淺談雙酚A的生產(chǎn)技術(shù)及其下游產(chǎn)品的發(fā)展趨勢

王光輝

中國石化化工銷售有限公司齊魯經(jīng)營部，山東 淄博 255400

雙酚A（BPA）是苯酚與丙酮反應(yīng)產(chǎn)生的一個重要的下游產(chǎn)品之一，是多種高分子材料生產(chǎn)的原材料，如：環(huán)氧樹脂（ER）、碳酸酯（PC）、酚醛不飽和樹脂、聚砜樹脂、聚醚酰亞胺、改性酚醛樹脂、PVC熱穩(wěn)定劑、橡膠防老劑、油漆和油墨抗氧劑以及增塑劑等。而且在化工、輕工、電子儀表、機電、交通運輸、建筑、軍事、航空航天工業(yè)等現(xiàn)代科學技術(shù)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用的多種聚合物材料及多種制劑都是以雙酚A為原料。

現(xiàn)在，世界上擁有雙酚A工業(yè)化合成技術(shù)的只有少數(shù)幾家專利商和工程公司，其中包括美國DOW化學、GE ,德國拜耳,日本HIYODA（千代田），歐技（波蘭ICSO）等。我國目前在工業(yè)化雙酚A合成技術(shù)上還沒有成熟的自主知識產(chǎn)權(quán)。近幾年來，雙酚A的下游產(chǎn)品中，環(huán)氧樹脂和聚碳酸酯兩大產(chǎn)品發(fā)展較快。中國的環(huán)氧樹脂年生產(chǎn)和消費量保持以10%以上的增長率增長，成為全球最大的環(huán)氧樹脂產(chǎn)銷國。

1 生產(chǎn)技術(shù)進展

雙酚A的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)先后經(jīng)歷了硫酸法、改良硫酸法、鹽酸法、巰基離子法、離子交換樹脂法等。其中硫酸法、改良硫酸法、巰基離子法屬于淘汰工藝,工業(yè)鹽酸法和離子交換法各有優(yōu)缺點,但由于離子交換樹脂法污染極其小,而且這幾年還有助催化改進,將成為今后雙酚A生產(chǎn)工藝發(fā)展的主流。

1.1 世界雙酚A的生產(chǎn)技術(shù)進展

目前生產(chǎn)雙酚A主要是用苯酚和丙酮縮合制取，有四種工藝方法，如圖1所示：

圖1 生產(chǎn)雙酚A方法

其中第四種方法用氮氣除去縮合反應(yīng)中生成的水，該工藝轉(zhuǎn)化率比較高，且用一步法晶化，可有效降低成本。

三菱化學公司（MMC）開發(fā)的三菱BPA工藝，采用離子交換樹脂新催化劑4PET使苯酚與丙酮反應(yīng)生成雙酚A，進一步改進了雙酚A生產(chǎn)工藝。日本鹿島也投運BPA裝置，采用MMCCT-BISA工藝，采用陽離子交換樹脂催化劑，反應(yīng)條件為低于100℃和常壓。丙酮轉(zhuǎn)化率為95%，BPA 選擇性為90%。陶氏化學和凱洛格公司向臺灣南亞塑料公司的麥寮裝置轉(zhuǎn)讓了其聯(lián)合開發(fā)的BPA工藝技術(shù)。表1列出采用MMC 工藝的裝置。

表1 采用MMC 工藝的裝置，萬噸/年

新催化劑4PET-MCC由離子交換樹脂組成，比現(xiàn)用的工業(yè)催化劑壽命延長一倍。在相同反應(yīng)條件下，活性高出1.5倍。同時，產(chǎn)率和選擇性也有提高。用新催化劑生產(chǎn)的BPA，用于制取全聚碳酸酯級產(chǎn)品，包括高質(zhì)量的光學級。

1.2 國內(nèi)雙酚A的生產(chǎn)技術(shù)進展

中國石化科技公司與ABB共享催化汽提技術(shù)生產(chǎn)雙酚-A（BPA）的工藝特許權(quán)。該工藝的優(yōu)點是：減少下游設(shè)備尺寸、簡化產(chǎn)品提純、降低投資和操作費用。該技術(shù)采用了離子交換樹脂，BPA的選擇性為95%～96%，產(chǎn)品純度為99.95%。不需要預(yù)蒸餾就能在簡單的一段系統(tǒng)中實現(xiàn)結(jié)晶，而且雜質(zhì)含量低，BPA含量高。

中國石化科技開發(fā)部組織天津石化技術(shù)開發(fā)中心、天津雙孚精細有限公司、燕化公司研究院對天津雙孚精細有限公司的1萬噸/年雙酚A裝置進行的改造取得成功。該套技術(shù)采用了活性高、選擇性好、使用周期長的新型凝膠樹脂作為催化劑，同時帶有運行平穩(wěn)、處理量大、操作簡單消細品和化疤功能的外循環(huán)結(jié)晶系統(tǒng)，開發(fā)的液相脫酚系統(tǒng)具有流程短、設(shè)備投資低、操作彈性大的特點。經(jīng)有關(guān)鑒定，此裝置各性能指標已達或甚于國外同類裝置水平，形成了具有中國石化雙酚A成套技術(shù)自己的知識產(chǎn)權(quán)。

