崔懷松(南京化學工業有限公司 江蘇省南京市 210000)
RT培司(4-氨基二苯胺)主要用于生產對苯二胺類防老劑IPPD和6PPD,可以說對苯二胺類防老劑的市場就是對氨基二苯胺的市場。6PPD具有優良的抗氧、抗臭氧、抗各自龜裂,對銅錳等有害金屬有較強的抑制作用,適用于各類合成橡膠和天然橡膠。根據國內對苯二胺類防老劑的需求量來推算,預計2012年國內對氨基二苯胺的消耗量約為15萬噸左右,而國內現有實際生產能力在13萬噸左右,從而使得近年來該產品在市場上供不應求。
目前全球橡膠助劑供求基本穩定,全球橡膠助劑需求穩定增長,年均增長率約為4-5%,其中歐美發達國家和地區約為1-2%左右,而亞洲地區增長率高達8-10%。世界橡膠消耗量2009年為2305萬噸。全球橡膠助劑年消耗量約為120萬噸左右,其中防老劑47萬噸。2010年世界橡膠消耗量為2461萬噸。全球橡膠助劑年消耗量約為128萬噸左右,其中防老劑50萬噸,2011年世界橡膠消耗量為2570萬噸。全球橡膠助劑年消耗量約為134萬噸左右,其中防老劑52.5萬噸。
橡膠消耗量是一個國家橡膠工業發展的標志,自“八五“以來我國橡膠消耗量的遞增速度均在8%左右,而世界范圍內耗膠量的平均增長為2~3%。2011年我國橡膠消耗690萬噸,同比增長6.98%;其中,天然膠320萬噸,合成膠370萬噸。 汽車與輪胎產量持續快速增長拉動了我國橡膠助劑的市場需求。防老劑6PPD的市場有賴于橡膠工業的發展,目前市場上防老劑用量最大的是對苯二胺類防老劑,特別是6PPD。據不完全統計,在輪胎制造胺類防老劑中,對苯二胺類防老劑要占到80%以上,而RT培司(對-氨基二苯胺)則是制備防老劑6PPD的重要中間體。據資料統計,我國防老劑6PPD在2003年的產量是0.95萬噸,2004年的產量是1.88萬噸,2005年的產量是2.37萬噸,2006年的產量是3.63萬噸,2007年的產量是5.06萬噸,2009的產量是7.69萬噸,2010的產量是11.5萬噸,這和我國橡膠工業的發展速度相一致,2009-2010年國內橡膠防老劑企業再次掀起擴建的熱潮,而且這次擴建的規模更大、工藝技術進步也更大,重點體現在 RT培司裝置的擴建和新建,工藝路線全部采用了硝基苯、苯胺工藝。
目前世界上合成 RT培司的工藝路線主要有甲酰苯胺法和硝基苯法。目前對氨基二苯胺用于工業化的主要四種:苯胺法、二苯胺法、甲酰苯胺法和硝基苯法。
苯胺法:又稱直接縮合法,以對硝基氯化苯和苯胺為原料,在催化劑和縛酸劑的存在下直接縮合生成4一硝基二苯胺,然后經催化加氫還原制得RT培司。催化劑采用銅的化合物,尤以Cu O為佳。縛酸劑選用碳酸鉀,反應溫度為190~210℃[1],常壓,反應過程需不斷除去生成的水,過程簡單,成本低,但是反應溫度高、副反應多、產品質量差,目前極少數企業采用該法生產,如德國朗盛公司。
二苯胺法:主要以二苯胺為原料,在無機酸存在下,于有機溶劑中用亞硝酸鹽進行亞硝化,得到N-亞硝基二苯胺,再用無水氯化氫進行重排成4-亞硝基二苯胺鹽酸鹽,用堿中和后生成4-亞硝基二苯胺,最后還原即得4-氨基二苯胺。該法工藝流程簡單,反應條件溫和,有大量難以處理的廢水,且原料成本較高。國外多家企業采用該路線生產,如美國康普頓-尤尼羅伊爾公司,日本住友化學、大內新興化學公司、俄羅斯氮聯合體等。
甲酰苯胺法:苯胺先與甲酸反應生成甲酰苯胺,在縛酸劑碳酸鉀存在下,直接與對硝基氯化苯縮合,得到N-甲酰基二苯胺,而后脫羰基生成4硝基二苯胺,再還原得到4-氨基二苯胺[2】。該法是目前國內外主要采用的路線之一,國內與國外技術差距在還原工序,國內一般采用硫化堿還原,而國外主要采用催化加氫還原。甲酰苯胺法反應條件苛刻,原料苯胺易氧化形成焦油等副產物,使產品的收率和質量不易得到保證,且縮合副產的氯化氫氣體對設備亦有較大的腐蝕作用,環境污染亦很嚴重,生產成本高。
硝基苯法:目前國際上最新的工業化合成對氨基二苯胺工藝,是一種清潔綠色工藝,近年來發展迅速。硝基苯法生產4-氨基二苯胺是一條綠色生產工藝,其反應步驟少,由硝基苯和苯胺經過縮合反應生成4-硝基二苯胺,然后將縮合液加氫還原,再經蒸餾得到4-氨基二苯胺。同時由于其工藝中不含氯離子,故不僅三廢的數量少,而且無難處理的含氯離子的廢水;同時其工藝中不使用甲酸,對設備的耐腐蝕性能要求降低,減少設備維修費用。工藝所涉及的原料品種少,來源也容易,生產成本低。2010年前國內主要有山東圣奧化工股份有限公司。2010年以來,國內其它生產 RT培司的企業紛紛對老工藝進行改造,硝基苯法已成為近年來發展最為迅速的生產工藝。
橡膠助劑的發展給RT培司帶來了良好的發展潛力與市場前景,但隨著全球經濟一體化逐漸深入,RT培司的機遇與挑戰同在。在當前環境污染嚴重,生產工藝的綠色環保程度顯得尤為重要,硝基苯法的低成本和綠色環保的特性使其成為未來RT生產的主要方向。
[1]粱誠.對氨基二苯胺合成工藝技術進展[J].杭州化工,2004,34(3):20—23.
[2]郭傳順,孫岳明,鐘自強.對氨基二苯胺生產工藝研究及合成技術進展【J】J.聚合物與助劑,2006,(3):5-9.