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己二胺生产工艺及前景分析

来源:用户上传      作者: 刘延超

  摘 要:随着我国经济的快速发展,化工工业也有了长足的进步,化工工业在我国经济产业体系中的比重越来越大。科技的进步,使化工行业不断创新与融合,进步了快速发展的时代。在化工工业生产过程中,己二胺作为一种重要的有机化工原料,发挥着重要的作用,可以说,当前用途相当普遍广泛,人们越来越多的对它重视起来,实现了功能开发和实践运行相结合,在世界各国,均有共同的认知与利用,在民用领域尼龙66、尼龙610等化学纤维织物和塑料制品得到开发,其已经与纺织、服装、建筑、电子、汽车等行业形成了广泛的融合发展,实现了市场价值,己二胺未来发展的潜力非常巨大。文章主要通过对四种传统己二胺生产工艺技术及特点进行分析研究,进一步提出市场应用领域及前景预测。
  关键词:己二胺;生产技术;分析
  随着我国生产结构的转变、装置规模的增强、技术水平的提升,已经使产品质量形成了稳定性发展,其各项体系指标达到了成熟的水平,在研究方法与管理模式上,也已经有了较多的丰富经验,在国际上,随着研究能力的提高与技术水平的提升,己二胺各项能力与水平已经超过了国际平均标准,在不同的领域形成了广泛的应用与推广,市场经济链条的形成与发展,对己二胺需求不断增加,应用领域变得越来越广,产业规模不断攀升。
  1 己二胺的用途
  己二胺的用途较广泛,主要用到尼龙66盐的制造方面,尼龙66是最早实现工业化标志的聚酰胺,和尼龙6并列为最重要的两大聚酰胺物质品类,正是应用广泛,才得到人们更多的关注与研究。另外,在应用中,也得到了快速的拓展,在不同领域发挥着重要的作用。己二胺在聚酰胺领域得到研发,能够制造出尼龙610、尼龙612等产品,同时,在聚亚胺羧酸酯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、涂料、环氧树脂固化剂、有机交联剂、农药、铁矿和铜矿浮选剂等方面也有大量的应用与开发,可以说己二胺在化工生产领域是非常重要的有机原料。
  2 己二胺特点
  作为一种化工原料,其化学特点较为明显,其外观上看为氨味无色片状晶体,其沸点是204~205℃,熔点是41~42℃。能够完全溶于水、乙醇、乙醚和苯等大多数碳氢化合物,具有一定的腐蚀性,保护不当,则会对人体的皮肤产生刺激和腐蚀,积累性较强,如果散发到空气中,也会在潮湿空气中出现快速扩散,产生巨大的烟气,通过对流升华为针状。在不断扩散过程中,就能够快速地吸收空气中的水分和二氧化碳,形成更大的不散雾团。工业用1,6-己二胺的纯度多是99.5%以上浓度,内部存在较多的杂质,主要是1,2-二氨基环己烷、甲氨基环戊烷、氨基己腈等有害成分。
  3 己二胺生产工艺
  己二胺工业生产方法较复杂,方式多样,通过总结,国际上通用的生产方式主要有己二腈法、以己二腈为中间体的己二酸法、己内酰胺法和己二醇法等多种方法,按不同的方法,我们进行具体分析。
  3.1 己二腈法
  这种方法主要是采用催化加氢的方法进行生产,其化学公式为:NC(CH2)4CN+4H2→H2N(CH2)6NH2。在工业生产方式中,通过高压和低压两种方法进行生产。高压法主要是利用钴-铜催化剂形成温度为100~135℃,压力为60~65Mpa的反应;另外,根据成分与过程的不同,也可以进行铁催化剂反应,保持温度100~180℃,压力30~35Mpa即可。形成反应的过程较为复杂,需要在三相涓流床反应器中进行,一般溶剂利用的是液氨,为了提高反应效果,还可以单独加入芳烃等材料,己二胺选择性是90%~95%之间。利用高压法生产时,其环境条件要求非常高,对反应的条件也较为苛刻,需要高度的责任感和细心才能细致进行操作,确保操作过程的安全可靠,初期投入大,设备投入大,整体投资量大,适合单套装置10万t/a以上。低压法生产时,主要是利用了己二腈原料,以镍为催化剂、乙醇为溶剂、氢氧化钠或氢氧化钾作助催化剂形成碱性介质进行的生产,通过液相流化床进行有效催化加氢制取己二胺,在操作过程中,需要保证反应温度60~100℃,压力1.8~3.0Mpa即可。利用这种工艺反应的时候,会出现中间体和副产物,如果想提纯,则需要再次进行物质分离等精制程序,这样,己二胺产品的纯度才能有所保证,基本可达99%以上。这种方法不受温度限制,反应温度和压力要求不高,整个操作较为安全可靠,是各国己二胺生产加工中首选的工艺技术,随着技术能力的改善与创新,已经成为当前最为普遍的一种方法。
