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邻苯基苯酚的产品用途

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2022-12-31 05:20:27

邻苯基苯酚的产品用途

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2026-01-30 21:39:10

用作疏水性合成纤维氯纶、涤纶等采用载体染色法时的载体,表面活性剂,杀菌防腐剂,染料中间体。在日本,2-羟基联苯及基钠盐用于柑桔的防霉。在蜡中混入0.8%的本品,采用喷雾法在收获后的柑桔上,也可与联苯并用,可使腐兰降至最低限度。英、美、加拿大允许使用的水果范围较大,还包括苹果、梨、菠萝等。该品作为防腐剂还用于化妆品。2-羟基联苯对大鼠口服LD50为2.7-3.0g/kg 。

邻苯基苯酚是用途十分广泛的有机化工产品,广泛应用于杀菌防腐、印染助剂和表面活性剂,合成新型塑料、树脂和高分子材料的稳定剂和阻燃剂等领域,其具体用途如下: 邻苯基苯酚及其钠盐除莠活性很高,并且有广谱的杀菌除霉能力,而且低毒无味,是较好的防腐剂,可用于水果蔬菜的防霉保鲜,特别适用于柑桔类的防霉,也可用于处理柠檬、菠萝、瓜、果、梨、桃、西红柿、黄瓜等,可使腐烂降到最低限度。英、美、加拿大等国被允许使用的水果范围更大,包括苹果等。

邻苯基苯酚及其钠盐作为防腐杀菌剂还可用于化妆品、木材、皮革、纤维和纸张等,一般使用浓度为0.15—1.5%。美国环境保护局(EPA)允许使用的以邻苯基苯酚或其钠盐为主要成分的杀菌皂、杀菌除臭洗剂、防腐保鲜剂品种有近两百种,并且认为该类产品是无毒的,仅在该领域邻苯基苯酚的年用量就超过了100万镑。 由于含有机磷化合物的聚合材料在燃烧时,会在材料表面形成石墨状炭化膜,使聚合物与空气隔绝,具有良好的阻燃性能,阻燃效率高,并且挥发性低,耐油和耐水解性好,应用越来越广泛,并将逐步取代现今使用的无机和含卤素的阻燃材料。以邻苯基苯酚为原料,可以合成新型含磷阻燃中间体DOPO,主要有以下应用:

(1)合成阻燃聚酯

DOPO为原料与衣康酸反应,生成中间体ODOP-BDA,可部分代替乙二醇,得到新型含磷阻燃聚酯。研究表明,当PET和PEN中磷含量分别达到0.75% 和0.5%时,聚酯表现出良好阻燃效果。2012年,世界聚酯年生产量已达3000多万吨,若其中有5%是含磷阻燃聚酯,则需邻苯基苯酚50000t/a以上。

(2)合成阻燃环氧树脂

环氧树脂具有优异的粘接性能、电绝缘性能等优点,广泛应用于胶粘剂、电子仪表、航天航空、涂料及先进复合材料等领域,2004年世界上环氧树脂消费量已达20多万吨/年。DOPO与苯醌反应生成ODOPB,部分代替双酚A,形成新的具有阻燃性质的环氧树脂。研究表明,新合成的含磷阻燃环氧树脂,在P含量为2.1%时,阻燃效果已优于含17.26%的Br阻燃环氧树脂,且不产生烟,同时热稳定性也优于未添加阻燃剂的环氧树脂。

(3)改进高聚物有机溶解性

以DOPO为原料,合成2DOPO-A部分代替合成聚酰胺的单体DABP,所得的新的聚酰胺可溶于NMP, DMAc, DMF, 和DMSO等溶剂,同时,在高温下的热稳定性和阻燃性也有显著提高。

(4)作为合成抗氧剂的中间体

台湾专利报道了用DOPO合成含磷的抗氧剂,用于不饱和聚酯、酚类和油脂的抗氧剂,台塑集团用于电脑的铜基薄板,并且具有良好的热稳定性。

(5)合成高分子材料的稳定剂

日本专利报道了DOPO合成的高分子材料的稳定剂,在聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯加工时添加此化合物,能改善高分子化合物在热加工时的稳定性。

