雙酚A生產技術的研究進展

陳佳星

(河南平煤神馬聚碳材料有限責任公司，河南 平頂山 467000)

引 言

作為一種重要的工業生產材料，雙酚A的生產直接關系著多個工業產業的發展效益。現階段，雙酚A生產工藝技術類型多樣，各種生產技術在催化劑、生產裝置應用等層面具有較大差異。出于提升雙酚A生產效率及質量考慮，有必要深化雙酚A生產技術的深入研究，構建工藝技術、催化材料應用和生產設備相適應的現代化生產體系。

1 雙酚A的工業用途

雙酚A本質上是一種極為重要的有機化工原料，其化學式為C15H16O2；我們也習慣性將雙酚A稱為二酚基丙烷[1]。工業生產中，雙酚A的用途極為廣泛，其不僅可用于聚碳酸酯、環氧樹脂生產，而且在聚砜樹脂、聚苯醚樹脂等高分子材料的加工中應用廣泛。除增塑劑和阻燃劑外，雙酚A也被用于抗氧劑等材料的加工當中。值得注意的是，雙酚A本身具有較強的毒性，其容易造成人體內分泌失調，影響人體健康；也有研究指出，雙酚A在一定程度上會引起新陳代謝紊亂，誘發肥胖和癌癥等疾病。基于此，近年來，國家開始限制雙酚A在礦泉水瓶、醫療器械及食品包裝內的應用，雙酚A的應用管理更加規范[2]。

2 雙酚A生產技術的綜述分析

苯酚和丙酮是雙酚A生產中較為常用且主要的材料，選擇酸性催化劑，對這些材料進行縮合反應處理，可獲得雙酚A。從催化劑材料來看，除硫酸、氯化氫外，強酸性陽離子交換樹脂的也是常見的催化劑材料。基于這些催化材料，雙酚A生產技術大致可分為三種形式。

2.1 硫酸法

硫酸法是一種雙酚A的早期生產工藝，該工藝以硫酸為催化劑，酸濃度通常控制在72.5%～76.3%，反應溫度約40 ℃左右。該環境下，通過攪拌釜進行間歇或者連續生產，生產產物經中和處理可而獲得粗雙酚A；隨后對粗雙酚A進行水萃取，即可獲得精制雙酚A。從生產過程來看，硫酸法所需要的設備較少，而且工藝整體較為簡單，但不足之處在于生產過程需要消耗大量的原材料，且容易產生工業三廢。結合工業生產實際可知，采用硫酸法生產雙酚A時，異構體、三酚、色瞞等雜質較多，雜質種類多達40多種。并且由于雜質含量豐富，分離困難等因素的影響，雙酚A的整體品質較差。實際生產中，以硫酸作為催化劑，還會對生產設備、管道等產生嚴重復腐蝕作用，環境污染問題嚴重。基于此，硫酸法常被用于中小型間歇生產企業；近年來，該方法已基本被淘汰。新時期，為了得到質量好的聚合級雙酚A普遍采用的工業制法是以氯化氫氣體作催化劑的方法。

2.2 鹽酸法

現代情境下，鹽酸法工藝在雙酚A生產中的應用較多，是雙酚A生產的主流工藝。據統計，在20世紀90年代末，世界上采用鹽酸法生產雙酚A的裝置占雙酚A生產總裝置數量的90%。該工藝下，氯化氫充當催化劑的作用。從鹽酸法應用過程來看，在整個反應體系中，要求反應壓力不得超過0.2 MPa；而在生產溫度控制中，需嚴控制反應過程的溫度處于65 ℃左右。對反應物進行持續蒸餾，可依次得到氯化氫、水、丙酮，通過去除雜質，可有效提升雙酚A的整體品質。

