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文档简介
1、二甲氧基甲烷(甲缩醛)二甲氧基甲烷(dimethoxymethane,DMM又叫甲缩醛,二甲醇缩甲醛,或甲撑二甲酬,分子式为CHO-CH-OCH,是甲醇和甲醛的新一代衍生产品。1984年,二甲氧基甲烷由日本旭化成株式会社(Asahi)首次研制成功,并用作生产高浓度甲醛的原料,还建立二甲氧基甲烷生产聚甲醛装置。随后,国内一些高校、中科院研究所也开展了DMM勺制备研究(李正清.甲醇新一代衍生产品甲缩醛J.甲醇与甲醛,2006,4:29-34),目前研究成果已投入工业化应用,并且许多企业也正在积极筹建二甲氧基甲烷装置。二甲氧基甲烷是一种重要的化工原料,它不仅可作为溶剂被广泛应用于化妆品、药品、家庭用
2、品、橡胶丁业、油漆、油墨等产品中,还可作为柴油添加剂和汽油助溶剂显着的改善柴油和汽油的燃烧特性,另外DMME可以作为生产高浓度甲醛以及聚甲醛产品的中间体,因此其具有非常广阔的应用前景。(傅玉川,孙清,沈俭一.甲缩醛的合成与重整制氢J.催化学报.2009,30(8):791-800)二甲氧基甲烷具有优良的理化性能。具体物性参数如下:名二甲氧基甲烷(DMM称无色澄清易挥发可燃液体,有氯仿气味和状刺激味。结构简式分子量相对密度折射率沸44C点闪-17.8C点蒸汽(220C)压熔-104.8C点白燃237C点DMNTE溶于三倍的水,与多数有机溶剂如乙醇、乙酬、丙酮等均能混溶,还能溶解树脂和油类,溶解能
3、力比乙酬和丙酮强;其与甲醇的共沸混合物能溶解含氮量高的硝化纤维素,因此DMME要被用做溶剂(李正清.甲醇新一代衍生产品甲缩醛J.甲醇与甲醛,2006,4:29-34)。DM研子中含氧量为%(按质量),无C-C键,有较高的氢-碳比,燃烧的分解产物为一氧化碳和二氧化碳;其常温下对碱比较稳定,与稀盐酸一起加热时,容易分解成甲醛和甲醇(徐春伟.甲缩醛在汽车护理及工业技术产品中的应用J.气雾剂通讯,2009,1:15-17),与碘化氢反应还可生成磺代甲烷和甲醛,因此可以用于生产甲醛。5.5.1.1 5.5.1二甲氧基甲烷的政策二甲氧基甲烷相关政策由于二甲氧基甲烷对大气臭氧层无破坏作用,它可以替代氟里昂酸
4、制备机械清洗剂,它也是国家环境保护总局一一国家保护臭氧层领导小组推荐的新溶剂。国际上蒙特利尔议定书缔约方第19次会议对逐步淘汰氟氯炷的期限做出了调整,提倡发中国家开发氟氯炷替代品,并开展了针对甲酸甲酯、甲缩醛和预先混合的碳氢化合物的试点项目,以增加工业界对这些物质的经验。(联合国环境规划署关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书缔约方不限成员名额工作组第二十九次会议2009年7月15日-18日)但是目前我国对于二甲氧基甲烷作为燃料还没有明确的推广政只是不同的企业有策,专门的针对二甲氧基甲烷的标准也没有制定,其企业的标准。5.5.1.2二甲氧基甲烷技术指标二甲氧基甲烷为一级易燃液体,遇明火、高热(温)
5、及强氧化剂易引起燃烧;其与氧化剂接触会发生猛烈反应,接触空气或在光照条件下可能生成具有爆炸潜在危险性的二甲氧基甲烷过氧化物,具体的一些安全参数及措施如下:危害/接触类型急性危害/症状预防急救/消防火?灾高度易燃禁止明火、火花,禁止吸烟干粉,抗溶性泡沫,大量水,二氧化碳爆?炸蒸气/空气混合物有爆炸性密闭系统,通风,防爆型电气设备与照明;不要使用压缩空气灌装,卸料或转运着火时,喷雾状水保持料桶等冷却接触吸入咳嗽,头晕,倦睡,头痛,咽喉疼痛,神志不清通风,局部排气通风或呼吸防护新鲜空气,休息,给予医疗护理皮肤可能被吸收!皮肤干燃,发红,疼痛防护手套脱掉污染的衣服,用大量水冲洗皮肤或淋浴,给予医疗护理
6、首先用大量水冲泄漏处发红,疼痛安全护目镜。洗几分钟,然后就医。工作时不得进漱口,给予医疗恶心,呕吐食、饮水或吸烟。护理。尽可能将泄漏液收集在有盖容器中,用砂土或惰性吸收剂吸收残液并转移到安全场所,不要冲入下水道。个人防护用具:自给式呼吸器包装?联合国/中国包装类别:II与标志联合国/中国危险性类别:第3类易燃液体?运输应急卡:TEC(R)-30S1234或30GF1-I+II应急响美国消防协会法规:H2(健康危险性);F3(火灾危险性);R2(反应危险性)耐火设备(条件);对金属无腐蚀性,可用铁、软钢、铜或铝制容器储存;与强氧化剂分开存放;阴凉场所;保存在阴暗处;严格密封;稳定后贮存。国际化学