(6)合成发光母体

有机发光二极管是重要的光电子材料,Sun等人以DOPO衍生物为单体,合成具有发光性质的聚合物,DOPO衍生物起到发射团作用,能发射波长为325-350nm的蓝光,可应用于有机发光二极管。 邻苯基苯酚还可合成用于合成压敏和热敏纸张的显影剂,邻苯基苯酚与于BCl3反应可得到用于润滑油的抗氧剂和抗疲劳剂。由邻苯基苯酚与甘油反应制得的化合物,可用于纤维的改性,含氯有机化合物的稳定剂,合成树脂反应性稀释剂及改性剂,同时也是反应中间体。

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迅速的绿草
2026-01-30 21:39:10

邻苯基苯酚(O-phenylphenol,英文缩写OPP)是一种重要的精细有机化工产品,由于邻苯基苯酚具有广泛的应用,随着以邻苯基苯酚为原料的新产品的不断开发,近几年来,国内外市场对邻苯基苯酚的实际需求量将大幅增长。

1、邻苯基苯酚(OPP)的特性及用途

邻苯基苯酚,为白色片状结晶,是重要的新型精细化工产品和有机中间体,广泛应用于杀菌防腐、印染助剂和表面活性剂,合成新型塑料、树脂和高分子材料的稳定剂和阻燃剂等领域,其具体用途如下:

A、防腐杀菌

由于邻苯基苯酚及其钠盐除莠活性很高,并且有广谱的杀菌除霉能力,而且无毒无味,是较好的防腐剂,可用于水果蔬菜的防霉保鲜,特别是用于柑桔类的防霉,也可用于处理柠檬、菠萝、瓜、果、梨、桃、西红柿和黄瓜等,可使腐烂降低最低限度。

B、合成纤维的染色载体

邻苯基苯酚及其水溶性钠盐可作聚酯纤维的染料载体,也可用作疏水性合成纤维氯纶、涤纶等采用载体染色时的载体。

C、合成新型含磷阻燃材料

由于含有机磷化合物的聚合材料在燃烧时,会在材料表面形成石墨状炭化膜,使聚合物与空气隔绝,具有良好的阻燃性能,阻燃效率高,并且挥发性低,耐油和耐水解性好,应用越来越广泛,并将逐步取代现今使用的无机和含卤素的阻燃材料。以邻苯基苯酚为原料,可以合成新型含磷阻燃中间体DOPO,主要有以下应用:

(1)合成阻燃聚酯

DOP0为原料与衣康酸反应,生成中间体ODOP-BDA,可部分代替乙二醇,得到新型含磷阻燃聚酯。研究表明,当PET和PEN中磷含量分别达到 0.75%和0.5%时,聚酯表现出良好阻燃效果。目前世界聚酯年生产量已达3000多万吨,若其中有5%是含磷阻燃聚酯,则需邻苯基苯酚50000t/a以上。

(2)合成阻燃环氧树脂

环氧树脂具有优异的粘接性能、电绝缘性能等优点,广泛应用于胶粘剂、电子仪表、航天航空、涂料及先进复合材料等领域,2004年世界上环氧树脂消费量已达20多万吨/年。DOPO与苯醌反应生成ODOPB,部分代替双酚A,形成新的具有阻燃性质的环氧树脂。研究表明,新合成的含磷阻燃环氧树脂,在P 含量为2.1%时,阻燃效果已优于含17.26%的Br阻燃环氧树脂,且不产生烟,同时热稳定性也优于未添加阻燃剂的环氧树脂。

(3)改进高聚物有机溶解性

以DOPO为原料,合成2DOPO-A部分代替合成聚酰胺的单体DABP,所得的新的聚酰胺可溶于NMP, DMAc, DMF, 和DMSO等溶剂,同时,在高温下的热稳定性和阻燃性也有显著提高。

(4)作为合成抗氧剂的中间体

台湾专利报道了用DOPO合成含磷的抗氧剂,用于不饱和聚酯、酚类和油脂的抗氧剂,台塑集团用于电脑的铜基薄板,并且具有良好的热稳定性。

(5)合成高分子材料的稳定剂

日本专利报道了DOPO合成的高分子材料的稳定剂,在聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯加工时添加此化合物,能改善高分子化合物在热加工时的稳定性。

(6)合成发光母体

有机发光二极管是重要的光电子材料,Sun等人以DOPO衍生物为单体,合成具有发光性质的聚合物,DOPO衍生物起到发射团作用,能发射波长为325-350nm的蓝光,可应用于有机发光二极管。

