芳香烴氨氧化技術在精細化工合成中的應用及發展

凌廣軒，戚桂君

（1.滄州臨港亞諾化工有限公司，河北滄州 061100；2.石家莊德諾商品檢測技術服務有限公司，河北石家莊 050051）

芳香腈氰基作為工業化生產過程中的重要原料來源，因其具有獨特的化學活性，經過加氫、水解及縮聚反應后，合成了精細化工產品，使得芳香烴氨氧化技術被廣泛應用在農藥、燃料等各種工業化行業。特別是近幾年來，這種技術在國外的需求逐漸增長下，由芳香烴氨氧化技術而獲得的芳香腈在國外成為了非常熱門的原料。因此，不管是國內還是國外的很多學者，都對此投入大量的時間、精力去研究，使其能夠得到更廣泛的使用和發展。

1 芳香烴氨氧化技術的國內研究

二十世紀五十年代，芳香烴氨氧化技術就已經被我國研究人員納入研究范圍，也有企業對催化劑進行初步研究，制造出苯二甲腈工業生產設備，這一技術的實現使得芳香烴氨氧化技術得到了飛速發展和應用推廣。芳香烴氨氧化主要指芳香烴在氨、催化劑的作用下，發生氧化反應，使得芳香烴轉變成芳香腈。我國在二十世紀七十年代便開始對芳香烴氨氧化技術進行深入研究，不過由于國內技術能力的限制，只能對間苯二甲腈的氨氧化合成工藝和催化劑進行深入研究，此后在研究人員的不斷努力下，我國研發出了細顆粒催化劑，經過流化床反應器的運用條件下，研發出具有一定生產規模的設備，使得我國的間苯二甲腈生產技術實現了飛躍般的 突破。

2 芳香烴氨氧化技術的優點及應用

2.1 芳香烴氨氧化技術的優點

芳香烴擁有對環境的污染極低、操作簡單、安全性高的優點和特性，這就使得芳香烴氨氧化技術在精細化工合成應用中備受喜愛，具有極其廣泛的應用和發展前景，大到化工產品或工業生產，小到日常生活中，芳香烴氨氧化技術備受人們的喜愛和認可，成為應用范圍廣，發展前景高的化工技術之一。

2.2 間苯二甲腈

間苯二甲腈是芳香腈中應用最多、發展潛能最高的化工產品，間苯二甲腈又稱IPN。間苯二甲腈與氯氣發生氯化反應之后，將產生一種特別高效的殺蟲劑，也就是百菌靈。百菌靈在農業生產領域是比較常用的殺蟲劑，應用極為廣泛，作為一款殺毒劑、防霉劑，百菌靈與其他的殺毒劑有著很大的區別，百菌靈具有毒性低、殺毒效率高、殘留物少的特點。此外，間苯二甲腈與氯氣反應之后還會生成另一種化學物質，這種化學物質叫作四氯間苯二甲腈。四氯間苯二甲腈不僅被用于農業殺毒，還因廣泛的實際用途加速了對間苯二甲腈的研發，使之在工業化生產中的地位逐步提高，加速了間苯二甲腈的工業化速度，因此，間苯二甲腈的生產規模已經達到了 16 000t/a，成為氨氧化反應技術的唯一技術。比如：具有代表性的三個公司，三菱瓦斯化學公司、日本的昭和電工公司，上海石化公司。這三個公司中，前兩個分別采用流化床反應器工藝技術和固定床反應器工藝技術。而上海石化公司則根據研發出的NC-催化劑，應用于間苯二甲腈的生產工藝中，收益率超81%。

2.3 鄰苯二甲腈

鄰苯二甲腈在與氨氧化工藝技術應用中主要用于催化劑的研發，鄰苯二甲腈也稱之為OPN。鄰苯二甲腈因其生產流程和步驟少，與傳統合成方式相比較，在一定程度上降低了精細化工合成的難度，突顯出簡單的生產過程，還增加了精細化工合成的經濟性，此外，鄰苯二甲腈在化工應用實踐的過程中，因其獨特的經濟性價值和實際意義，在整個化工行業中備受矚目，一躍成為主要的研究對象。鄰苯二甲腈在生產工藝過程中通常使用以錳基為主的催化劑系列，比如說：V-Cr-O系列的德國催化劑、Mn-W-O系列的日本催化劑，此外，還有V-P-O系列等，工業化生產過程中采用這些催化劑使得鄰苯二甲腈被使用率達到了71%～82%。因此，可以發現，在鄰苯二甲腈氨氧化反應技術下，使用適合的催化劑，不僅可以提高化工合成反應速度，還能提高生產率。

