2.2.3 均苯四甲酸二酐的生产方法
1947年美国California Research Corp,首次用V2O5催化剂气相催化氧化均四甲苯,制得了均酐。1960年美国杜邦公司首次建立了液相硝酸氧化均四甲苯制均酐的生产装置;1964年美国PCR公司建成180t/a空气气相氧化均四甲苯制均酐的工业装置;1969年日本古河电气公司开发了用硝酸氧化和液相空气氧化法生产工艺;1970年德维巴化学公司建立了500t/a空气氧化法生产装置。目前,国外均苯四甲酸/均苯四甲酸二酐的生产厂家主要是美国的杜邦公司、Allco Chemicals Corp、Princeton Chemicals Research-Inc、日本Nibon Joryn Kogyo、三菱瓦斯公司、德国So~rbergwerk A G、比利时Amoco Chemical Belgium等。
我国从20世纪60年代开始就进行了均苯四甲酸试验的研究和工业生产,目前生产厂家主要有溧阳市庆丰精细化工有限公司、常熟市联邦化工有限公司、浙江象山志华化学有限公司、黄山市华美精细化工有限公司,如皋市乐恒化工有限公司、溧阳龙沙化工有限公司、江苏华伦爱思开精细化工有限公司、范县六环民源精细化工有限公司、宁波市贝特化工新材料有限公司等(注:大部分企业因环保问题处于整改或关停状态)。
2.2.3.1 均四甲苯法
均四甲苯是生产均酐应用最为广泛的原料之一。以均四甲苯为原料制备均酐早期采用的是液相氧化工艺,该工艺合成均酐的收率虽然较高,但不能一步直接得到均酐,原料首先液相氧化成酸,然后酸脱水制酐。液相氧化工艺以硝酸或重铬酸盐作氧化剂,易造成环境污染;以乙酸为溶剂,钴、锰、溴等为催化剂,空气或氧气液相氧化工艺,对设备的材质要求高,投资大。
由于液相氧化法的局限性,目前普遍采用的是以均四甲苯为原料,经空气氧化一步制得均酐的工艺。采用的催化剂为载体型氧化催化剂,载体为锐钛型二氧化钛,以钒为主要成分(V2O5/TiO2/P2O5)的三元复合催化剂。
均四甲苯气相氧化法工艺简单,可省去脱水成酐工序,除空气外不用其他氧化剂,也不需液相所必需的催化剂分离工序,并可连续生产,易于实现自动化操作,是目前生产均酐的主要方法。
2.2.3.2 偏三甲苯烷基化法
该法是将偏三甲苯先进行甲基化或者异丙基化,得到均四甲苯或者1,2,4-三甲基-5-异丙基苯,再进行氧化制得均酐。
2.2.3.3 偏三甲苯甲基化法
石化企业铂重整装置会产生大量重芳烃,其中35%~40%是偏三甲苯。偏三甲苯在分子筛类催化剂上烷基化或在大孔径类分子筛上歧化均可制备均四甲苯。
均四甲苯氧化即可制取均苯四甲酸二酐。
2.2.3.4 偏三甲苯异丙基化法
偏三甲苯在催化剂AlCl3作用下,发生烷基化反应,可生成3,5,6位三种异丙基偏三甲苯的异构体,由于苯环上的电子效应不同,生成物主要是5-异丙基偏三甲苯。以1,2,4-三甲基-5-异丙基苯为原料制均酐的方法。
2.2.3.5 一氧化碳法
一氧化碳法是新开发的一种方法,偏三甲苯和一氧化碳羰基化制得的2,4,5-三甲基苯甲醛,2,4,5-三甲基苯甲醛氧化可制取粗均苯四甲酸二酐。该法采用羰基化工艺,副反应较少、产品纯度较高、收率高、选择性好、对设备的腐蚀性小。
2.2.3.6 其他生产方法
均苯四甲酸除了上述主要生产方法外,还有一些生产方法,如以1,2,4,5-四烷基苯(烷基碳原子数小于3)、蒽、2,4,5-三甲基苄氯等作为原料。该法采用羰基化新工艺,副反应少,产品纯度高,收率高。选择性强,对设备腐蚀性小,符合环保要求,并且使用一套装置可切换生产偏苯三酸酐和均酐两种产品,生产成本较低,代表了均酐今后制备的发展方向。