7、品安全卡(部分)ICSC编号:1152?二甲氧基甲烷重要数据物理状态、外观:无色高挥发性液体,有特殊气味。物理危险性:蒸气比空气重,可能沿地面流动,可能造成远处着火。化学危险性:该物质大概能形成爆炸性过氧化物。加热时,该物质可能爆炸。与强氧化剂激烈反应,有着火和爆炸危险。职业接触限值:阈限值*1000ppm(时间加权平均值)(美国政府工业卫生学家会议,2004年)。最高容许浓度:1000ppm3200mg/m;最高限值种类:II(2);妊娠风险等级:D(德国,2004年)。接触途径:该物质可通过吸入其蒸气溶胶、经皮肤吸收到体内。吸入危险性:20C时该物质烝发,可相当快地达到空气中有害浓度。短期
8、接触的影响:该物质刺激眼睛、皮肤和呼吸道。该物质可能对中枢神经系统有影响。远局于职业接触限值接触时,可能造成神志不清。注解添加稳定剂或阻聚剂会影响到该物质的毒理学性质。向专家咨询。烝馆前检验过氧化物,如果有加以消除。甲缩醛代谢成甲醇和甲醛,并可能展现这些化合物同样的毒性反应。参见卡片#0057甲醇和卡片#0275甲醛。?*阈限值(thresholdlimitvalue,TLV是美国政府工业卫生专家会议(ACGIH制订的空气中有害物质的容许浓度。即每天8h,每周40h工作时间内所接触的的时间加权平均浓度限制。在该下工人每天反复接触有害物质,几乎都不会引起不良反应。5.5.2.1 5.5.2二甲氧
9、基甲烷现状国内外生产工艺及技术进展1. 目前生产二甲氧基甲烷的方法主要有醇醛缩合法和甲醇直接氧化法,另外也可以通过二甲酬催化氧化来制备DMM醇醛缩合法醇醛缩合法是合成二甲氧基甲烷的传统方法,即在酸催化剂作用下,甲醇和甲醛反应脱去一分子水,生成DMM平衡转化率一般都在50%以下。反应式为:2CHOH+C20rCH3O-CH2-OCFH+HIO(1)目前工业上主要是通过该方法来生产DMM使用的催化剂主要是酸性分子筛和阳离子酸性树脂。对于其合成工艺可采用间歇、连续和催化精镭三种操作方式,在工业化生产上一般采用催化精馆工艺。此工艺的缺点是对设备要求苛刻或药品耗量大,环境污染严重且产率低。2. 甲醇直接
10、氧化法甲醇直接氧化合成DMME艺路线短、成本低,是一种合成DMM的新技术。该方法是在催化剂作用下直接氧化甲醇为DMM它的机理一般认为是氧化-还原反应与酸催化缩合反应的偶合,即甲醇先被氧化为甲醛吸附在催化剂表面,生成的甲醛再与甲醇缩合生成DMM反应式为(2)-(4)所示。CHOH+1/2O2=HCHOd+H2O(2)2CHOH+HCHO=(CH3O»CH+H2O(3)总反应:3CHOH+I/2O2=(CH3O»CH+2H2。(4)(傅玉川,孙清,沈俭一.甲缩醛的合成与重整制氢J.催化学报.2009,30(8):791-800)甲醇选择氧化合成DMM的工艺流程短,有利于降低生产
11、成本。二甲酬催化氧化制DMM由二甲酬(DME出发可以制取许多重要的高附加值的化学品。1. 如采用DMEH步直接氧化合成DM曜DMEFJ用的主要途径之一,也是一条新的值得探索的工艺路线。二甲酬直接氧化为甲缩醛的机理一般认为是:二甲酬在酸性催化剂上分解出甲氧基,然后甲氧基在酸性和氧化还原双功能活性位的协同作用下直接氧化为DMM另外反应过程中二甲酬水解生成的甲醇和氧化生成的甲醛发生缩合反应也能生成甲缩醛。(张清德,谭猗生,杨彩虹等.MnCl2-H4SiW/2C40/SiO2催化氧化二甲酬制取甲缩醛.催化学报.2006,27(10):916-920)二甲氧基甲烷的应用DMM作为溶剂由于二甲氧基甲烷的溶
12、解性很强且无毒,可以替代苯、甲苯、二甲苯、丙酮等溶剂,它与乙醇、酯类或酮混合可使溶剂得到增效作用,这些特点使它特别适于作油漆及清漆的配方、胶水与粘合剂、油墨及各种气雾剂产品中的添加剂,所得的产品具备更加优良的分散性和相均匀性,并且快干、毒性低、廉价,是水性涂料溶剂替代的最佳选择之一。2. 除此以外,由于二甲氧基甲烷对大气臭氧层无破坏作用,可替代氟里昂酸制机械清洗剂等,还可以作为溶剂广泛应用于电子元件清洗剂、皮革上光剂、杀虫剂配方、空气清新剂、汽车护理用品及工业技术产品等领域。(徐春伟.甲缩醛在汽车护理及工业技术产品中的应用J.气雾剂通讯,2009,1:15-17)DMM制甲醛1984年日本旭化
