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文檔簡介
鄰二甲苯的用途鄰苯二甲酸酐(簡稱PA),俗稱苯酐,是重要的基本有機化工原料之一,廣泛應用于增塑劑、染料、醫(yī)藥等行業(yè),主要用于生產(chǎn)鄰苯二甲酸酯類增塑劑,其中又以鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)所占的比例為最大。第二大用途是作為生產(chǎn)醇酸樹脂和氨基樹脂涂料的原料。此外,苯酐是生產(chǎn)糖精的原料,又用于生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂(UPR);在染料工業(yè)中用于合成蒽醌等;在農(nóng)藥工業(yè)中用于制造亞胺硫磷;在醫(yī)藥工業(yè)中用于制取緩瀉劑酚酞等。鄰苯二甲酸酐的制備1奈的氣固相接觸催化氧化法。采用多空型V2O5-K2SO4/SIO2催化劑。K2SO4的作用是抑制深度氧化副反應。2鄰二甲苯氧化制苯酐的工藝。使用的催化劑為V2O5-TIO23正戊烷催化氧化制苯酐利用廉價的正戊烷代替鄰二甲苯,正丁烷作原料"生產(chǎn)順酐"特別是苯酐具有實際意義鄰苯二甲酸酐的制備用鈕根林等以V2O5溶于醇中還原并加入磷酸研制成VPO催化劑。該催化劑可催化正戊烷氧化生成苯酐和順酐。4.生成苯酐的原料還有四氫化萘,十氫化萘及萘的衍生物等。苯酐合成催化劑的研究進展Cr2(SO3)3的效果最好.2.V2O5-TiO21968年德國BASF公司首先應用載有V2O5-TiO2表面涂層的球形顆粒催化劑,該催化劑性能優(yōu)良。從此,V2O5和TiO2成為鄰法苯酐催化劑的基本組分,其中最有效的活性組分為釩的氧化物。3.催化劑的研究熱點主要集中在以下幾方面;(1)助催化劑的選擇,如加入堿金屬,堿土金屬及其氧化物,稀土等(2)載體選擇,包括載體組成,載體制備,載體形狀等(3)催化劑制備工藝,如噴涂,浸漬等苯酐合成催化劑的研究進展3.1助催化劑。助催化劑的加入可以提高苯酐產(chǎn)率的實質(zhì)是它改變了催化劑的酸堿性,降低過氧化物(CO2,CO,順酐,檸糠醛等)或未氧化物(苯酞,鄰甲基苯甲醛)的量。助催化劑一般為P,K,Na,Rb,Mo等的氧化物或鹽。3.2載體。載體可縮小催化劑各個部分的溫度梯度,最初的惰性無孔載體是燒結的熔融硅酸鹽,滑石,陶瓷,鋁礬土和碳化硅。載體對萘催化氧化制苯酐的收率幾乎無差別,因此可認為載體對催化性能影響不大,但在鄰二甲苯氧化時,不同載體表現(xiàn)出不同的催化活性,而且鄰苯二甲酸酐的選擇性與催化劑單位表面氧的吸附量呈正比,因此認為活性差別與載體對氧的親和力有關。載體的形狀一般有球形,圓柱,環(huán)形和半環(huán)等。較為合適的形狀是環(huán)形。催化劑的制備工藝催化劑的常用制備工藝有噴涂,浸漬等。近年來微波技術被廣泛應用多相催化反應,它對催化介質(zhì)的獨特誘導效應引起了人們的極大興趣。1.比較新穎的是中科院蘭州化學物理研究所利用微波輻射技術,制備并考察了V2O5/SIO2和V2O5/C對催化氧化鄰二甲苯具有很高的收率。與傳統(tǒng)過程相比,微波技術具有低能耗,效率高等優(yōu)點,而且催化劑是通過與微波的偶和而不是通過熱傳導得到能量#因此選用不同載體,可以得到不同的溫度梯度,達到控制反應的目的。以苯酐為原料的產(chǎn)品單氯代苯酐單氯代苯酐(monochloprohthalicanhydride)有兩種異構體,即3-氯代苯酐和4-氯代苯酐,通常是白色或微黃色粉狀物。