2.生产方法:就目前的生产技术来看,1,4-丁二醇的生产方法是比较全面的,在所构成原料的层面、制成方法的路线上都有具有层次的划分,在同一平台上相同的原料课生成出不同的的合成工艺。现阶段的合成方法有四种即:
2.1Reppe(雷珀)法(炔醛法):其是以乙炔和甲醛为原料,属于比较传统的制造方法。经由两次催生,以原料为催化剂,在生成成1,4一丁炔二醇的基础上再经加氢制造出1,4一丁二醇。而就其发展状况来看,Reppe(雷珀)法可分为两个阶段即传统的与改良后的。
2.1.1以往的Reppe(雷珀)法:经过科研人员的运用与分析后发现,其安全系数高(12-20倍)的优点,主要表现在操作与乙炔分骶上的性能改良。但是,在实际应用中依然存在造价与成本上的浪费,特别是催化剂的失活,对生产周期、生产能力有较大的负面影响、
2.1.2现阶段的Reppe(雷珀)法:深入分析传统的Reppe(雷珀)法,在其经验与成果的基础上,Reppe(雷珀)法得到了比较全面的改良。对科研成果总结发现主要的两种工艺流程:悬浮床工艺流程,被DuPont公司广泛的应用;淤浆床流程,被ISP(前GAF)公司采用。
2.1.3区别:改良后的Reppe(雷珀)法较传统的差异主要是表现在催化剂的原料改良与分离方式的改良上。将两者进行深层次对比后发现,改良后的工艺流程的优良性主要表现在操作方式与操作方式的灵敏性上,其在低压操作技术、乙炔分压指标(0.14Mpa)、安全实施的配套上,都有新的突破;在传统Reppe(雷珀)法的气体稀释上,改良后的工艺合理调整进料组成,使得甲醇的质量分数含量改变为2%-10%;在催化剂与反应物的分高上,由于过滤系统的优化配置,使其指数大大增高;操作费用与操作成本上由于新研发的抵押催化剂而有大的缩减(10%-22%)。
2.2丁二烯法:基于目前的市场的发展状况,基于以Reppe(雷珀)法为原料的工艺一般有两种生产形式。
2.2.1丁二烯乙酰氧基化法:又称丁二烯醋酸法,其优良之处在节能上得到充分的突显。在生产原料与脱水原料上,丁二烯乙酰氧基化法的采用都是天然、高价值的,且调节产物Bdo与THF的配制比例较以往灵活。但其在发展中依然存在诸多弊端如流程反复、高耗能、高成本等,需要在发展中逐步改善。
2.2.2丁二烯氯化法:该工艺是依靠气相氯化在高温(260℃-300℃)下产作的方式完成两次转化,最终通过水解的方式得到BOO。
2.2.3烯丙醇法:又称环氧丙烷法。通过三个阶段来完成最终的转化,第一阶段依靠顺酐与乙醇的醣化反应得到马来酸单乙酯;第二阶段依靠马来酸单乙酯与离子交换,融入树脂催化剂、乙醇完成反应生成马来酸二乙;第三阶段将马来酸二乙酯与氢混合,得到丁二酸二乙酯,再进一步分解为BOO。该工艺因为其利用率高、收成率高和产品的天然性的优点,在生产中得到广泛的应用
3.各种生产工艺系统性比较(如下表)
综合上述,在世界总体BDO技术的持续促动下,我国的BDO也稳步地发展起来,以各种形式兴起的BDO企业给社会带来了巨大的效益。但是BOD技术操作的难度性与原料来源、质量的高要求,使得1,4-丁二醇的发展虽然从现阶段来看比较成熟,但是依然有诸多值得改良的地方。因此,企业应在国家政策、BDO技术的发展现状的有效引导下,開展技术创新,对企业机构合理规划,以增高BDO技术的应用效率和企业的经济效益。
参考文献
[1]崔小明.1,4-丁二醇生产技术进展及市场分析[J].甘肃石油和化工,20013(01).
[2]王聪,邓成志,蔡靖.正交实验法在3-甲基-7-二乙氨基-1,4-氧氮杂萘-2-酮合成中的应用研究[J].应用化工,2013(01).
[3]冒江云,杨林峰,杜晶,金永灿.1,4-二氧六环-盐酸预处理对麦秆化学成分的影响[J].纤维素科学与技术,2013(01).
[4]茹林旺.1,4-丁二醇生产技术及市场现状[J].中国化工贸易,2013(04).
