丁二酸酐性能及各种生产工艺介绍

丁二酸酐性能及各种生产工艺介绍潘玉莹;李江;胡利娜消鹏飞【摘要】Succinicanhydridewasakindofwidelyusedandimportantfinechemicalrawmaterials,especiallyitsderivativesofhighvalue-addedfinechemicalproducts,succinicanhydrideproductionprocessinalltheworldmainlydividedintosuccinicaciddehydrationandmaleicanhydridehydrogenatedtosuccinicanhydride.Theproperties,theapplicationandproductiontechnologyofsuccinicanhydride,andcomparisonofproductiontechnology,maleicanhydridemeltingcatalytichydrogenatedtosuccinicanhydrideweremainlyintroduced,whichwasoneofthemostcompetitiveandpromisingdevelopmentmethodduetothecostofproductionandthecomprehensiveenergyconsumptionwaslow.%丁二酸酐是一种重要的精细化工原料，用途广泛，尤其它的衍生物更是附加值高的精细化工产品，全球丁二酸酐的生产工艺主要有丁二酸脱水法、顺丁烯二酸酐催化加氢法。本文章主要介绍了丁二酸酐的性能、用途和生产工艺技术，并对生产工艺技术进行了比较，顺丁烯二酸酐熔融催化加氢法由于生产成本和综合能耗较低，是最具竞争力，发展前景看好的一种方法。【期刊名称】《广州化工》【年(卷)，期】2014(000)012【总页数】2页(P182-183)【关键词】丁二酸酐;性能;用途;生产工艺技术【作者】潘玉莹;李江湖利娜消鹏飞【作者单位】河南能源化工集团精细化工有限公司，河南鹤壁458000；河南能源化工集团精细化工有限公司，河南鹤壁458000;河南省东方集团防腐有限公司，河南新乡453400;河南能源化工集团精细化工有限公司，河南鹤壁458000【正文语种】中文［中图分类】O62丁二酸酐又名琥珀酸酐，是一种重要的精细化工原料，在农药、医药、石油化工、染料、食品添加剂、表面活性剂、涂料、塑料等方面具有广泛的用途。医药上，丁二酸酐可用于生产磺胺药、维生素A、止血药、利尿剂和可的松衍生物，此外还可与抗菌素一起合成新药。农药上，丁二酸酐与偏二甲肼在乙腈中反应制得的N-二甲胺基琥珀酰胺(简称比久)是一种低毒高效的植物生长抑制剂，可广泛用于花生、棉花、果树、蔬菜等经济作物。在石油化工行业，丁二酸酐及其衍生物可用作烯烃聚合的催化剂、脂类高分子缩合物的交联剂以及高聚物的光稳定剂、紫外线吸收剂和油田助剂等［1-2］。1主要性能丁二酸酐，中文别名:琥珀酸酐，二氢-2,5-呋喃二酮，英文名称:Succinicanhydride，分子式:C4H4O3，分子量:100.07，无色针状或粒状结晶，稍有刺激性气味，溶于乙醇、三氯甲烷和四氯化碳，微溶于水和乙醚。与热水可水解为丁二酸;熔点119.6°C;沸点261°C;密度1.572g/cm3;升华点90°C(133Pa)。2主要生产工艺技术情况工业化生产丁二酸酐已有四五十年的历史，在半个多世纪的发展历史中，不同原料，不同工艺的丁二酸酐工业生产工艺技术相继出现，目前，丁二酸酐的主要生产工艺有:丁二酸脱水法［3］、顺丁烯二酸催化加氢法［4-8］。现分述如下：2.1丁二酸脱水法丁二酸在脱水剂（如酸、乙酰氯、三氯氧磷、五氧化二磷等）存在下，加热至235°C（沸点）脱水即得丁二酸酐。反应式如图1所示。图1丁二酸脱水法制丁二酸酐Fig.1Succinicaciddehydrationtosuccinicanhydride此法首先是制取丁二酸，然后再将丁二酸脱水以获得丁二酸酐。