單氯代苯酐是生產(chǎn)聯(lián)苯四甲酸二酐、二苯醚四甲酸二酐、二苯硫醚四甲酸二酐、雙醚酐等化合物的主要原料。以這些化合物為單體制備的聚酰亞胺工程塑料比均苯型聚酰亞胺工程塑料具有更好的耐高溫性能和其它特殊功能。因此,在航空、航天、電子、機電等高新科技領域得到了廣泛的應用。此外,單氯代苯酐還可作為醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料生產(chǎn)中間體、植物生長調(diào)節(jié)劑和高性能增塑劑生產(chǎn)的主要原料。1.1以苯酐為原料1.1.1苯酐熔融催化氯化法苯酐熔融催化氯化法是在常壓下,以不太高的反應溫度,加路易斯酸催化劑,將Cl2通入熔融的苯酐中進行反應。理論分析認為[2],苯酐氯化反應屬于親電子取代反應,氯代苯酐中的芳環(huán)是作為授體與親電子的受體結合。而芳環(huán)分子軌道中各位置是相同的,所以芳環(huán)上3~6位具有相同的反應能力。這樣在氯化成單氯代苯酐時則同時生成3-氯代苯酐和4-氯代苯酐兩種異構體,而且生成比例相差不大,通常3-氯代苯酐∶4-氯代苯酐為45∶55。隨著氯化反應的深度進行,在芳環(huán)上的其它位置也會繼續(xù)被氯取代,生成二氯代、三氯代、四氯代苯酐。。由于該混合物中各組份含量相差不大且都具有較高的沸點、熔點,特別是3-氯代苯酐與4,5-二氯代苯酐的沸點相同,欲通過精餾方式分離幾乎不可能,這給產(chǎn)品精制造成極大困難。1.1.2苯酐在NaOH水溶液中氯化法該方法是將苯酐先溶解在NaOH溶液中,使其形成鄰苯二甲酸單鈉鹽,然后通入Cl2,隨氯化反應進行不斷補加NaOH,維持反應液的pH值,待反應液中苯酐轉(zhuǎn)化率達80%停止反應,此時4-氯代苯酐與3-氯代苯酐生成比例為75∶25。盡管該工藝產(chǎn)生大量廢液、廢水,但制備4-氯代苯酐可獲得較高收率。目前日本使用該項技術建成小規(guī)模生產(chǎn)裝置。1.1.4苯酐氣相光氯化法苯酐在可見光和紫外光照射下,可在較低的溫度下(240~400℃)與Cl2反應生成氯代苯酐[7]。氯代苯酐產(chǎn)物中4-氯代苯酐和3-氯代苯酐的比例在5~11∶1。該反應可以不使用惰性稀釋氣。讓預熱(80℃)后的Cl2直接通入苯酐氣化器,苯酐在氣化器中被加熱到240~280℃,苯酐蒸氣被Cl2攜帶進入光反應器,光反應器內(nèi)設可見光或紫外光燈照射反應物。苯酐在反應器中被氯化,生成氯代苯酐。增加燈的功率,提高反應溫度,延長反應停留時間,加大氯與苯酐的比例有利于多氯代物的生成。因此,該工藝亦適用于生產(chǎn)二氯,三氯,四氯苯酐。與熱氯化相比,光氯化反應溫度較低,且因不使用惰性稀釋氣,可省去繁瑣的尾氣分離工程,這些都有利于工業(yè)化實施。1.1.5苯酐氣相催化氯化法此法[8,9]是苯酐和Cl2(含惰性稀釋氣)以氣態(tài)通過催化劑固定床層轉(zhuǎn)化生成氯代苯酐。使用的催化劑是可以進行陽離子交換的沸石,通過與Zn交換后再成型干燥即可使用。在反應溫度300℃,空速740h-1條件下,苯酐轉(zhuǎn)化率為23%~39%,單氯代苯酐選擇性86%~90%。本工藝流程簡單,不存在反應產(chǎn)物與催化劑分離操作,也沒有大量工業(yè)廢液排放,而且反應溫度比以往的氣相氯化工藝都低,這些將十分利于該方法的工業(yè)化,但轉(zhuǎn)化率偏低,待進一步深入研究開發(fā),有希望成為一條理想的合成路線.1.1.6苯酐的NaClO氯化法這是最早出現(xiàn),且近年來仍在不斷改進的方法。