1,4-丁二醇的各种生产工艺的比较

序言

1, 4-丁二醇是化学领域一种特别重要的基础有机化工原料及精细化工原料, 其用途特别广泛, 特别是它的衍生物还属于附加价值特别高的精细化工产品。1, 4-丁二醇的衍生物被广泛用于增塑剂, 农药, 泡沫人造革及纤维等领域。最开始的时候, 1, 4-丁二醇的作用是进行橡胶单体丁二烯的制作, 之后丁二烯又拥有了更经济的来源。如今1, 4-丁二醇的主要作用为用于四氢呋喃及N-甲基呲咯烷酮 (NMP) 等化学品的制作。

一、1, 4-丁二醇性能介绍

1, 4-丁二醇英文全称为1, 4-butanediol, 英文简称为BDO, 属于饱和碳四直链二元醇。1, 4-丁二醇化学分子式为HOCH2CH2CH2CH2OH, 其比重是为1.0171, 熔点及沸点分别为20.1℃及230℃。当室内温度高于1, 4-丁二醇的凝固点时, 其外观为无色油状液体;与之相反, 当室内温度低于其凝固点时, 那么1, 4-丁二醇的外观则为针状结晶体。1, 4-丁二醇具有吸湿性, 可以与水混溶, 可溶于乙醇, 同时还可以微溶于乙醚。

二、1, 4-丁二醇各生产工艺技术介绍

1, 4-丁二醇的生产技术有许多种, 如今世界上已经工业化的生产方法主要有五种, 它们分别为Reppe法, 丁二烯乙酰氧基化法, 顺酐酯化加氢法, 顺酐直接加氢法及烯丙醇法。在以上五种1, 4-丁二醇的生产工艺中, Reppe是目前应用最广泛的生产技术, 其生产能力甚至占到了全球总生产能力的八成以上。然而在新建的装置之中, 顺酐法则是1, 4-丁二醇最主要的生产方法。

1.Reppe法

Reppe法又名醛炔合成法, 此方法为生产1, 4-丁二醇最传统的方法。Reppe这一方法的制作原料为乙炔及甲醛, 其加工流程只有两步:即合成及加氢。Reppe制作1, 4-丁二醇的具体步骤主要有以下两步:第一步, 用乙炔与甲醛反应产生1, 4-丁炔二醇和副产物炔丙醇;第二步, 1, 4-丁炔二醇与氢反应生成1, 4-丁二醇。如果按照反应器形式的不同, 我们通常可以将Reppe工艺流程分为两种:一种为BASF公司及Du Pont公司所使用的悬浮床流程;另一种则为GAF公司所使用的淤浆床流程。这两种流程的主要分别在于催化剂和产物的分离方式不一样。BASF及Du Pont工艺中其催化剂和产物是在反应器里完成分离的;而GAF流程中, 催化剂和产物的分离则是在反应器外完成的。

2. 丁二烯法

(1) 丁二烯乙酰氧基化法

丁二烯乙酰氧基化法这一生产工艺是由日本三菱化成开发出来的, 它是一种以丁二烯为原料进行1, 4-丁二醇制作的工艺, 该工艺过程通常可以分成三个步骤:第一个步骤, 丁二烯、空气及乙酸在催化剂的背景下产出1, 4-二乙酰氧基-2-丁烯;第二个步骤, 在1, 4-二乙酰氧基-2-丁烯里加氢产出1, 4-二乙酰氧基丁烷;第三个步骤, 将1, 4-二乙酰氧基丁烷水解, 产出1, 4-丁二醇。

(2) 丁二烯氯化法

丁二烯氯化工艺主要由三个步骤构成;第一个步骤为丁二烯气相氯化;第二个步骤为碱解;第三个步骤为加氢。丁二烯氯化法工艺条件不是特别苛刻, 且其产品收率及纯度都是相当高的, 然而鉴于该工艺需消耗大量氯气, 故当前仍然还没有实现生产的工业化。

3. 烯丙醇法

烯丙醇法又名可乐丽法, 此工艺由日本可乐丽研究, 其原料为环氧丙烷, 经催化后异构成烯丙醇, 于有机膦本位体催化剂作用下展开氢甲酰化反应产出主产物γ-羟基丙醛, 随后经萃取及加氢两个步骤后便可产出1, 4-丁二醇。

4. 顺酐法

(1) 顺酐酯化加氢法

顺酐酯化加氢法是由英国Davy Mckee公开研制而成的, 此工艺主要包括三个步骤:第一个步骤为顺酐和乙醇酯进行反应;第二个步骤为顺丁烯二酸二乙酯加氢氢解后产出1, 4-丁二醇;第三个步骤则为反应产物的分离精制。凭借调节工艺条件, 我们可以对1, 4-丁二醇、THF及GBL的比较进行更改。鉴于顺酐酯化加氢法进行1, 4-丁二醇的生产相对于其它工艺而言更具成本优势, 因此近年来选择此工艺建设的新装置特别多, 同时它也是1, 4-丁二醇生产工艺的主要发展方向。

(2) 顺酐直接加氢法

顺酐直接加氢法是把正丁烷制顺酐的气相氧化法与顺酐加氢技术结合在一起的生产方法。此方法的生产原料仍然是C4馏。该工艺流程主要由三个部分组成, 它们分别是顺酐生产, 马来酸加氢与1, 4-丁二醇精制。相对于顺酐酯化加氢法而言, 此工艺通过直接将氢气加入到正丁烷氧化产物顺酐水溶液中制成1, 4-丁二醇。减少了顺酐脱水, 酯化及提纯等工序, 把原有的8道工序压缩成了4道, 因此缩短了整个流程, 节省了设备成本及耗费。

结束语

近年来, 由于1, 4-丁二醇衍生产品用途的不断开发, 致使社会对1, 4-丁二醇的需求量急剧增长, 所以发展1, 4-丁二醇的生产技术及工艺路线不但与国家产业政策, 技术政策及行业发展规划相符, 同时还可以对企业产品结构进行调整, 使企业技术装备水平有所提高, 可以更好地促进企业经济效益的增长。

摘要：对于化学领域而言, 1, 4-丁二醇是一种特别重要的基础有机化工原料及精细化工原料, 其用途特别广泛, 特别是它的衍生物所具有的附加价值便相当高。现如今, 全世界1, 4-丁二醇的生产工艺主要有五种, 它们分别是Reppe法, 丁二烯法, 烯丙醇法, 顺酐酯化加氢法及顺酐直接加氢法。在本篇文章中, 本人对1, 4-丁二醇产品的性质能, 生产工艺进行了简单的阐述, 并对五大生产工艺技术进行了对比, 对各工艺技术的相关知识进行了简单的介绍。

关键词：1, 4-丁二醇,性能,生产工艺技术,优缺点

参考文献

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