13、成公司采用二甲氧基甲烷用空气氧化法得到了高于70%勺高浓度甲醛获得了成功,这对聚甲醛工程塑料流程的改变更趋合理化,节约了能源,降低了成本。其反应式为:CHO-CH-OCh+Qr3CHO+HO(5)从反应式可知,产物甲醛和水的摩尔比为3:1,理论上产物浓度可达实际DMMS化也可以得到高达75赚度的甲醛溶液,而甲醇氧化为甲醛的最高浓度仅为50%这样看来,制造高浓度甲醛的甲缩醛法比现行的甲醇法有着更多的优越性,对于需要高浓度甲醛作原料的聚甲醛生产也十分有益。同时该工艺还具有能耗低、无甲酸生成、稀甲醛可循环利用、无环境污染等优点。3. DMM用于合成共聚甲醛树脂在共聚甲醛树脂合成中,添加甲缩醛主要起树
14、脂分子量调节剂的作用,同时可避免聚合物(二氧戊环)的生成,防止聚合釜管道的堵塞。例如,日本Polyplastics公司的研究者开发出一种共聚甲醛树脂的连续制法,将1,3二氧戊环、甲缩醛和BF3醛的混合物连续加进聚合反应釜中进行本体聚合,便可制得性能优良的共聚甲醛。4. 德国Hoechstd公司的研究者发现,用甲缩醛作为合成共聚的链终止剂,可制得高熔融指数的共聚甲醛树脂产品。南京工业大学研发了由浓甲醛经催化聚合、干燥制备低聚合度多聚甲醛的技术,在实验室研究的基础上进行了模拟放大试验,为低聚合度多聚甲醛的工业化试验和生产提供了设计数据。()汽车燃料方面的应用汽车内燃机的常规燃料主要是石油产品的液体
15、燃料汽油和柴油。二甲氧基甲烷作为一种石油替代燃料,可与汽油或柴油混合使用,被研究用作甲醇汽油助溶剂和柴油添加剂等。添加二甲氧基甲烷不仅可以减少汽车工业对石油的依赖,还可以获得优良的发动机动力性并减少有害气体的排放,因此越来越受到人们的重视。1)汽车燃料现状近几年的数据显示,我国机动车每年大约消耗全国汽油总产量的85%柴油总产量的20%机动车燃油消耗已成为石油消耗最大的用户之一。因此,车用液体燃料短缺根本上还得从煤基替代燃料上找出路。另外,汽车在给人们生活带来便利的同时,HCNOxCO等汽车尾气有害成分也成为城市中最主要的大气污染源(见表1)。由此看来,一方面由于全球的石油资源日益枯竭,另一方面
16、考虑到对环境的污染问题,我们应尽量减少汽油和柴油的使用,而使用代用燃料的汽车得到了广泛的应用。目前,常见汽车代用燃料的类型主要有氢气、甲醇、乙醇、天然气、液化石油气以及电动汽车等。表1.柴油机和汽油机的典型污染物排放表COHNSPM染物CQQ柴3-51-油机30-2010汽2011油机-2000-500-60甲醇因其能量密度高,价格便宜和来源丰富,成为应用最广的代用燃料。但随着研究的不断深入,发现甲醇有一些不能克服的缺点:甲醇有毒、易挥发、易燃烧,因此有不安全性;甲醇易透过Nafion膜,不但浪费燃料,而且透过的甲醇会在阴极上氧化,降低了车用燃料电池性能。所以,现在人们开始寻找甲醇替代燃料,已
17、研究过的有乙醇、丙醇、丁醇、二甲酬、二甲氧基甲烷、三甲氧基甲烷、三氧杂环己烷、甲酸等。这些替代燃料的毒性和对Nafion膜的渗透率均比甲醇低。尽管这些燃料氧化性能大多比甲醇差,但若制备出适合的高效催化剂,这些燃料就是具有潜力的甲醇替代燃料。二甲氧基甲烷作为含氧添加燃料,有其白身的优势,首先其含氧量高,分子中不包含C-C不包含键,容易完全被氧化为CO;其次与甲醇相比来源丰富,能量密度比甲醇高且毒性比甲醇低,对Nafion膜的渗透率也小于甲醇,这就弥补了甲醇的一些缺点。(马德娜,袁青云,唐亚文等.直接甲醇燃料电池中甲醇替代燃料的研究进展J.应用化学.2008,25(10):1125-1129)在汽
18、车燃料方面DMMfc要被用作用作甲醇汽油助溶剂和柴油添加剂等。2) DMM为汽油助溶剂二甲氧基甲烷可以与汽油很好的互溶,可用作甲醇汽油助溶剂。往汽油中加入一定量的甲醇、丙酮以及过氧化锌、乙酬、脂肪类活性剂、二甲氧基甲烷、甲基叔丁基酬中的1种或几种组合制得得甲醇汽油,可使甲醇和汽油混合达到全溶、速溶。使用这种甲醇汽油发动机可以正常冷启动、动力增强、油耗下降;排放的尾气中一氧化碳减少95%以上,碳氧化合物减少85%以上。其中二甲氧基甲烷的加入可以提高甲醇汽油的贮存稳定性以及甲醇在汽油中的含量。另外,因二甲氧基甲烷为含氧燃料,对改善燃烧十分有利,其与汽油互溶性好,运输存储方便,能提高汽油机的热效率,