D、作为合成新型高聚物的单体

酚醛树脂具有力学强度高、电绝缘性能好、耐热性能优良、难燃等优点,被广泛用于制备玻璃钢、模塑料、涂料、粘合剂等,但是,酚醛树脂也存在缺点,如耐热性差等,以邻苯基苯酚代替苯酚,合成新的酚醛树脂,此树脂具有高的热稳定性和低吸水性。

E、合成新型药物

据有关报道用邻苯基苯酚合成用于胆固醇酯水解抑制剂、抗痉挛药物、消炎药及镇痛药和某些皮肤病用药。

F、其他应用

邻苯基苯酚还可合成用于合成压敏和热敏纸张的显影剂,邻苯基苯酚与于BCl3反应可得到用于润滑油的抗氧剂和抗疲劳剂。由邻苯基苯酚与甘油反应制得的化合物,可用于纤维的改性,含氯有机化合物的稳定剂,合成树脂反应性稀释剂及改性剂,同时也是反应中间体。

综上所述,邻苯基苯酚用途十分广泛,随着邻苯基苯酚的进一步研究和开发,它的应用领域将更加拓宽。

2、国外生产与市场状况

国外生产邻苯基苯酚的企业主要集中在日本、美国和德国,邻苯基苯酚工业化生产工艺及核心技术掌控在德国拜耳、日本三光、美国陶氏化学手中。美国陶氏化学公司是世界合成邻苯基苯酚最早的厂家,主要采用氯苯为原料生产;德国拜耳公司主要采用环己酮为原料,经过二聚脱氢生产邻苯基苯酚。

德国拜耳公司环己酮缩合脱氢法生产OPP工艺情况见下表1。

表1

项目

拜耳公司

环己酮单耗

1.5-1.55

环己酮缩合催化剂

浓硫酸

废水

有废水

脱氢催化剂使用时间

16000小时以上

副产氢气利用

完全利用

邻苯基苯酚含量

≥99.5%

邻苯基苯酚色泽

白色片状结晶

生产规模(t/a)

20000

3、国内生产与市场状况

我国邻苯基苯酚生产始于20世纪70年代后期。天津市卫津化工厂、上海染料化工厂、大连化工研究设计院等单位从磺化法生产苯酚的蒸馏残渣中回收邻苯基苯酚,提取纯度也能达到98%。但由于工艺落后、受原料来源限制,国内采用此工艺生产的企业并不多,产量有限。随着国内磺化法生产苯酚装置关停并转,邻苯基苯酚产量越来越少。国内需求主要依赖进口,严重制约了我国新型阻燃纤维和材料、LED发光母体、水果蔬菜保鲜、塑料热稳定剂等产业的发展。

20世纪90年代初期,伴随着国内外对邻苯基苯酚需求量逐渐增大,我国掀起了邻苯基苯酚开发热潮,国内不少科研机构开展了邻苯基苯酚生产工艺的研究。1992~1994年,中科院山西煤炭化学研究所曾进行过环己酮聚合脱氢合成邻苯基苯酚的研究;1993~1995年,北京化工研究院进行了环己酮聚合脱氢合成邻苯基苯酚的研究,在南京投资建设了1条生产线,但由于成本太高,产品卖不出去,现处于半停产状态;盐城市华业医药化工有限公司于1998年起对OPP进行技术调研和市场论证,2000年建立了OPP实验室,2001年,盐城市华业医药化工有限公司与国内二家大专院校合作开发成功了环己酮路线合成邻苯基苯酚新工艺,在催化剂活性上有了较大创新,通过离子交换法制得的钯ZSM-5分子筛Pd/H-ZSM-5和Pd/Mg-ZSM-5作为催化剂,在合成邻苯基苯酚过程中活性衰减速度明显降低,解决了该工艺催化剂的活性难题。2003年在国内首家建成了200t/aOPP中试生产装置并通过省级科技成果鉴定,2004年建立了盐城市OPP工程技术研究中心,致力OPP产业化研究和OPP应用研究,才在国内首次实现了大规模工业化的生产。2005年将开工建设10000t/a邻苯基苯酚项目,随着盐城华业医药化工有限公司10000t/a OPP项目的实施,从此将全面改写我国目前无机和含氯、含溴有机阻燃材料“三分天下”的市场竞争格局,凡与人类健康密切的领域氯、溴系列阻燃材料,将加速退出市场,阻燃材料产业技术升级换代势不可挡,阻燃材料将“四分天下”。