2.4 苯甲腈

苯甲腈作為生產苯代三聚氰二胺的主要原料，它在化工領域中應用十分廣泛，特別是油漆生產和油墨印刷兩個行業。在油漆生產和油墨印刷兩個行業中，苯甲腈是其中的主要原料成分，其作為化學反應的溶劑，讓苯甲腈得到廣泛的應用。苯甲腈的優點和特性主要表現為反應狀態快、反應狀態穩定、沸點高等。苯甲腈最初在日本研發出來，隨著生產工藝不斷的完善和修正，使其在合成化的條件下，生產規模逐步擴張，形成了8 000t/a的產量，并通過流化床反應器確保了生產效益率在75%左右。苯甲腈在化工生產反應過程主要采用兩種催化劑，一種是Mn2W2O，另一種是V2Sn2O，這兩種不同的催化劑在精細化工的作用下，使得苯甲腈獲得了更多的產能和效率。

2.5 對氯苯甲腈

對氯苯甲腈具有非常重要的精細化工合成用途，其廣泛應用在染料、農藥等領域的精細合成，特別是在人們的日常生活中用于合成耐熱強的高檔汽車材料。這種產品廣泛地應用于西方的一些發達國家，比如英國、美國等。而我國在氨氧催化劑的研究上面也取得了非常大的進展。對氯苯甲腈類似于鄰氯苯甲腈催化劑，但是和鄰氯苯甲腈催化劑不同之處在于，鄰氯苯甲腈是用于染料的化工合成。

2.6 鄰氯苯甲腈

又稱之OCN，鄰氯苯甲腈在硝基苯胺中作為分散染料的化工合成制作過程中，起到了不可缺少的重要作用，也起到了不可替代的功能。作為在分散染料的化工合成制作過程中不可缺少的中間體，鄰氯苯甲腈可以在生產過程中生成抗瘧新藥硝喹。此外，對鄰氯苯甲腈的化工合成研發過程中，還有許多的催化劑被研發出來，比如V-C-R系列催化劑，V-L-P系列催化劑。鄰氯苯甲腈主要以流化床反應器作為其生產裝置，隨著硝基苯胺的出口數量逐漸加大，生產壓力劇增的情況下，鄰氯苯甲腈作為精細化工生產的中間體也得到了飛速的發展，達到高達年產4kt的生產能力，盡管如此，我國鄰氯苯甲腈的生產能力、生產效率等方面獲得了提升，但是在收益率方面卻并不高。

2.7 二氯苯甲腈

二氯苯甲腈根據自身的特性，歸屬于除草劑的種類，又稱DBN，是荷蘭在二十世紀七十年代研發出來的一種除草劑。二氯苯甲腈具有良好的性能，尤其是在醫藥、農藥的精細化工合成產品的制造過程中是不可或缺的中間體。二氯苯甲腈的作用在氨氧化技術之中，其優勢體現在合成加工工藝流程簡單；縮短工藝流程并提升二氯苯甲腈的產率；對“四廢”的處理能力強；質量好等。全球在二氯苯甲腈精細化工合成技術的生產研發過程中，上海石化率先研制出了催化劑，在應用方面提升了二氯苯甲腈的收益率，使得二氯苯甲腈的收益率高達84%。

2.8 氰基吡啶

氰基吡啶通過堿水解的控制方法，能生成煙酸或煙酰胺產品，歸類于維生素B，氰基吡啶又稱之CPN。氰基吡啶通常作為藥品、飼料、食品的中間體，在實際用途中也有極大的需求。氰基吡啶作為一種添加劑，在藥品中的添加量為23%～31%。氰基吡啶在飼料中的添加量為38%～55%。此外，氰基吡啶在食品中的添加量為14%～18%。現如今，全球的氰基吡啶年生產總量為30kt，其中瑞士公司的生產力最強，達到了全球年生產總量的二分之一。目前，常規獲得方法是通過堿水解得到的氰基吡啶，此外還有另一種方法可以獲得，便是利用甲基吡啶氨氧化合成氰基吡啶，這一種方法合成的氰基吡啶對于全球年生產總量來說，可以達到三分之一的產量。

3 結束語

早在二十世紀七十年代，中國許多地方相繼開始對芳香烴氨氧化技術進行了研發，比如深圳、云南、長沙、浙江、上海等地，特別是上海石化公司自行研發出了細顆粒催化劑，借助流化床反應器，成功達到了年收益率為81%的成績。此外，隨著芳香烴氨氧化技術的不斷改進和研發，推動了醫藥、食品、飼料、染料等行業的飛速發展。使得芳香烴氨氧化技術在精細化工合成中應用愈加廣泛，發展前景可謂是前途光明。