19、改善汽油机的排放。西安交通大学在丰田8A型汽油机上对汽油/二甲氧基甲烷含氧混合燃料的性能与排放特性做了研究,结果表明C密日HC的排放随混合燃料中含氧量的增加而降低,但NCX排放变化不大。但是由于DMM勺热值低、汽化潜热高,整体上混合燃料的燃油消耗率比汽油高因此,在选用DMM汽油添加剂时,要适当确定其添加比例,使其在降低排放的同时更能满足良好的发动机动力性和经济性。(张勇,黄印玉,黄佐华等,汽油机燃用汽油/二甲氧基甲烷混合燃料的性能与排放研究J.内燃机工程.2005,26(5):14-17)3)DMM为柴油添加剂因柴油机燃油具有经济性、耐久性、油耗低、CO排放低、低成本等特点,使得轻型车和轿车柴
20、油机化成为一个趋势,国内外柴油车所占的比例近几年都在增加。柴油机排放尾气中的NOx浓度与汽油机相当,C密日HC比汽油机略低,但是颗粒物(PM)却是汽油机的几倍到几十倍(贺泓,翁端,资新运.柴油车尾气排放污染控制技术综述J.环境科学,2007,28:1169)。为降低柴油机颗粒物的排放可对发动机的燃油进行改质,而改质措施之一的燃油添加剂技术已日益受到重视,燃油添加剂种类不同,其作用也不尽相同,研究表明含氧添加剂有利于抑制微粒物质的生成,降低柴油机尾气排放的颗粒物及烟度。(张光德,夏新祥,乔信起等.甲缩醛燃料添加剂对柴油机性能的影响.内燃机工程,(2):37-39)常见的柴油机含氧燃料有醇类燃料,
21、酬类燃料,酯类燃料,植物油及其酯化燃料等。醇类燃料的着火点低,在柴油中溶解性和润滑性较差,因此在普通的着火系统条件下作为燃料受到限制;而酬类燃料如二甲酬在标准大气压是气态,需要对内燃机供油装置进行改造来适应气体燃料的应用。美国学者将二甲氧基甲烷作为柴油改性添加剂,认为其减少柴油机尾气污物排放量的特性与甲基叔丁基酬(MTBE相当。将DMMI加到柴油中不需要助溶剂即可与柴油以任何比例互溶,并提高热效率,尾气颗粒物的排放量明显降低。美国机动车工程师学会的研究报告显示,使用含有30%DMM柴油可使柴油机尾气中颗粒物的排放量降低35%(傅玉川,孙清,沈俭一.甲缩醛的合成与重整制氢J.催化学报.2009,
22、30(8):791-800)。如表2所示的是柴油和二甲氧基甲烷的基本物性,其中燃油的十六烷值增高能使着火延迟期缩短,燃烧过程更柔和,降低燃烧室内的温度及压力,有效地降低污染物的排放,这也就是柴油机优于汽油机的地方,但是十六烷值太高会导致燃烧不完全,使颗粒物排放增加(周玉松,燃料性质和成份对内燃机车排放的影响的研究D,北京:北京交通大学,2006),而加入DM而适当的控制柴油机的十六烷值,以有效的减少PM的含量。表2柴油与二甲氧基甲烷的物性参数比较柴油二甲氧基甲烷化学分子式分子量190密度/(g/m3)十六烷值4530低热值/(MJ/kg)汽化潜热/(kJ/kg)沸点/C18033043氧的质量
23、分数/%碳的质量分数/%氢的质量分数/%西安交通大学研究了柴油掺混不同比例二甲氧基甲烷(050%DMM)柴油机燃烧和排放性能的影响,如表3所示,随着DM侑量的增加混合燃料的十六烷值减小、汽化潜热增加。研究结果表明发动机燃用30%DMM和油时,能够取得较好的燃油经济性和排放水平,碳烟排放显着下降(朱瑞军,王锡斌,苗海燕等,柴油机掺烧DMM勺燃烧和排放性能影响研究J.内燃机学报.(4):321-327)。这项研究成果已于2008年11月14日在美国化学学会能源与燃料上发表(二甲氧基甲烷/柴油调和物可成为控制排放的低成本途径,简讯,石油炼制与化工,2009.40:44)。但是由于DMM勺沸点低,使得
24、柴油机运行时温度上升造成燃料蒸发加速,在供油系统管路中容易形成气泡,影响燃料的正常供给,致使发动机工作不稳定,甚至熄火,因此在将其应用在柴油机发动机时还需对供油系统进行针对性的改造。(张光德,夏新祥,乔信起等.甲缩醛燃料添加剂对柴油机性能的影响.内燃机工程,(2):37-39)表3柴油与二甲氧基甲烷混合燃料的物性参数比较15%DMM30%DMM50%DMM体积比/%153050DM蜓量比/%十六烷值低热值/(MJ/kg)汽化潜热/(kJ/kg)氧的质量分数/%碳的质量分数/%氢的质量分数/%对于国外在该领域的研究,美国空气产品及化学品公司将dmm<甲醇(或其它醇)、多种聚甲醛进行混合,制
25、成多氧亚甲基缩合物的混合型柴油添加剂,用其制成的柴油产品具有良好的润滑性,在发动机中有良好的白然性能,燃烧后的尾气中烟尘含量得以明显减少。意大利的Snamprogetti公司的研究者也开发出一种燃气动机的优质混合燃料。他们是在磺酸催化剂存在下,将DM眦乙缩醛与CHO和C1C10饱和醇进行缩合制成分子式为R(CHO)mR(式中,m=2-6)的含氧缩合物柴油添加剂,这种添加剂与柴油相配合(添加剂含量为1%20%)便可制成一种优良燃料。日本学者用用甲醇、重瓦斯油和DMM或乙缩醛)、乙醇(或异丁醇)配制成的燃料,可使汽车尾气中的COffl炷类有低的释放量()。5.5.2.3二甲氧基甲烷下游产品解析二甲