整個生產環節中，重結晶法的應用對于雙酚A的品質具有較大影響。這是因為在鹽酸法生產模式下，按照設計生產工藝操作會產生一定的鄰對雙酚。對比雙酚A材料本身可知，兩者在具有非常相似的相對揮發度，此時，基于重結晶法的控制和調節，該異構體材料會和雙酚A區分開來。要注意的是，在重結晶法溫度控制的基礎上，還應重視壓力的精準調節。現階段，鹽酸法工藝的應用大體可分為兩個環節，第一步進行材料的裂化除；第二步進行裂化后材料的加合出來。通過氫氧化鈉作用，可加速這兩個環節反應，提升重結晶法的應用效果。

在雙酚A生產中，鹽酸法的應用特征包括：其一，該方法能有效提升成品雙酚A的質量。其二，氯化氫具有較強的腐蝕性，且會對管道材料、設備造成一定的腐蝕，銹鋼根本無法抵抗其腐蝕，所以在生產設備或者管道選擇控制中，若這些設備材料需要接觸氯化氫，則應盡可能的使用不銹鋼材料，或者應通過四氟材料為鋼鐵設備制造內襯保護結構。采用鋼化玻璃后，鋼化玻璃受吹掃、真空負壓和振動的等情況容易發生開裂問題，而當鋼化玻璃開裂后，鹽酸外泄容易造成環境污染。其三，基于丙酮材料較高的轉化率，鹽酸法有效地提升了雙酚A的選擇性。在間歇分配反應器系統下，丙酮基本上會發生完全反應，這在提升反應選擇性上，有效地減少了生成物中的雜質成分，對于后期的分離控制具有積極作用。其四，在鹽酸法生產中，應注意工業廢水排放的系統管理，研究表明，該工藝下工業排水呈酸性，這與氯化氫無法很好地與水分離有較大關系，故而應注重廢水排放的系統管理。

2.3 離子交換樹脂法

新時期，雙酚A的生產技術得到了持續發展，離子交換樹脂法的應用逐漸增多。結合該工藝生產特征來看，其在反應原理上與鹽酸法基本相似，首先加工人員需要進行原料回收和結晶純化處理，待加合物材料發生分解后，還需要對其進行提濃處理，最后進行材料造粒。同時在實際反應中，其會采用一定的固體催化劑，這為反應物與催化劑的分離創造了有利條件，有效保證了材料生產的靈活性。

實際生產中，一旦反應產物離開了反應器，則需要對其進行精餾處理，以此來去除反應物中的丙酮、水、部分苯酚以及輕質雜質，在連續精餾作用下，這些雜質會被系統去除。一旦排出雜質后，則不論是剩余的丙酮，還是苯酚材料，都可以被再次回收利用。在丙酮與苯酚材料分離中，需通過重結晶法進一步蒸發混合液中的苯酚。在完成結晶后，需對生成物進行過濾，并徹底將濾餅清除干凈。濾餅熔融后進行二次結晶。現階段，在雙酚A處理中，通常需要準確一個固定床反應器作為操作基礎平臺，并且該平臺與主反應器有較大差異性，即在反應器的離子反應并不需要催化劑進行輔助處理[3]。

3 雙酚A生產技術的應用及發展建議

要進一步提升雙酚A的生產效率和質量，在未來生產中，還應注重以下幾點：一方面，隨著雙酚A生產技術研究的深入，硫酸法逐漸被淘汰，目前較為常用的技術包含鹽酸法和離子交換樹脂法。相對而言，后者的產能較高，物耗較少，而且生產效率、產品質量及環保性能較為突出；另一方面，高精度設備的選擇和應用對于雙酚A的生產有較大影響，但結合我國當前生產現狀可知，雙酚A的反應設備多通過國外引進方式獲得，這不利于雙酚A生產工藝的持續發展。基于此，在新時期，還應在深化雙酚A技術研究的同時，加大催化劑的研發，并努力設計、生產國產化的雙酚A加工設備，促進雙酚A生產技術的國產化、生產業務的產業化發展。

4 結語

雙酚A的生產技術研究對于現代工業生產具有深刻影響。新時期，人們只有充分認識到雙酚A的工業價值，然后深化雙酚A生產技術研究，并加大在雙酚A生產設備、催化劑等方面的探索，這樣才能有效地提升雙酚A的生產效率與質量，為現代工業產業發展奠定良好條件。