环氧氯丙烷是一种重要的有机化工原料和精细化工产品,用途十分广泛。以它为原料制得的环氧树脂具有粘结性强,耐化学介质腐蚀、收缩率低、化学稳定性好、抗冲击强度高以及介电性能优异等特点,在涂料、胶粘剂、增强材料、浇铸材料和电子层压制品等行业具有广泛的应用。国内环氧氯丙烷几乎都用于制备环氧树脂,中国目前是全球环氧树脂最大生产厂、重要消费国,2006年生产量55万吨、消费量74万吨,需要越来越多的环氧氯丙烷平配套。面对进入环氧氯丙烷产业大发展的契机,江苏工业学院向业内推出甘油直接生产环氧氯丙烷技术。
目前全球环氧氯丙烷大多是发达国家用丙烯高温氯化法生产的。据中国环氧树脂行业协会专家介绍,用该工艺生产的产品每吨产生约40吨含甘油和二氯化钠的废水。由于原油价格居高不下,各国大力发展生物柴油工业,随之副产大量生物甘油(占生物柴油量的1/10),造成甘油市场过剩、价格大跌;而另一方面全球环氧氯丙烷十分紧缺,在这种背景下甘油法制环氧氯丙烷获得新生。甘油法诞生时间并不晚,我国在40多年前就已成功应用这一技术制造环氧氯丙烷,但甘油的紧缺使国内外放弃了这一技术。致使只有少数公司掌握甘油法技术,此前有消息称目前国际上,只有陶氏、苏威2家拥有新的甘油法技术,其中苏威2006年2月初在法国 Tavaux建立甘油法环氧氯丙烷工厂,计划2007上半年投产,生产能力1万吨/年;而陶氏准备在中国建设的15万吨/年环氧氯丙烷工厂,可能采用甘油法技术。
近年国内加紧开发甘油法技术,江苏工业学院就是其中的佼佼者。他们的甘油法技术,相对丙烯高温氯化法和乙酸丙烯酯法,具有明显的优势:资源宽松,不消耗丙烯;安全可靠,不需使用氯气和次氯酸;投资小,仅为丙烯法的四分之一;成本低,比丙烯法低3000元/吨;操作条件缓和,污染大大降低,废水是丙烯法的十分之一;也不需昂贵的催化剂。他们采用自己开发的技术经过间歇式放大生产,在催化剂和反应工艺上都较先进、反应效率高,已申请专利。投资效益可观:每吨环氧氯丙烷消耗1.35吨95%工业甘油(5000元/吨)、1.5吨氯化氢(1000元/吨)、1.75吨30%烧碱(750元/吨)、催化剂与助剂消耗1000元;副产物0.55吨25%盐酸,0.15吨甘油缩合物与焦油,5吨废水(其中约含2%甘油、15%氯化纳);人工、水、汽、电消耗约1200元,副产盐酸及甘油缩合物销售大致可以抵消废水处理的费用。
按环氧氯丙烷最新售价15000元/吨计,该技术生产1吨环氧氯丙烷毛利为3238元左右,年产1万吨可实现产值2亿元、净利润2000万元左右。中国环氧树脂行业协会专家介绍必:按1万吨/年生产规模估算,主要设备为:搪玻璃釜及贮罐若干(总体积60~80立方米),反应塔3只(总体积50立方米),精馏塔6只(直径1~1.2米、高10~20米的3只,直径0.6~0.8米、高8~15米的3只),氯化氢尾气吸收装置1套,耐酸泵25~30台(输出压力5大气压、流量1~3立方米/时),总换热器面积750~800平方米(其中450平方米,要求耐氯化氢腐蚀),水环式抽真空装置4套,自控与管道、仪表、阀门等辅助设备若干。总设备投资650~750万元,装置占地60×100平方米,总投资约1200~1300万元。
公用工程方面需0.6MPa的低压水蒸汽、冷冻盐水5℃。安全与环保方面,反应操作在0~150℃、负压~5大气压,操作安全可靠。按1万吨/年的生产规模估算,每年约产生50000吨废水,其中含2%甘油、15%氯化钠,经浓缩、化学处理后循环入电解装置。产生的约1500吨甘油缩合物与焦油,可以销售作燃料使用或通过焚烧处理,副产的5500吨盐酸可以外销。目前江苏工业学院公开转让这一技术,对该项目有兴趣者,可联系江苏工业学院化工系。
ECH技术、原料多元化条件成熟