26、氧基甲烷可以转化为很多工业产品,如将其氧化为甲醛可以得到浓度高达75%勺甲醛溶液,而高浓度甲醛又可作为合成三聚甲醛、多聚甲醛及高聚甲醛的原料,从而用于生产聚甲醛工程塑料。二甲氧基甲烷也可从二甲酬出发开发得到,通过这种途径开发高附加值的重要化学品对研究和发展煤基二甲酬化工产品路线具有重要的现实意义。()总的来说,二甲氧基甲烷的上游产品包括甲醇、二甲酬以及甲醛等,其下游产品有聚甲醛,聚甲醛二甲基酬,三聚甲醛,多聚甲醛,树脂等。其上下游的产业链关系如下:煤炭°甲醇°甲醛=甲缩LJVJ<JVUV1. 三聚甲厂亨聚缩工程塑料f_-_-聚甲醛聚甲醛(Polyoxymethylen
27、e,POM是世界三大工程塑料之一,可分为两大类:一类是三聚甲醛或甲醛的均聚体,称为均聚甲醛,另一类是三聚甲醛与少量戊环的共聚体,称为共聚甲醛。聚甲醛是国家鼓励发展的新型合成材料类高新技术产品,具有非常优良的机械性能、电性能、稳定性和耐化学品性,特别是耐疲劳性突出,着色性强,目前已用来替代铜、锌等有色金属及合金制品,被广泛用于汽车、机械制造、精密仪器、办公家用电器、军工等行业;另外由于其中击强度高、尺寸稳定性好、白润滑性能良好,因而被大量用于制造各种齿轮、滚轮、轴承、输送带、弹簧、凸轮、螺栓及各种泵体、壳体、叶轮摩擦轴承等机械设备的结构零部件。聚甲醛的这两类产品中,均聚甲醛的结晶度略高,其物理性
28、能稍优于共聚甲醛,但其热稳定性、耐酸碱腐蚀性明显不如共聚甲醛,因此均PO协口工温度范围窄;而共聚甲醛加工成型的条件不象均聚甲醛那样苛刻,加工过程热分解释放出来的甲醛气体少,可回收再利用。因此今后均聚甲醛发展势头将逐渐减弱,而共聚甲醛将成为今后的发展方向,目前共POMfe产能力约占聚甲醛生产能力的80%。聚甲醛生产主要集中在美国、西欧、日本等国家和地区。世界上最为着名的大型聚甲醛生产企业集团有5家,分别是美国杜邦公司、美国Ticona公司、日本Polyplastics公司、德国巴斯夫公司及韩国KEP公司,5家公司装置总生产能力约占世界生产能力77%随着我国电气行业及汽车制造业的迅速发展,对于聚甲
29、醛的需求越来越大,到2010年将会达到32万吨。伴随着需求量的增加我国聚甲醛的消费也增长迅速:1992年1995年间,平均增长率21%;1995年1998年平均增长率34%;2003年国内表观消费量约15万吨;预计2010年将达到24万吨。从政策方面看,在“十一五”规划中明确指出重点发展特种功能材料、高性能结构材料、复合材料、环保节能材料等产业群,建立和完善新材料创新体系。聚甲醛属于一种新型材料,耗能小,正符合目前发展潮流,国家政策给予积极鼓励的政策,将会促进我国聚甲醛行业的发展。因此该项目市场前景非常广阔,在今后10年国内巨大的市场缺口将继续存在。聚甲醛项目对资金实力要求较高且存在较为坚固的
30、技术壁垒,先进入者对后来者将形成较强的阻断效应。随着近二十年的经济高速发展和西方国家产业结构的调整,中国正在成为世界制造业的基地,汽车、机械制造、电子等主要聚甲醛消费行业的发展更是突飞猛进,聚甲醛消费市场体系已经形成,国内经过近30年对聚甲醛的研究,已经培养了一批聚甲醛行业的专业人才。虽然聚甲醛市场需求不断增加,但是随着几个获得国家计委批准的聚甲醛项目,以及正在筹建项目的顺利投产,国内聚甲醛的产能也将迅猛增加,市场竞争必然加剧。我国内蒙古神华宁煤集团是以宁夏原宁煤集团全部资产与神华集团合资组建的神华宁煤集团,集团公司注册资本101亿元人民币,其中神华集团占51%,宁夏政府占49%,至2008年
31、8月末集团公司资产总额亿元。其规划的聚甲醛项目设计规模6万吨/年,估算总投资17亿元,白治区发改委已于2008年核准。项目主要以宁东基地生产的甲醇为原料,采用富艺国际工程公司共聚甲醛专有技术,生产共聚甲醛树脂工程塑料,预计消耗甲醇万吨/年。项目于2009年8月开工,计划2010年8月建成投产,目前已完成项目可研编制及详勘、场平等工程,正在做详细设计、EPS同准备、设备采购及前期施工准备()。2. 甲醛甲醛(formaldehyde)别名蚁醛,是最简单的脂肪醛,分子式为HCHO纯甲醛在常温下是一种具有窒息作用的无色气体,有强烈刺激性气味,特别对眼睛和黏膜有刺激作用。甲醛易溶于水,可形成不同浓度的
