摘 要:隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,化工工業(yè)也有了長足的進步,化工工業(yè)在我國經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)體系中的比重越來越大??萍嫉倪M步,使化工行業(yè)不斷創(chuàng)新與融合,進步了快速發(fā)展的時代。在化工工業(yè)生產(chǎn)過程中,己二胺作為一種重要的有機化工原料,發(fā)揮著重要的作用,可以說,當前用途相當普遍廣泛,人們越來越多的對它重視起來,實現(xiàn)了功能開發(fā)和實踐運行相結合,在世界各國,均有共同的認知與利用,在民用領域尼龍66、尼龍610等化學纖維織物和塑料制品得到開發(fā),其已經(jīng)與紡織、服裝、建筑、電子、汽車等行業(yè)形成了廣泛的融合發(fā)展,實現(xiàn)了市場價值,己二胺未來發(fā)展的潛力非常巨大。文章主要通過對四種傳統(tǒng)己二胺生產(chǎn)工藝技術及特點進行分析研究,進一步提出市場應用領域及前景預測。
關鍵詞:己二胺;生產(chǎn)技術;分析
隨著我國生產(chǎn)結構的轉變、裝置規(guī)模的增強、技術水平的提升,已經(jīng)使產(chǎn)品質量形成了穩(wěn)定性發(fā)展,其各項體系指標達到了成熟的水平,在研究方法與管理模式上,也已經(jīng)有了較多的豐富經(jīng)驗,在國際上,隨著研究能力的提高與技術水平的提升,己二胺各項能力與水平已經(jīng)超過了國際平均標準,在不同的領域形成了廣泛的應用與推廣,市場經(jīng)濟鏈條的形成與發(fā)展,對己二胺需求不斷增加,應用領域變得越來越廣,產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷攀升。
1 己二胺的用途
己二胺的用途較廣泛,主要用到尼龍66鹽的制造方面,尼龍66是最早實現(xiàn)工業(yè)化標志的聚酰胺,和尼龍6并列為最重要的兩大聚酰胺物質品類,正是應用廣泛,才得到人們更多的關注與研究。另外,在應用中,也得到了快速的拓展,在不同領域發(fā)揮著重要的作用。己二胺在聚酰胺領域得到研發(fā),能夠制造出尼龍610、尼龍612等產(chǎn)品,同時,在聚亞胺羧酸酯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、涂料、環(huán)氧樹脂固化劑、有機交聯(lián)劑、農(nóng)藥、鐵礦和銅礦浮選劑等方面也有大量的應用與開發(fā),可以說己二胺在化工生產(chǎn)領域是非常重要的有機原料。
2 己二胺特點
作為一種化工原料,其化學特點較為明顯,其外觀上看為氨味無色片狀晶體,其沸點是204~205℃,熔點是41~42℃。能夠完全溶于水、乙醇、乙醚和苯等大多數(shù)碳氫化合物,具有一定的腐蝕性,保護不當,則會對人體的皮膚產(chǎn)生刺激和腐蝕,積累性較強,如果散發(fā)到空氣中,也會在潮濕空氣中出現(xiàn)快速擴散,產(chǎn)生巨大的煙氣,通過對流升華為針狀。在不斷擴散過程中,就能夠快速地吸收空氣中的水分和二氧化碳,形成更大的不散霧團。工業(yè)用1,6-己二胺的純度多是99.5%以上濃度,內(nèi)部存在較多的雜質,主要是1,2-二氨基環(huán)己烷、甲氨基環(huán)戊烷、氨基己腈等有害成分。
3 己二胺生產(chǎn)工藝
己二胺工業(yè)生產(chǎn)方法較復雜,方式多樣,通過總結,國際上通用的生產(chǎn)方式主要有己二腈法、以己二腈為中間體的己二酸法、己內(nèi)酰胺法和己二醇法等多種方法,按不同的方法,我們進行具體分析。
3.1 己二腈法
這種方法主要是采用催化加氫的方法進行生產(chǎn),其化學公式為:NC(CH2)4CN+4H2→H2N(CH2)6NH2。在工業(yè)生產(chǎn)方式中,通過高壓和低壓兩種方法進行生產(chǎn)。高壓法主要是利用鈷-銅催化劑形成溫度為100~135℃,壓力為60~65Mpa的反應;另外,根據(jù)成分與過程的不同,也可以進行鐵催化劑反應,保持溫度100~180℃,壓力30~35Mpa即可。形成反應的過程較為復雜,需要在三相涓流床反應器中進行,一般溶劑利用的是液氨,為了提高反應效果,還可以單獨加入芳烴等材料,己二胺選擇性是90%~95%之間。利用高壓法生產(chǎn)時,其環(huán)境條件要求非常高,對反應的條件也較為苛刻,需要高度的責任感和細心才能細致進行操作,確保操作過程的安全可靠,初期投入大,設備投入大,整體投資量大,適合單套裝置10萬t/a以上。