中国已经进入环氧氯丙烷产业大发展时期,但大多数企业采用丙烯法工艺,由于丙烯资源呈全球性紧张局面,因此面临日益沉重的原料压力。中国环氧树脂行业协会专家表示,国内环氧氯丙烷几乎都用于制备环氧树脂,中国目前是全球环氧树脂最大生产厂、重要消费国,环氧氯丙烷业迎来了大好发展时机。然而国内环氧氯丙烷业的进一步发展,必须走原料多元化的道路,日前江苏工业学院公开转让最新研制的甘油法制环氧氯丙烷技术,为该行业发展提供了技术支撑。
环氧氯丙烷是一种重要的有机化工原料和精细化工产品,用途十分广泛。以它为原料制得的环氧树脂具有粘结性强,耐化学介质腐蚀、收缩率低、化学稳定性好、抗冲击强度高以及介电性能优异等特点,在涂料、胶粘剂、增强材料、浇铸材料和电子层压制品等行业具有广泛的应用。此外,环氧氯丙烷还可用于合成硝化甘油炸药、玻璃钢、电绝缘品、表面活性剂、医药、农药、涂料、胶料、离子交换树脂、增塑剂、(缩)水甘油衍生物、氯醇橡胶等多种产品,用作纤维素酯、树脂、纤维素醚的溶剂,用于生产化学稳定剂、化工染料和水处理剂等。
2005年世界环氧氯丙烷的总生产能力约为135万吨/年,产量约为110万吨/年,其中仅美国的环氧氯丙烷年消费量就在50万吨。我国环氧氯丙烷一直依赖进口,2005年年产能、产量仅10万吨左右,2006年多家工厂装置建成后,年末产能25达到万吨/年左右。2006年,我国环氧氯丙烷的生产厂家,有博汇化工、扬农化工、鑫岳化工、齐鲁石化、天津化工、巴陵石化,总生产能力为25万吨/年,但半数以上为新增产能,多于第4季度建成投产。目前国内环氧氯丙烷供求形成平衡格局,但鉴于国内环氧树脂继续高速发展,且国际市场环氧氯丙烷十分紧缺,因此环氧氯丙烷需求依然强劲。
目前世界上70%的环氧氯丙烷是发达国家,用丙烯高温氯化法生产的,每吨产品产生约40吨含甘油和二氯化钠的废水。中国环氧树脂行业协会专家表示,由于原油价格飞涨并预期居高不下,各国大力发展生物柴油工业,随之副产大量生物甘油(占生物柴油量的1/10),造成甘油市场过剩、价格大跌。因此,国际甘油业面临严重过剩,在这种背景下,美国陶氏、法国索尔维都推出并实施生物甘油制备环氧氯丙烷的计划。我国是能源消费大国,原油自给率只有约50%,大力发展我国的生物质能源是国家既定的长远目标,因此我国未来定有大量的生物甘油资源有待利用。利用生物甘油为原料生产环氧氯丙烷既能减少国家对石油的依赖,又能促进生物质能源产业的顺利发展,具有重大的经济和社会价值。
甘油法工艺很早就诞生。我国在40多年前就已成功应用这一技术制造环氧氯丙烷,当时无锡树脂厂用使用这一工艺多年,工艺流程短、设备简单,避免了运输高度危害性的物质,用水规模、排放强度均低于高温氯化法。其前道为甘油、蜡酸、氯化锡与干燥氯化氢,生成二氯丙醇;后道为二氯丙醇与碱生成环氧氯丙烷。由于甘油资源紧张,后来逐步而放弃了这一技术的改进。但我国对这一技术的研究并没有完全中断,目前上海和张家港的2家试剂厂就运行着试剂级甘油法装置,质量优于目前的工业级装置,虽然放大到万吨以上平台还需做工作,但总体上是掌握了这一技术。去年进军环氧氯丙烷业的扬农化工,也采用了自主研发的甘油法技术,即由二氯异丙醇与氢氧化钠反应生成环氧氯丙烷。
江苏工业学院的甘油直接制环氧氯丙烷技术,相对丙烯高温氯化法和乙酸丙烯酯法,不需使用氯气和次氯酸,投资小(为丙烯法的1/4)、成本降低(比丙烯法低3000元/吨)、操作条件缓和、安全可靠、污染大大降低(废水是丙烯法的1/10)、也不需昂贵的催化剂。据中国环氧树脂行业协会专家介绍,该技术经过间歇式放大生产,证明在催化剂和反应工艺上都较先进、反应效率高,已申请专利。据悉对甘油法环氧氯丙烷技术,国内还有其它高校在进行研发,重点在过去国内技术的基础上改进催化剂等技术,增加分馏、精馏工艺。而此前有消息称,目前国际上只有陶氏、苏威2家拥有甘油法技术。其中苏威2006年2月初在法国 Tavaux建立甘油法环氧氯丙烷工厂,计划2007上半年投产,生产能力1万吨/年;而陶氏准备在中国建设的15万吨/年环氧氯丙烷工厂,可能采用甘油法技术。