32、水溶液。其气体可燃,与空气混合能形成爆炸混合物。甲醛水溶液为无色透明液体,有强烈的刺激性气味。它是最重要的、应用十分广泛的大宗基本有机化工原料之一,它的衍生物已达上百种,主要衍生产品有月尿醛树脂、酚醛树脂、三聚氧胺、甲醛树脂、新戊二醇、季戊四醇、三羟甲基丙烷、乌洛托品、多聚甲醛、聚甲醛、毗嚏及其化合物等。甲醛最早是由俄国化学家于1859年通过亚甲基二乙酯水解制得。1868年,在钳催化剂存在下用空气氧化甲醇首次合成了甲醛,并且确定了它的化学性质。1886年,Loews采用铜催化剂和1910年Blank使用银催化剂,开始了甲醛工业生产。1925年,由于工业合成甲醇的开发成功,为工业甲醛提供了原料基
33、础,使甲醛工业化得到迅猛发展。1931年,阿德金斯和彼得森首次申请了铁钳氧化物催化剂的专利。从此,甲醛工业生产出现了银法和铁钳法两类工艺方法。在半个多世纪的发展中,这两种甲醛生产工艺都有了很大进步。目前我国是世界上最大的甲醛生产国,也是最大的甲醛消费国,但与国际先进技术相比,我国无论是在生产,还是下游产品研发方面均存在较大差距。3. 三聚甲醛三聚甲醛(s-Trioxane)又名三恶烷,三氧杂环己烷。无色针状晶体,可溶于水,也溶于乙醇、乙酬等有机溶剂。它是一种重要的有机化工基础原料,是生产聚甲醛工程塑料的关键单体,也用作化工中间体。可替代甲醛,低毒性易储存和运输。另外也可制备无水甲醛及稳定剂、烟
34、薰剂、杀虫剂、成型材料、粘结剂、消毒剂、抗菌药等。三聚甲醛能解聚生成甲醛,所以它几乎完全可以用于所有的甲醛反应中,特别是当需要无水甲醛作反应剂时,它的应用更有价值。三聚甲醛的合成方法通常是将36%勺工业甲醛蒸发脱水,浓缩至65%右,在酸性催化剂硫酸的作用下合成三聚甲醛(林陵,关键,曾崇余.甲醛制备三聚甲醛的研究进展.天然气化工.2007(32):70-75)。今年2月由中科院兰州化物所白主知识产权转化的国际上首个使用离子液体催化剂合成三聚甲醛技术工业化试验取得成功,该工艺与传统技术相比,可减少环境污染和设备腐蚀,极大地降低投资,它将为发展甲醇化工能源新技术奠定基础,并拓展我国煤化工发展新途径(
35、海川化工网)。以三聚甲醛为聚合单体的共聚工艺占世界聚甲醛生产能力的80%。另外用二甲氧基甲烷氧化制取三聚甲醛的聚甲醛的生产工艺,为其下游产品应用提供了廉价原料的可能性。4. 多聚甲醛多聚甲醛(Paraformaldehyde;Polyoxymethylene)是甲醛水溶液经脱水缩聚形成的产物,因其甲醛有效成分含量高、呈固体颗粒状、便于贮存和运输,有利于化工、制药等化学合成及其他工业领域的应用,特别是在要求使用无水甲醛作为原料的合成方面,用途广泛。多聚甲醛生产工艺一般有两种:一种是用催化剂来控制多聚甲醛聚合度的工艺;另外一种是在生产过程中不加催化剂的工艺。我国多聚甲醛生产技术落后,产品质量差,只
36、能生产甲醛含量为92%勺多聚甲醛,且产品成本高,不利于市场应用开发。目前农药工业用的多聚甲醛(甲醛含量为95%)主要依靠进口。根据目前我国市场的发展趋势及其应用的拓展情况,通过引进技术或合资建设我国万吨级多聚甲醛装置是很有必要的。同时必须对国内生产装置从根本上进行技术改造,以降低产品成本,提高产品竞争力。这样,不仅可以缓解我国多聚甲醛的供需矛盾,而且可以增强我国企业参与国际市场竞争的能力。2007年我国有多聚甲醛总产能约10万t/a,产量约7.2万t。20012008年我国多聚甲醛生产能力以年均56.3%的速度增长,产量的年均增长率达68.23.%(常仲钦等:多聚甲醛生产与市场分析,河南化工,
37、2009(26):5-6)。目前我国的多聚甲醛装置未达到规模化生产,消耗较高,而且甲醛含量只能达到92%fc右,缺乏国际竞争力。因此,国内市场主要被进口产品占据。5. 聚甲氧基二甲酬(DMM)目前新的研究表明DMM(poly-dimethoxymethane)经过实验发现当x=38可作为性能更好的柴油添加剂。聚甲氧基二甲酬的十六烷值可高达76,在柴油中添加1020%勺DMM,可以降低污染50恕上。而DMMXI在酸性催化剂的作用下由甲醇、二甲酬以及甲醛通过低温催化蒸馆反应得到。(煤化工论坛会议)5.5.2.4二甲氧基甲烷国内外市场现状2003年,我国第一套二甲氧基甲烷生产装置在河南濮阳卡博特化工
