中國季戊四醇發展迅速,產能快速增加,我國大型的季戊四醇生產廠家規模超過萬噸級的企業主要有衡陽三化實業公司、湖北宜化集團公司、云天化集團公司和保定化工原料廠等。上述大型企業是生產季戊四醇產品的行業佼佼者。不僅產能快速,且技術發展也十分快速。
季戊四醇是重要的化工原料,它在涂料、輕工、汽車、建筑、合成樹脂等工業領域中的應用很廣。我國季戊四醇主要用于生產醇樹脂涂料、合成潤滑油、松香油、妥爾油脂及季戊四醇硝酸酯等,也在多種場合代替甘油使用,特別是用于生產聚酯多元醇和聚醚多元醇。涂料行業是季戊四醇的主要消費部門,它主要用于生產醇酸樹脂,在天然樹脂漆、酚醛樹脂漆、醇酸樹脂漆、氨基樹脂漆中都有應用。
季戊四醇主要應用領域
(1)醇酸樹脂:以季戊四醇為原料合成的醇酸樹脂具有快干、高硬度、良好的光澤和不易褪色等特點。醇酸樹脂涂料不是高檔涂料,也不是我國涂料的發展方向,但在我國是大宗品種,近幾年年產量穩定在35萬噸左右。預計我國醇酸樹脂涂料發展的趨勢是在穩定現有產量基礎上提高質量,增加品種。目前發展較快的汽車面漆仍需要較大量的單季戊四醇。
(2)合成潤滑油:我國高級合成潤滑油產量極少,民航飛機用潤滑油全部依靠進口,合成潤滑油生產急需優質季戊四醇原料。另外,我國已加入世界臭氧層保護組織,將改用新的制冷劑,新的制冷系統也需要大量用單季戊四醇生產的潤滑劑。
(3)松香酯及妥兒油酯:季戊四醇松香酯及妥兒油酯用于涂料、膠粘劑、橡膠助劑和油墨生產。
(4)聚氨酯及其他:以季戊四醇為原料生產的聚酯多元醇和聚醚多元醇,是聚氨酯泡沫材料的主要原料之一。另外,季戊四醇也應用在合成纖維紡絲油劑、煉鋼用軋制液等領域。
季戊四醇生產技術也取得較大進步
一、離子交換樹脂催化法
除了采用氫氧化鈉和氫氧化鈣作為生產季戊四醇的催化劑外,近來一些研究提出了在環境友好條件下,用強堿性離子交換樹脂為縮合催化劑,使甲醛和乙醛在水溶液中反應合成季戊四醇的工藝。該工藝使用的是固定床間歇式反應器。即含有15.5立方分米SBK離子交換柱,反應停留時間為1~2h,交換柱的流出物經蒸餾分離出甲醛,母液濃縮分離出季戊四醇和甲酸鈉。離子交換樹脂催化劑用稀的強堿溶液(如6%NaOH溶液)再生,然后用蒸餾回收的甲醛溶液進行洗滌。離子交換劑催化法能有效地抑制甲醛的自身縮合產生副產物,但工藝較為復雜,對離子交換樹脂的再生和洗滌較為繁瑣,且同樣面臨副產物甲酸鈉的問題,產品規模也不大,此外,該法目前尚處于探索階段。
二、混合堿法
20世紀90年代末期,國外公司提出了采用弱堿碳酸鹽而后以碳酸氫鹽為催化劑的混合堿法生產季戊四醇。該方法的反應原理基本與傳統方法相仿,即通過醇醛縮合與Cannizzaro反應得到季戊四醇和副產甲酸鹽,不同的是該工藝中還包括將甲酸鹽在貴金屬催化劑作用下,通過氧化或水解轉化為本工藝所需要的碳酸鹽和碳酸氫鹽的工序,回收的碳酸鹽和碳酸氫鹽作為下一批反應的催化劑循環利用。與傳統的“鈉法”和“鈣法”相比較,混合堿法具有如下特點:一是以弱堿碳酸鹽和碳酸氫鹽為催化劑合成季戊四醇,反應條件較為穩定,可減少副反應的發生,有利于提高季戊四醇的產率。二是弱堿碳酸鹽和碳酸氫鹽對設備的腐蝕性較小。三是該法能將副產物甲酸鹽在貴金屬催化劑的作用下,通過氧化或水解轉化為本反應所需要的碳酸鹽和碳酸氫鹽,作為下一批反應的催化劑,循環使用。一方面節省了大量的堿,得到高質量高收率的產品,既降低了成本,又有利于提高產量和經濟效益;另一方面,該工藝副產物少,無三廢產生,是一種可持續發展的綠色工藝,必將產生很好的環境社會效益,具有良好的發展前景。