丁二酸的制取方法有:石蜡经氧化得到混合二元酸的氧化蜡，用热的水蒸气对其进行蒸馏，以除去不稳定的脂和酸，剩余的水相（含丁二酸）再经脱水、烘干等工序，最重制得丁二酸;用顺酸以及硫酸、金属锌，通过化学还原法生产丁二酸;丁二烯或糠醛催化氧化制取丁二酸;一氧化碳与乙炔催化氧化制取丁二酸;一氧化碳与丙烯酸在发烟硫酸的作用下反应，加水制得丁二酸;用烧碱溶液对顺酐氢化，先生成丁二酸钠，然后加硫酸酸化制取丁二酸。此方法由于不使用苯类溶剂，对环境污染小，但是生产工艺路线长、工序多、设备及基建投资高，产品成本高，质量不稳定，产品纯度一般在85%~94%，生产过程中能耗较高，设备易受腐蚀。2.2顺丁烯二酸酐催化加氢法近几年，由于丁烷路线合成顺酐工艺的开发成功，大大降低了顺酐的生产成本，使得顺丁烯二酸酐催化加氢法生产丁二酸酐越来越具有生产竞争力。图2顺丁烯二酸酐主要加氢反应路径图Fig.2Mainreactionschemeofhydrogenationofmaleicanhydride顺丁烯二酸酐催化加氢法主要是以顺酐为原料，顺酐与氢气在加氢催化剂上发生加氢反应生成丁二酸酐，其主要催化剂为过渡金属催化剂，其他反应条件适中，容易操作。但顺丁烯二酸酐催化加氢法生产的丁二酸酐在一些催化剂和工艺条件下可发生过度加氢反应，即生成的丁二酸酐继续加氢而产生下游加氢产物，如Y-丁内酯(GBL)、四氢呋喃(THF)和1,4-丁二醇(BDO)等。反应式如图2所示。由于这种方法生产丁二酸酐在经济上有很大的竞争性，使得世界上大多数生产厂家采用这种方法生产丁二酸酐。此工艺技术又分为溶剂法和熔融法两种。2.2.1顺丁烯二酸酐溶剂催化加氢法顺丁烯二酸酐在有机溶剂苯和乙酸酐中直接加氢得丁二酸酐。这种方法所得丁二酸酐纯度可达95%，但因产品结晶后需加热烘干以除去苯和乙酸酐，使产品夕卜观发黑，而且使用苯作溶剂，对环境和操作工人身体健康危害较大。2.2.2顺丁烯二酸酐熔融催化加氢法顺丁烯二酸酐加热融化后，在160°C,5MPa条件下直接催化加氢制得丁二酸酐。这种方法由于不需要加入溶剂，因而所得产品纯度较高，成本以及综合能耗大幅度下降，同时减轻了对环境的污染，是一种发展前景看好的方法。3生产工艺技术比较在丁二酸酐三种不同的生产工艺路线中，开始都是结合不同的地域的原料优势和不同时期的技术水平发展起来的，现将各工艺的优缺点对比，如表1。表1丁二酸酐各种工艺技术路线比较表Table1Thecomparisonvariousproductiontechnologyofsuccinicanhydride工艺优点缺点丁二酸脱水法(1)不使用苯类溶剂，对环境污染小(2)对操作工人身体健康危害小设备易受腐蚀顺丁烯二酸酐溶剂催化加氢法产品纯度较高(1)成品外观发黑，色度较差(2)对环境和操作工人身体健康危害较大(1)生产工艺长，工序多(2)设备和基建投资高，成本投资高(3)产品收率不稳定，质量不高(4)生产过程中能耗高，顺丁烯二酸酐熔融催化加氢法(1)不需要加入溶剂(2)成本和消耗下降(3)产品纯度较高对丁二酸脱水法、顺丁烯二酸酐溶剂催化加氢法、顺丁烯二酸酐熔融催化加氢法的技术经济曾做过技术经济比较。从投资和固定成本方面比较，顺丁烯二酸酐熔融催化加氢法最好，其次为顺丁烯二酸溶剂催化加氢法法;从产品的最终总成本比较，顺丁烯二酸熔融催化加氢法成本较低，综合能耗下降，因此最具竞争力，是一种发展前景看好的方法。4结语近几年，丁二酸酐及其衍生物的产品在各行业的广泛应用及其自身的应用价值，导致市场对丁二酸酐的需求量不断增加，丁二酸酐的应用在我国也正处于发展时期，特别是在石油化工行业的应用正处于起步阶段，2008年我国丁二酸酐消费量为8000t，而国内产能只有3000t，大部分需要进口，随着我国聚合物材料、医药、染料、石化工业等行业的快速发展，我国对丁二酸酐的需求量将成倍增加。参考文献［1］崔小明.丁二酸酐的开发应用及开发前景［门.化工生产与技术，1999,6(3):45.［2］化学工业部科技情报所.化学产品手册-有机化工原料［M］.上册.北京:化学工业出版社，1988:211-213.［3］崔小明.丁二酸酐的生产和应用［门.化工之友，1999(1):10.［4］王纪康，王桂林，严巍.顺丁烯二酸酐催化加氢制备丁二酸酐的研究［J］.浙江化工，1998,29(3):18-20.［5］张学锋.顺酐液相加氢制备丁二酸酐［J］.应用化工，20