38、有限公司建成投产,规模为64吨。至2006年,国内共建成投产7套DM噗置,以下为06年的DMF#企业的产能统计,总产能力134千吨镇江李长荣综合石化公司72千吨皖东金瑞化工有限责任公司20千吨宁波裕隆工贸实业有限公司10千吨冀州银河化工有限责任公司10千吨濮阳卡博特化工有限公司6千吨淮安东大化工有限公司10千吨濮阳普天化工有限公司6千吨目前,国内在建的甲缩醛装置规模基本上都是万吨级的,2010年估计总产能力要达300千吨。(李正清.甲醇新一代衍生产品甲缩醛J.甲醇与甲醛,2006,4:29-34)目前生产二甲氧基甲烷的生产厂家还包括四川省乐山市福华通达农药科技有限公司,青州市奥星化工有限公司,
39、山东洋田化工有限公司,福建三农集团股份有限公司,南京布莱克精细化工有限公司,江苏省漂阳市三益化工有限公司,扬州市金峰树脂原料有限公司,上海市沪江生化厂,上海邦成化工有限公司,邯郸市凯米克化工有限责任公司等(中国万维化工城)镇江李长荣综合石化工业有限公司镇江李长荣综合石化工业有限公司由台湾李长荣化学工业股份有限公司独资建设。台湾李长荣具有30多年石化产品专业生产史,是亚洲主要石化溶剂生产公司、台湾最大的民营石化产品仓储企业,在高压石化产品、液化石油气、丙烯系列产品、一般石化产品生产方面拥有先进的技术和丰富的管理经验。该公司在丹徒经济开发区主要从事甲醛、多聚甲醛、甲缩醛等甲醇后加工系列产品的生产,
40、项目总投资9900万美元,占地450亩。公司于1997年9月批准成立;2001年8月3万吨级化工码头开港运行,万立方米仓储罐区建成;2002年3月第一条年产6万吨甲醛生产线正式投产;2002年6月年产万吨多聚甲醛正式投产;2003年3月第二条年产6万吨甲醛生产线正式投产;2004年7月年产万吨甲缩醛生产线正式投产。2005年投资900万美元,新添甲醛、多聚甲醛、甲缩醛3套生产装置,目前已全部竣工。该公司已形成了甲醛20万吨/年、多聚甲醛5万吨/年和甲缩醛6万吨/年的生产能力。其中多聚甲醛和甲缩醛的产量,稳居全国首位(全国各地农药价格行情本文来白:富农网详细出处参考:)。宁波裕隆工贸实业有限公司
41、该公司是一家年产5万吨甲醛的私营股份制企业,是华东地区主要的甲醛生产基地之一。主要产品为:甲醛、乌洛托品、尿醛胶、环氧煤沥青防腐油漆、颜料中间体。白1998年年产甲醛2万吨到2000年扩建成年产甲醛5万吨,公司一跃成为华东地区最大甲醛生产基地,牢牢控制了甲醛市场,使公司跨入了一个新的台阶。公司于2001年通过了ISO9001:2000质量管理体系认证和ISO14000:2000环境管理体系认证。该公司拥有2套6万吨/年工业甲醛生产装置(37%和45咻度甲醛生产装置各1套);以及甲缩醛车间,包括1套3万吨/年甲缩醛(85%)生产装置,甲醛装置采用先进的尾气循环银法生产工艺,甲缩醛装置采用新型催化
42、反应精馆工艺。濮阳市卡博特化工有限公司该公司位于濮阳市高新技术开发区内,年产甲缩醛10000吨、是国内甲缩醛产品的主要生产厂家之一。拥有四个车间。总资产600万元。企业被评为河南省高新技术企业。并通过IS09002质量体系论证。利用国内先进成熟水平的加成缩醛工艺技术生产甲缩醛产品。主要设备为配料罐、反应精馆塔、原料及产品储罐、锅炉等。产品纯度由85%四川省乐山市福华通达农药科技有限公司该公司是在2007年12月由原四川省福华农药科技有限公司与四川省乐山市福华化工有限责任公司通过资产重组合并设立的,系福华农科投资集团子公司,注册资金9000万元。公司是西南三省唯一一家具有规模生产草甘麟原药的生产
43、厂家,是国家发改委批准的草甘麟原药定点生产企业,2007年被列为乐山市“一五”规划“668”项目重点培植企业。福华通达农药科技有限公司现有生产能力草甘麟2万吨/年。一期工程于2006年9月投资3亿元开工建设,于2007年9月投入生产,目前已形成2万吨/年草甘麟生产能力;二期工程项目投资10亿元于2008年3月动工,建成投产后产量将新增5万吨,草甘麟年生产能力将达到7万吨,年产值将达70亿元。公司草甘麟产能将位居全国第二、世界第三,将是国内从原材料至终端产品形成一条完整生产线的唯一企业。而该公司的甲缩醛主要是以生产草甘麟的副产品来出售。山东青州市奥星化工有限公司该公司创建于2002年,注册资金5
