摘 要:文章介紹了丙二醇醚產品生產工藝技術,并對國內外的生產情況、市場行情做了分析及預測。
關鍵詞:丙二醇醚;工藝原理;消費領域
1 丙二醇醚簡介
丙二醇醚屬于二元醇醚,是環氧丙烷的重要衍生物。丙二醇醚分子結構中有烷基、羥基、醚鍵,使其兼具有醇類、醚類溶劑特性;同時由于醇醚具有較強的氫鍵,使其成為多種有機溶劑與水的強偶聯劑;另外其氣味溫和,溶解力強,揮發速率適中,一類性能優異的溶劑。丙二醇醚作為高級有機溶劑,廣泛應用在印刷油墨、工業用清洗劑、涂料覆銅板、印染等行業。
丙二醇醚物理性質見表1。
表1丙二醇醚類產品物理性質
2 丙二醇醚的生產情況分析及預測
2.1 世界丙二醇醚生產情況分析及預測
丙二醇醚的生產主要集中在美國、西歐、日本和巴西等國家和地區。陶氏化學、殼牌、Lyondell和BP公司是世界主要的丙二醇醚生產商,其中道化學公司的產能約占世界總產能的30%以上。
自2005年以來,隨著丙二醇醚在各領域應用的不斷推廣,丙二醇醚的產量和需求量穩定增長。2011年,全球丙二醇醚的產量達75.01萬噸,是2005年的1.51倍,平均年增長率為7.1%。預計未來幾年增長速度將在7.1%左右,2015年全球產量將達到98.67萬噸以上。預計2015年世界丙二醇醚的產能的增長主要來自亞洲地區。
2.2 我國丙二醇醚生產情況分析及預測
我國在上世紀九十年代開始二元醇醚類的規模化工業生產,主要生產企業有:陶氏化學(張家港)有限公司、南京德納、江蘇天音、揚州華倫、怡達化工、江蘇瑞佳等。2011年,我國丙二醇醚的產量達15.08萬噸,是2005年的7.18倍,增長率為38.9%。其中丙二醇甲醚占有絕對重要的位置,約占丙二醇醚類總產量的70%。預計未來幾年我國乙二醇醚被丙二醇醚替代的領域會不斷擴大,丙二醇醚的增長速度將在20%以上,2015年我國產量將達到31.23萬噸以上。
3 丙二醇醚生產工藝技術發展
3.1 合成工藝原理
丙二醇醚的生產工藝技術主要有Willamson法,縮乙醛法,乙氧基環氧乙烷法及環氧丙烷法等。其中,環氧丙烷法是世界上唯一成熟的工業化方法,也是被廣泛應用的技術[1]。
環氧丙烷法生產丙二醇醚產品,是以環氧丙烷和相應的低碳醇為原料,在催化劑的存在下,通過醚化反應生成丙二醇醚產品。由于環氧丙烷分子結構的不對稱性,反應生成的丙二醇醚通常具有兩種異構體的產物。環氧丙烷與低碳醇的化學反應式如下:
(1) (2)
當使用的催化劑不同時,反應產物有所區別。工業生產中,該反應是在一組等溫和絕熱組合的反應器中,在催化劑的作用下發生的,未反應的低碳醇通過蒸餾回收后再返回到反應器中循環使用。
上述反應生成的丙二醇醚會繼續與環氧丙烷反應,生成二丙二醇醚產物。為了阻止多縮丙二醇醚的生成,一般在反應中加入過量的醇,低碳醇與環氧丙烷的摩爾比一般為4~5:1。不過當前也有多縮丙二醇醚也作為產品在市場應用,因此生產可以根據市場需求進行調節產品結構。
環氧丙環法工藝過程簡單,流程短,易于操作,一套裝置可進行多品種生產(例如,乙二醇單甲醚/乙醚/丁醚,丙二醇單甲醚/乙醚/丁醚等)[2]。
典型的環氧丙烷生產丙二醇甲醚類工藝流程如下:
3.2 國外生產工藝概況
國外丙二醇醚類產品的工業化生產到目前已有30年的歷史。其生產工藝基本上都是采用環氧丙烷和甲醇、丁醇等低碳醇進行加合反應,生產丙二醇醚,再經精餾后即得最后產品丙二醇醚。該工藝的特點是工藝過程簡單,流程短,易于操作,一套裝置可進行多品種生產。另外,該工藝使用的原料環氧丙烷和低碳醇均屬石油化工的大宗產品,來源廣。國外發達國家的丙二醇醚類產品生產的特點是裝置規模大,并采用連續化法的生產工藝,生產成本低,產品質量穩定。
3.3 國內生產工藝概況
我國目前丙二醇醚類產品的生產基本上也是采用環氧丙烷和碳醇進行加合反應的方法。但是,國內丙二醇醚類產品的生產規模都很小,主要生產乙二醇醚,且大都采用間歇式的生產方法,物耗和能耗都高,產量和質量也不穩定。國內丙二醇醚的工藝技術大體上有三種:a、單釜間歇式工藝。b、液固相固定床連續化生產工藝。c、催化精餾塔式連續化生產工藝。
4 丙二醇醚市場行情
4.1 丙二醇醚消費領域
丙二醇醚主要用途是作工業溶劑。在涂料、清洗劑、油墨、皮革、動液、農藥、電子等方面都有廣泛的應用。從全球整體來看,丙二醇醚在各個應用領域的消費比例依次是涂料36%、清洗劑24%、油墨16%、皮革4%、制動液3%、農藥8%、電子6%、其它3%。未來幾年丙二醇醚各應用領域年均增長率依次是涂料7.9%、清洗劑8.4%、油墨7.6%、皮革7.3%、制動液8.3%、農藥7.3%、電子9.5%、其它7.3%。2014年,全球丙二醇醚的需求將達到94.74萬噸,2016年將達到110.18萬噸。未來3年全球丙二醇醚在各應用領域需求預測見表2。
表2 全球丙二醇醚在各應用領域的需求預測(萬噸)
4.2 丙二醇醚進出口情況
我國二元醇醚產品還有大量需求依賴于進口。由于我國目前對乙二醇醚產品的使用限制不太嚴格,現階段乙二醇醚的生產使用及進口量遠高于丙二醇醚。據業內人士介紹2009年以前國內丙二醇醚需求有30%左右依賴進口,近幾年國內新建項目較多,產量顯著增加,目前國產的丙二醇醚有5%左右出口,主要出口到歐洲和東南亞等地。
5 結束語
隨著大家環保健康理念的提升,綠色環保產品會越來越受到消費者的認可,所以丙二醇醚系列產品未來還有很大的市場空間。另外,使用過程中對丙二醇醚產品質量的要求越來越高,所以引進或開發品質優異的丙二醇醚生產技術對生產企業非常重要。
參考文獻
[1]石英華.丙二醇醚合成技術[J].石家莊化工,1996,(2).