  3.2 己二酸法
  这种方法主要就是己二酸与氨经胺化、脱水生成己二腈,再对己二腈进行加氢深加工,最后得到己二胺产品。其化学公式为:HOOC(CH2)4COOH+2NH3→NC(CH2)4CN+4H2O。这种方法主要由气相法和液相法两种工艺构成。采取气相法时,需要利用磷酸硼做催化剂,保持反应温度是300~350℃即可,根据己二酸气化分解的原理,能够形成有效选择的仅占8成,如果利用瞬时气化和流化床反应器,就能够提高选择性,一般可以达到9成以上。利用液相法加工时,主要是把200~300℃的熔融己二酸,利用磷酸类的催化剂形成胺化反应,然后通过对反应产物的深加工,通过脱水、脱重,产生一定的化学反应,再通过真空蒸馏,提取纯度较高的己二腈,通过再次加工生产,就能够在己二腈基础上,得到需要的己二胺产品。
  3.3 己内酰胺法
  这种方法主要是由己内酰胺与氨在磷酸盐等催化剂反应下,利用气相原理,产生氨基己腈。其化学公式为:CH2(CH2)4+NH3→H2N(CH2)5CN+H2O。在操作过程中,整个过程较为复杂,需要操持反应温度350℃以上,收率几乎达100%。再对已经形成的氨基己腈做好深层次加工,通过加氢形成化学反应得到需要的己二胺产品,这个过程与己二腈加氢是相同的,整体反应原理基本一致。这种方法主要是利用尼龙6回收己内酰胺次品做原料进行生产,受产量的限制,一直是小众需求,特别是己内酰胺价格非常昂贵稀少。
  3.4 己二醇法
  这种方法主要是由1,6-己二醇通过骨架镍催化剂形成氨化脱水反应形成的。其化学公式为:HOCH2(CH2)4CH2OH+2NH3→H2N(CH2)6NH2+2H2O。在生产过程中,需要保证反应温度为200℃,压力为23.0Mpa以下,利用镍催化剂反应,使1,6-己二醇与氨生成反应,得到1,6-己二胺。利用这种方法进行的生产,能够出现较多的副反应,通过技术创新,使副产物再次循环利用,使副反应不至于影响产品质量,最终可以提炼出9成以上的己二胺产品,回收率较可观。当前,在我国多数生产装置已经不能使用,形成停产状态。
  4 己二胺的应用领域及需求
  4.1 六亚甲基二异氰酸酯
  六亚甲基二异氰酸酯简称HDI,在多个领域均有良好应用,市场中成型的产品如涂料、胶黏剂、弹性体等聚氨酯制品均含有六亚甲基二异氰酸酯,市场前景较为广阔,特别是随着人们对物质生活需求的增长,汽车走进千家万户,HDI用量增加,高端航天也有一定的应有范围,国产HDI不多,甘肃银光有一定量的规模化生产,我国所需大部分为从德、日等国家直接进口的HDI三聚体固化剂。
  4.2 助剂
  主要应用在铝塑板胶黏剂、塑料稳定剂、聚酰胺树脂油墨、纺织印染固色、环氧树脂涂料固化剂和油田破乳剂、水处理助剂、干挂胶等助剂等方面,随着市场需求的增加,光稳定剂行业成为亮点行业。
  4.3 尼龙66盐
  尼龙66盐是主要的原料之一,广泛用于生产轮胎帘子布、安全气囊、橡胶输送带、渔网、地毯、尼龙袜、泳装等方面,还能替代金属在机械附件、外壳、发动机叶片上实现应用。
  5 结束语
  随着市场的发展,己二胺应用领域会越来越多,只有不断强化研发能力,创新研究方向,解决技术问题,才能全面发挥己二胺作用,满足化工生产和人们物质生活需求,实现市场化规模化发展。
  参考文献
  [1]白慧娟,乔晓会.科技时代下化工工艺的优化策略[J].科技致富向导,2010(32).
  [2]王宏波.谈化工工艺条件的选择与控制实例[J].民营科技,2012(1).
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