低壓法生產(chǎn)時,主要是利用了己二腈原料,以鎳為催化劑、乙醇為溶劑、氫氧化鈉或氫氧化鉀作助催化劑形成堿性介質進行的生產(chǎn),通過液相流化床進行有效催化加氫制取己二胺,在操作過程中,需要保證反應溫度60~100℃,壓力1.8~3.0Mpa即可。利用這種工藝反應的時候,會出現(xiàn)中間體和副產(chǎn)物,如果想提純,則需要再次進行物質分離等精制程序,這樣,己二胺產(chǎn)品的純度才能有所保證,基本可達99%以上。這種方法不受溫度限制,反應溫度和壓力要求不高,整個操作較為安全可靠,是各國己二胺生產(chǎn)加工中首選的工藝技術,隨著技術能力的改善與創(chuàng)新,已經(jīng)成為當前最為普遍的一種方法。
3.2 己二酸法
這種方法主要就是己二酸與氨經(jīng)胺化、脫水生成己二腈,再對己二腈進行加氫深加工,最后得到己二胺產(chǎn)品。其化學公式為:HOOC(CH2)4COOH+2NH3→NC(CH2)4CN+4H2O。這種方法主要由氣相法和液相法兩種工藝構成。采取氣相法時,需要利用磷酸硼做催化劑,保持反應溫度是300~350℃即可,根據(jù)己二酸氣化分解的原理,能夠形成有效選擇的僅占8成,如果利用瞬時氣化和流化床反應器,就能夠提高選擇性,一般可以達到9成以上。利用液相法加工時,主要是把200~300℃的熔融己二酸,利用磷酸類的催化劑形成胺化反應,然后通過對反應產(chǎn)物的深加工,通過脫水、脫重,產(chǎn)生一定的化學反應,再通過真空蒸餾,提取純度較高的己二腈,通過再次加工生產(chǎn),就能夠在己二腈基礎上,得到需要的己二胺產(chǎn)品。
3.3 己內(nèi)酰胺法
這種方法主要是由己內(nèi)酰胺與氨在磷酸鹽等催化劑反應下,利用氣相原理,產(chǎn)生氨基己腈。其化學公式為:CH2(CH2)4+NH3→H2N(CH2)5CN+H2O。在操作過程中,整個過程較為復雜,需要操持反應溫度350℃以上,收率幾乎達100%。再對已經(jīng)形成的氨基己腈做好深層次加工,通過加氫形成化學反應得到需要的己二胺產(chǎn)品,這個過程與己二腈加氫是相同的,整體反應原理基本一致。這種方法主要是利用尼龍6回收己內(nèi)酰胺次品做原料進行生產(chǎn),受產(chǎn)量的限制,一直是小眾需求,特別是己內(nèi)酰胺價格非常昂貴稀少。
3.4 己二醇法
這種方法主要是由1,6-己二醇通過骨架鎳催化劑形成氨化脫水反應形成的。其化學公式為:HOCH2(CH2)4CH2OH+2NH3→H2N(CH2)6NH2+2H2O。在生產(chǎn)過程中,需要保證反應溫度為200℃,壓力為23.0Mpa以下,利用鎳催化劑反應,使1,6-己二醇與氨生成反應,得到1,6-己二胺。利用這種方法進行的生產(chǎn),能夠出現(xiàn)較多的副反應,通過技術創(chuàng)新,使副產(chǎn)物再次循環(huán)利用,使副反應不至于影響產(chǎn)品質量,最終可以提煉出9成以上的己二胺產(chǎn)品,回收率較可觀。當前,在我國多數(shù)生產(chǎn)裝置已經(jīng)不能使用,形成停產(chǎn)狀態(tài)。
4 己二胺的應用領域及需求
4.1 六亞甲基二異氰酸酯
六亞甲基二異氰酸酯簡稱HDI,在多個領域均有良好應用,市場中成型的產(chǎn)品如涂料、膠黏劑、彈性體等聚氨酯制品均含有六亞甲基二異氰酸酯,市場前景較為廣闊,特別是隨著人們對物質生活需求的增長,汽車走進千家萬戶,HDI用量增加,高端航天也有一定的應有范圍,國產(chǎn)HDI不多,甘肅銀光有一定量的規(guī)?;a(chǎn),我國所需大部分為從德、日等國家直接進口的HDI三聚體固化劑。
4.2 助劑
主要應用在鋁塑板膠黏劑、塑料穩(wěn)定劑、聚酰胺樹脂油墨、紡織印染固色、環(huán)氧樹脂涂料固化劑和油田破乳劑、水處理助劑、干掛膠等助劑等方面,隨著市場需求的增加,光穩(wěn)定劑行業(yè)成為亮點行業(yè)。
4.3 尼龍66鹽
尼龍66鹽是主要的原料之一,廣泛用于生產(chǎn)輪胎簾子布、安全氣囊、橡膠輸送帶、漁網(wǎng)、地毯、尼龍襪、泳裝等方面,還能替代金屬在機械附件、外殼、發(fā)動機葉片上實現(xiàn)應用。
5 結束語
隨著市場的發(fā)展,己二胺應用領域會越來越多,只有不斷強化研發(fā)能力,創(chuàng)新研究方向,解決技術問題,才能全面發(fā)揮己二胺作用,滿足化工生產(chǎn)和人們物質生活需求,實現(xiàn)市場化規(guī)?;l(fā)展。
參考文獻
[1]白慧娟,喬曉會.科技時代下化工工藝的優(yōu)化策略[J].科技致富向導,2010(32).
[2]王宏波.談化工工藝條件的選擇與控制實例[J].民營科技,2012(1).