OPP作为重要的新型精细化学品和重要化工中间体。广泛应用于食品果蔬防腐保鲜剂,在欧美及日本被广泛应用于柑桔的防腐,可使腐烂降低到最低限度,美、英、日等国还允许用于蔬菜,苹果、梨、菠萝、水蜜桃、草莓等的防腐。该产品是强有力的杀菌剂、消毒剂、防腐保鲜剂、杀菌剂,杀结核菌、微生物抵制剂、防霉剂。美国环境保护局(EPA)允许使用的以邻苯基苯酚或其钠盐为主要成分的杀菌皂、杀菌除臭清洗剂、防腐保鲜剂品种有近两百种,并且认为该类产品是无毒的,另外还用于纤维素、蛋白质材料,包括木材,皮革、纸的防腐、增塑剂、阻燃剂等产品。需要指出的是,以上用途的邻苯基苯酚,仅限于采用环己酮工艺生产的,其它工艺生产的邻苯基苯酚是不能用于以上产品的使用。

4、邻苯基苯酚的生产工艺

邻苯基苯酚的生产方法目前主要有分离法和合成法。邻苯基苯酚(OPP)的生产方法可以分为分离法和合成法两种。

分离法从磺化法生产苯酚的蒸馏残渣中回收。其工艺过程如下:苯酚的蒸馏残渣含苯基苯酚40%左右,其他成分为苯酚、无机盐、水等。经真空蒸馏,分离出混位苯基苯酚馏分段,真空度为400~500mm汞柱,温度在65~75℃开始截取100℃以上,但不得超过135℃。再将混合物(主要是2-羟基联苯和4-羟基联苯)加热溶解于三氯乙烯中,经冷却、分离出4-羟基联苯结晶,经离心过滤、干燥得到4-羟基联苯。母液用碳酸钠溶液洗涤,再加稀碱液使2-羟基联苯成盐。静止分离后,取上层2-羟基联苯钠盐减压脱水,即得钠盐成品。由于受资源的限制,分离法生产邻苯基苯酚的产量非常有限。

合成法,国内外开发了许多用有机合成技术生产邻苯基苯酚的工艺方法,按照使用原料不同主要有以下几种:联苯抱氧法,将2-联苯抱氧(2-联苯撑氧,Diphenylene oxide)与金属钠一起在约200℃加热,然后用酸分解生成物,即得OPP氨基联苯重氮化水解法,将2-氨基联苯重氮化,然后水解而得联苯磺化水解法,将联苯用发烟硫酸磺化,用苛性钠进行碱熔,然后将所得产物进行酸化即得(除邻位产物外还有对位产物),单耗为联苯1.13t/t、发烟硫酸0.77t/t、烧碱0.59t/t环己酮缩合脱氢法,环己酮液相缩合成二聚酮,二聚酮气相催化脱氢成为OPP,再经蒸馏、重结晶得纯OPP氯苯、苯酚偶合法,以氯苯和苯酚为原料,采用相转移催化合成邻苯基苯酚。本文着重介绍目前工艺比较先进的环己酮缩合脱氢法生产邻苯基苯酚的生产工艺。

(1)生产工艺过程及说明

由环已酮为原料生产邻苯基苯酚工艺过程如下框图:

基本反应方程式见下图

环已酮缩合采用多釜串联连续化技术,环已酮和催化剂连续加入第一只反应釜进行反应,并依次进入第2、3只釜,生成的水由带水剂带出经分相后,带水剂回到各只釜,反应生成的水汇总后进入水洗装置用于连续水洗。分出的催化剂再循环进入第一只反应釜,水洗后的反应产物连续进入连续精馏装置,蒸出未反应的环已酮,再循环进入第一只反应釜反应。精双聚体计量后进入脱氢反应器反应,生成的粗OPP经过精馏去掉轻组份后,99%以上的OPP在混合釜中加入稳定剂后去连续切片和包装,另一部分需重结晶、离心和干燥得到99.5%以上的OPP产品。

(2) 关键工艺技术和创新点

邻苯基苯酚生产技术有以下关键技术和创新点:

(a)环己酮缩合采用超强固体酸催化剂和多釜串联连续化技术

环己酮缩合反应一般专利文献均采用浓硫酸作催化剂,反应温度在120℃,单程转化率在50%左右,总收率为85%,反应结束后用碱中和反应液,设备腐蚀严重,且有大量的废水,环境污染严重。