該法的主要缺點是原料轉(zhuǎn)化率低,致使產(chǎn)品收率低,尤其在粗產(chǎn)物中含有大量的未轉(zhuǎn)化原料及少量二氯代產(chǎn)物,給產(chǎn)品提純帶來很大困難。另外,該法工藝過程較長及對設備有較嚴重的腐蝕等弊端。國內(nèi)苯酐市場與進口量相比幾乎可以忽略不計。其中原因有很多,盡管中國苯酐生產(chǎn)的設備投資較少,但是由于原料長期依靠進口,因此原材料成本上沒有任何優(yōu)勢;其次,中國國產(chǎn)鄰二甲苯含量較低,導致單耗增加,同時也增加了材料成本;第三,中國苯酐工藝控制水平較低,產(chǎn)品熱穩(wěn)定性差、融溶色號高、易變黃結塊。苯酐價格走勢價格走勢2006年初,由于部分下游DOP生產(chǎn)企業(yè)停工,苯酐價格曾跌至8000元/t。但隨著國內(nèi)外多家苯酐生產(chǎn)企業(yè)的停車,市場供應趨于緊張,價格一路上揚。2006年7月,亞洲苯酐價觸及10年來最高點,國內(nèi)價格達到14000元/t。但隨著下游需求的持續(xù)清淡,市場觀望氣氛濃厚,國內(nèi)苯酐價格沖高回落。進入2007年,國內(nèi)苯酐行情走勢疲軟。上游鄰苯供大于求,而下游增塑劑需求也維持較低水平。苯酐價格走勢2007年上半年苯酐價格基本在11000元/t左右波動,變化不大;7月,苯酐價格曾反彈至11500元t;但隨后由于上游鄰苯價格的下滑,國內(nèi)苯酐行情再次走軟;年底,下游需求的疲軟加重了價格下跌的壓力,苯酐價格繼續(xù)下探至10000元/t左右。世界苯酐生產(chǎn)消費現(xiàn)狀
由于苯酐存在對健康產(chǎn)生不利影響的可能,近年來歐洲市場對苯酐的需求非常疲軟,歐洲供應過剩的狀況已經(jīng)促使巴斯夫公司計劃關停位于比利時Feluy的增塑劑和苯酐生產(chǎn)裝置;美國Koppers工業(yè)公司也已于2004年初關閉了位于英國南安普敦的1.2萬t/a的苯酐生產(chǎn)裝置;亞洲成為苯酐的生產(chǎn)和消費的活躍地區(qū)。2007年全球苯酐產(chǎn)能約為456萬t,巴斯夫、埃克森美孚和中國臺灣地區(qū)的南亞塑膠是3家最大的生產(chǎn)商.世界苯酐生產(chǎn)消費現(xiàn)狀
目前,世界苯酐主要消費地區(qū)是北美和亞太地區(qū),PA作為一種中間體主要用于生產(chǎn)增塑劑、醇酸樹脂和不飽和聚酯樹脂(UPR),其中增塑劑主要用于PVC化合物,約占全球PA消費量的57%;醇酸樹脂約占全球PA消費量的19%,這些樹脂廣泛地用于溶劑型涂料及農(nóng)業(yè)覆(蓋)膜的生產(chǎn),因為它們含有大量的有機溶劑,給環(huán)境帶來污染,生產(chǎn)商正在減少溶劑的使用,而采用水性配方。不飽和聚酯樹脂(UPR)約占全球PA消費量的15%,UPR的主要市場是建筑業(yè)和運輸業(yè),其他用途包括在染料和各種專用化學品方面的應用。全球增塑劑和UPR市場需求的增速非常快,因此對PA的需求也正在快速增長.小結目前國內(nèi)苯酐產(chǎn)業(yè)正在掀起新一輪投資熱潮,自2008年10月起中國和整個亞洲的石化產(chǎn)品需求回落,價格也下跌,這是企業(yè)必需面對的很嚴峻的挑戰(zhàn)。中石化上海石化公司已于2008年11月底宣布,因需求減退,有幾套石化裝置于2008年11月和12月關閉。隨著其大規(guī)模的裝置停運,上海石化公司已從乙
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