藍星新材料無錫樹脂廠和常州大學等經(jīng)過合作，勝利完成了雙酚A助催化劑國產(chǎn)化。隨著該技術(shù)瓶頸的突破，我國雙酚A產(chǎn)業(yè)也將上升到另一個發(fā)展階段。“離子樹脂法”工藝目前已成為全球雙酚A主流技術(shù)，而藍星新材料無錫樹脂廠建成的1.6萬噸/年裝置和2.5萬噸/年雙酚A裝置都采用了“離子樹脂法”技術(shù)，而前者擁有全套自有知識產(chǎn)權(quán)，其所生產(chǎn)的高品質(zhì)產(chǎn)品獲得國際市場的認可。

2 市場分析

全球雙酚A需求與產(chǎn)能基本保持同步增長，開工率也能夠保持較高水平,亞洲地區(qū)是全球雙酚 A 產(chǎn)能和消費增長最快的地區(qū)。全球雙酚A產(chǎn)能、消費量分布情況見表。

表2 全球雙酚A產(chǎn)能、消費量分布情況

3 雙酚A的應(yīng)用

環(huán)氧樹脂和聚碳酸酯是雙酚A的主要的下游產(chǎn)品，也是發(fā)展較快的兩個產(chǎn)品。下面以這兩種產(chǎn)品為例來說明雙酚A的應(yīng)用。

3.1 雙酚A在環(huán)氧樹脂中的應(yīng)用

環(huán)氧樹脂是由雙酚A和環(huán)氧氯丙烷合成，具有很強的黏結(jié)力、耐腐蝕性、耐溶劑性、 抗沖性及電性，被廣泛應(yīng)用于黏結(jié)劑、涂料、復(fù)合材料等中。此外，隨著電子產(chǎn)業(yè)的國際化轉(zhuǎn)移，國內(nèi)用于電子塑封、覆銅板等中的特種環(huán)氧樹脂的需求增長速度比較快，比行業(yè)的平均增速要高很多，而且產(chǎn)品的銷售價格高利、利潤豐厚。但由于較高的技術(shù)壁壘，目前國內(nèi)環(huán)氧樹脂幾乎全部依賴進口，由此，我國環(huán)氧樹脂企業(yè)未來面臨的主要課題就是產(chǎn)品的技術(shù)升級。

3.2 雙酚A在聚碳酸酯中的應(yīng)用

我國是聚碳酸酯開發(fā)最早的國家之一，現(xiàn)在有三家企業(yè)能夠維持正常生產(chǎn)，這三家企業(yè)分別為：上海申聚化工廠、重慶長風化工廠和常州有機化工廠，三家企業(yè)的總生能為5600t/a，總產(chǎn)量不足1000t，而且大部分是自用。可見國內(nèi)聚碳酸酯是供不應(yīng)求。20世紀90年代末期以來，我國聚碳酸酯的需求急劇增加，但是由于產(chǎn)能不足，我國聚碳酸酯消費幾乎全部依賴進口。我國進口聚碳酸酯的分布情況如圖2。

巨大的市場需求和豐厚的利潤使世界化工巨頭紛紛來我國投資建廠，此外國內(nèi)也有很多家公司因為技術(shù)性的突破擴產(chǎn)或投建裝置，把我國聚碳酸酯生產(chǎn)投資推向了高峰期。拜耳公司正在上海化學工業(yè)區(qū)建設(shè)世界最大聚碳酸酯生產(chǎn)廠，年產(chǎn)量可達20萬t，投資額達5.6億美元；日本帝人公司在浙江嘉興投建了1套產(chǎn)能為5萬t/a的聚碳酸酯裝置；MGC(三菱瓦斯化學公司)擬在中國投建10萬t/a聚碳酸酯裝置。此外，四川省綿陽正式動工建設(shè)總投資額高達20億元人民幣聚碳酸酯項目，年產(chǎn)量達5萬t/a；中國藍星計劃建10萬t/a聚碳酸酯裝置；中國精細化工開發(fā)園區(qū)將投建特種聚碳酸酯，年產(chǎn)0.5萬t。等上述所有項目都完成之后，將從根本上解決我國聚碳酸酯工程塑料長期國內(nèi)供不應(yīng)求的問題，同時也將在很大程度上促進我國化工新材料的發(fā)展。

圖2 我國進口聚碳酸酯的分布情況

4 結(jié)語

在生產(chǎn)技術(shù)方面，我國雙酚A的生產(chǎn)技術(shù)不斷走向成熟，各個生產(chǎn)工藝也不斷得到檢驗和鑒定。在需求方面，由于雙酚A的下游產(chǎn)品應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展特別快,隨著高速鐵路、航空航天、新能源新材料開發(fā)等重點工程的啟動，勢必將拉動國內(nèi)需求的增長。但中國未來2至3年雙酚A的市場空間不大，雙酚A的未來市場主要取決于聚碳酸酯的發(fā)展?jié)摿Γ⑶椅磥韼啄昃厶妓狨ハM將處于上升趨勢，一旦該領(lǐng)域需求減弱，將影響雙酚A產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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