44、00万元,年生产总值8000余万元,经过几年努力已成为山东省内从事中间体和各类助剂产品的专业企业,其中乙醛酸和亚胺及其下游产品质量居国内领先地位,公司在不断引进国外生产工艺和质量管理的同时,还扩大了投资规模,现在年生产能力20000余吨。主要产品集农药、医药、印染、阻燃四大系列,五十多个精细化工产品,产品90%B口到国外,如:欧洲、美洲、亚洲等几十个国家和地区。出口量占公司产品总量的50%右,已凭借白己的实力迈出了跨入世界的第一步。该公司生产的甲缩醛企业指标如下,有三种类型成品指标名称指标外观无色透明液体无色透明液体无色透明液体含量%>99%>86%甲醇<<<13
45、-14%水份%<<<单一杂质<<<扬州市金峰树脂原料有限公司创建于2002年,一直从事甲醇的提纯加工,主要生产甲醛(年产2万吨,含量37%,甲缩醛(年产1万吨,含量86%99%月尿醛树脂(无青环保型,冷压脱水型,普通型)酚醛树脂,白乳胶、阻燃聚酬等产品。经营甲醇,回收各种含量甲醇、乙醇。厂区面积20000平方米,建筑面积4800平方米,资产雄厚,拥有汽化器、反应器、一百吨地磅一台、拥有白己的危险品运输车队、甲醛生产线一条、胶粘剂生产线三条、甲醇及乙醇蒸馆生产线各一条、甲缩醛生产生产线一条。其产品规格甲缩醛纯度在85%U上。受金融危机的影响,2008年市场对二
46、甲氧基甲烷行业需求有所减缓。在市场二甲氧基甲烷行业需求增长有所减缓的现状下,产能扩张的势头并没有得到较好的控制。产能过剩、重复建设不仅导致生产与消费的失衡,而且还引发了二甲氧基甲烷行业内的一系列恶性价格竞争,影响了二甲氧基甲烷行业的盈利能力。中国二甲氧基甲烷行业市场现状,为外资企业入驻中国创造了条件,国际许多二甲氧基甲烷行业企业已经看中在中国低成本拓展市场的机会,随着外资投入逐步加大,中国国内企业改革重组迅速加快。同时新的行业制度等政策的颁布和实施将促使我国二甲氧基甲烷行业洗牌,企业兼并重组将在政策的促使下大力发展。由于当前二甲氧基甲烷行业效益下滑,所以对二甲氧基甲烷行业企业授信更要慎重。5.
47、5.3二甲氧基甲烷领域存在的问题5.5.3.1生产工艺存在的问题与建议二甲氧基甲烷属于新兴的甲醇下游产品开发产业,因此存在诸多问题和不足之处。具体有以下几点:二甲氧基甲烷上产工艺缺少拥有白主知识产权的核心技术,由于在甲醇下游产品中,国内外开发二甲氧基甲烷的比较少,导致其关键设备国产化程度低、需要大量从国外进口;对于全球来说其市场份额也不高。建议企业看清此种产业的优势所在,开发此工艺无论是在溶剂应用领域还是用于生产应用广泛的甲醛和聚甲醛工艺都是十分有优势的。另外积极开发二甲氧基甲烷工艺对于甲醇以及二甲酬的产业链结构也有一定的好处。二甲氧基甲烷不便于远距离运输,在准备建厂时应考虑经济有效的流通半径
48、,从而降低物流成本,提高竞争力;在原料的使用方面应充分利用副产物稀甲醛溶液生产DMM做到废物利用、物尽其用。应特别关注二甲氧基甲烷产品的纯度,生产高纯度的DM护品是我们的目的所在。DMM纯度不高就会含有较多的甲醇,这样当作为溶剂在涂料作业中使用时将会带来严重的甲醇二次污染。为此,要在涂料行业广泛使用和在水溶性气雾型涂料中使用,必须要开发并生产高纯度二甲氧基甲烷产品(99%)在选择工艺生产方法时,应注重选用先进的催化反应精锚工艺。由于采用传统工艺会使反应产生甲缩醛一一甲醇共沸体系,使其不易得到高纯度产品甲缩醛,而使用反应精锚工艺方能打破共沸体系得到纯度高的产品,另外它还具有转化率高、选择性好、能
49、耗低、易操作、投资少等诸多优点;另外还应研发高效而切实可行的生产方法,如甲醇选择氧化合成DMM的工艺流程短,有利于降低生产成本,若将其应用于生产实践中潜力也将是巨大的。不管选择什么工艺流程,都应考虑配套使用合理的工艺设备以及催化剂。1. 我国化工生产项目已实施安全许可证制度,二甲氧基甲烷项目建设单位应在建设过程中重视这项工作。二甲氧基甲烷的生产安全要求严格,应选择有经验、资格的的工程设计单位承担项目可研、设计等工作。(李正清.甲醇新一代衍生产品甲缩醛J.甲醇与甲醛,2006,4:29-34)。5.5.3.2在汽车燃料应用方面的问题与建议二甲氧基甲烷的热值低、沸点较低、十六烷值低,使得柴油机在运行过程中,温度上升使燃料在供油系统管路中形成气泡,影响燃料的正常供给,为防止燃料汽化确保发动机正常运行,需对发动机的供油系统进行针对性的改造。另外还因确定适当的燃料添加比例,使其在降低排放的同时更能满足良好的发动机动力性和经济性。1. 对于新型的代用燃料的综合评价应考虑以下因素:燃料成本、车辆成本、对进口石油的依赖程度、有效能源利用率、温室效应、排放污染、生产、储运、分
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