关键词:1,4-丁二醇 生产工艺技术 市场现状
随着化学化工的亲民化发展,1,4-丁二醇作为一种重要的有机化工原料被广泛应用于溶剂、化妆品、增塑剂、医药、泡沫人造革、农药、固化剂、纤维、工程塑料等各个领域,深入人们的生活。以往的1,4-丁二醇主要是应用于制备合成橡胶单体丁二烯,在一定程度上说,目前的1,4-丁二醇有了更适合它的发展领域、发展空间,特别是在对四氢呋喃(THF)、Y一丁内酯(GBL)和N-甲基呲咯烷酮(N肝)的制造过程中,最大限度的发挥了其自身的优良性能。
一、1,4-丁二醇发展的现状及趋势
在一定程度上,1,4-丁二醇的生产研究收到了其技术与原料上的影响。但是,到2011年为止,全球BOO的发展研究还是客观的。其产业基地一般分布在亚洲、美洲、欧洲三大块,且方位都比较集中。在其产能上较以往也有大幅度的提升,已经高达56%。而深入比较其研究成果后得知,目前在BOO生产中处于先进位置的有德国BASF、美国ISP、台湾大连化学以及山西三维等等。
单从国内发展上来看,我国的BOO生产在外国先进技术的促动下也得到了长足的发展,特别是Reppe法,是中国BOO市场里的基本生产方式。而在中国BDO生产对外依存度已逐步下降的背景下,随着国家对节能与减排的大力提倡,Reppe法的装置很有可能会在市面上大幅度地减少。BOO生产将会转变生产方式,突显与时代要求相呼应的重心。到2011年,中国的位于前三的企业BDO产能已经占到了总产能的50%以上。山西三维也在国际发展技术的指导下,不仅生产效益高,且成为中国唯一拥有Reppe独立自主产权的企业。另外,中国的总体BDO产能也十分可观,年均复合增长率高已达27.6%。
二、1,4-丁二醇的生产工艺
1.性能:1,4-丁二醇又称1,4-二羟基丁烷(1,4-Butylene glycol Tetramethylene glycol,简称BOO),其化学式为HOCH2CH2CH2CH2OH,在温度达到凝固点(20.1℃)时为无色粘稠油状液体,可燃,熔点20.2℃,沸点228℃,能与水、甲醇、乙醇、丙酮相溶,微溶玉乙醚并具有一定的吸湿性,味微苦。
2.生产方法:就目前的生产技术来看,1,4-丁二醇的生产方法是比较全面的,在所构成原料的层面、制成方法的路线上都有具有层次的划分,在同一平台上相同的原料课生成出不同的的合成工艺。现阶段的合成方法有四种即:
2.1Reppe(雷珀)法(炔醛法):其是以乙炔和甲醛为原料,属于比较传统的制造方法。经由两次催生,以原料为催化剂,在生成成1,4一丁炔二醇的基础上再经加氢制造出1,4一丁二醇。而就其发展状况来看,Reppe(雷珀)法可分为两个阶段即传统的与改良后的。
2.1.1以往的Reppe(雷珀)法:经过科研人员的运用与分析后发现,其安全系数高(12-20倍)的优点,主要表现在操作与乙炔分骶上的性能改良。但是,在实际应用中依然存在造价与成本上的浪费,特别是催化剂的失活,对生产周期、生产能力有较大的负面影响、
2.1.2现阶段的Reppe(雷珀)法:深入分析传统的Reppe(雷珀)法,在其经验与成果的基础上,Reppe(雷珀)法得到了比较全面的改良。对科研成果总结发现主要的两种工艺流程:悬浮床工艺流程,被DuPont公司广泛的应用;淤浆床流程,被ISP(前GAF)公司采用。
2.1.3区别:改良后的Reppe(雷珀)法较传统的差异主要是表现在催化剂的原料改良与分离方式的改良上。将两者进行深层次对比后发现,改良后的工艺流程的优良性主要表现在操作方式与操作方式的灵敏性上,其在低压操作技术、乙炔分压指标(0.14Mpa)、安全实施的配套上,都有新的突破;在传统Reppe(雷珀)法的气体稀释上,改良后的工艺合理调整进料组成,使得甲醇的质量分数含量改变为2%-10%;在催化剂与反应物的分高上,由于过滤系统的优化配置,使其指数大大增高;操作费用与操作成本上由于新研发的抵押催化剂而有大的缩减(10%-22%)。
2.2丁二烯法:基于目前的市场的发展状况,基于以Reppe(雷珀)法为原料的工艺一般有两种生产形式。
2.2.1丁二烯乙酰氧基化法:又称丁二烯醋酸法,其优良之处在节能上得到充分的突显。在生产原料与脱水原料上,丁二烯乙酰氧基化法的采用都是天然、高价值的,且调节产物Bdo与THF的配制比例较以往灵活。但其在发展中依然存在诸多弊端如流程反复、高耗能、高成本等,需要在发展中逐步改善。
2.2.2丁二烯氯化法:该工艺是依靠气相氯化在高温(260℃-300℃)下产作的方式完成两次转化,最终通过水解的方式得到BOO。
2.2.3烯丙醇法:又称环氧丙烷法。通过三个阶段来完成最终的转化,第一阶段依靠顺酐与乙醇的醣化反应得到马来酸单乙酯;第二阶段依靠马来酸单乙酯与离子交换,融入树脂催化剂、乙醇完成反应生成马来酸二乙;第三阶段将马来酸二乙酯与氢混合,得到丁二酸二乙酯,再进一步分解为BOO。该工艺因为其利用率高、收成率高和产品的天然性的优点,在生产中得到广泛的应用
3.各种生产工艺系统性比较(如下表)
综合上述,在世界总体BDO技术的持续促动下,我国的BDO也稳步地发展起来,以各种形式兴起的BDO企业给社会带来了巨大的效益。但是BOD技术操作的难度性与原料来源、质量的高要求,使得1,4-丁二醇的发展虽然从现阶段来看比较成熟,但是依然有诸多值得改良的地方。因此,企业应在国家政策、BDO技术的发展现状的有效引导下,開展技术创新,对企业机构合理规划,以增高BDO技术的应用效率和企业的经济效益。
参考文献
[1]崔小明.1,4-丁二醇生产技术进展及市场分析[J].甘肃石油和化工,20013(01).
[2]王聪,邓成志,蔡靖.正交实验法在3-甲基-7-二乙氨基-1,4-氧氮杂萘-2-酮合成中的应用研究[J].应用化工,2013(01).
[3]冒江云,杨林峰,杜晶,金永灿.1,4-二氧六环-盐酸预处理对麦秆化学成分的影响[J].纤维素科学与技术,2013(01).
[4]茹林旺.1,4-丁二醇生产技术及市场现状[J].中国化工贸易,2013(04).