邻苯基苯酚采用一种超强固体酸作催化剂,用量2-3%,反应温度120℃左右,单程转化率60%,总收率90%以上,该催化剂可重复使用,完全是清洁生产工艺,解决了废水的产生。

采用多釜串联连续化技术克服了现生产操作麻烦、设备投资大等缺点,可实现全自动连续化。

(b) 高效的脱氢催化剂

脱氢催化剂以铂为主催化剂,添加2-3种助催化剂,其中一个为稀土元素,载在特制载体上的Pt0.5%-稀土5%的催化剂,以氢为载气,反应温度 350-370℃,以双聚体液相空速为0.2-0.4h-1的高负荷下,双聚体转化率达98%,选择性达93%以上,连续运转5000小时以上仍保持邻苯基苯酚收率90%以上。而国内的专利资料,催化剂负荷为0.2h-1,连续运转200小时,邻苯基苯酚效率已明显下降。

(c) 连续化产品精制技术

环己酮缩合产物采用薄膜蒸发+两塔连续精馏的精制技术。

脱氢产物采用高真空分子蒸镏技术和连续重结晶技术,连续重结晶将重结晶、离心分离、干燥和包装组成连续化系统,满足产品高纯度、生产安全和自动化的要求。

(d)高纯度的产品

邻苯基苯酚纯度可高达99.5%以上,满足出口和杀菌、防霉、保鲜剂领域的需要。

(e)特制的产品稳定剂

精制产品加入特制的稳定剂0.05-0.2%,使产品为白色片状结晶的色泽有了保证,满足了出口之需要。而不加上述稳定剂,产品放置不到一个月就变成淡红色。

(3)国内外同类技术、产品主要参数比较。

邻苯基苯酚由环己酮缩合、脱氢的合成方法生产,国内虽有少数单位发表了少量研究论文,但尚未见有工业化生产的报道。由环己酮合成邻苯基苯酚的生产技术,在国内由盐城华业医药化工有限公司首家建成了年产200吨邻苯基苯酚中试装置,于2002年12月一次试车成功,填补了国内空白,环己酮缩合采用超强固体酸作催化剂,环己烷作带水剂,总收率达90%以上,催化剂可循环重复使用。脱氢反应采用Pt-K-稀土/Al2O3催化制,脱氢转化率达98-100%,收率达90%以上,目前催化剂可稳定运转9000小时以上,OPP产品纯度达99.5%,产品已外销美国、德国、日本、印度和台湾等国家和地区。

国外采用环己酮合成邻苯基苯酚主要是德国拜耳公司,生产能力20000t/a,未见有工业化技术和水平的报道。经盐城市华业医药化工有限公司与该公司交流,拜耳公司环己酮缩合采用硫酸作催化剂,有大量废水,脱氢也采用贵金属铂催化剂,寿命为10个月左右,产品纯度≥99.5%,副产氢气已利用。盐城市华业医药化工有限公司公司生产的邻苯基苯酚与国内外产品质量及技术水平对比见下表2-1、表2-2、表2-3。

表2-1OPP主要质量指标与国外产品对照表

序号

指标名称

单位

盐城华业OPP

德国拜耳OPP

1

外观

/

白色片状晶体

白色片状晶体

2

OPP含量

99.5

99.5

3

熔点范围

56-58

54-58

4

澄清度

0.1mol/l

无色透明液体

无色透明液体

5

氯离子

ppm

<50

<50

6

硫酸盐

ppm

<50

<150

表2-2 OPP生产工艺对照表

序号

指标名称

盐城华业

德国拜耳

日本三光

1

工艺路线

环已酮合成法

环已酮合成法

苯酚氯苯缩合法

2

成本

3

三废

有废水

有废水

4

缩合催化剂

固体超强酸

浓硫酸

表2-3盐城华业公司与拜耳公司技术水平对比表

华业公司

拜耳公司

环己酮单耗

1.6-1.65

1.5-1.55

环己酮缩合催化剂

固体超强酸

浓硫酸

废水

无废水

有废水

脱氢催化剂使用时间

9000小时

16000小时

副产氢气利用

未完全利用

完全利用

邻苯基苯酚含量

≥99.5%

≥99.5%

OPP色泽

白色片状结晶

白色片状结晶

生产规模(t/a)

10000

20000

价格(万元/t)

5.0

6.5

销售

全球

欧美

综上对比,本项目具有强大的性能价格比和广阔的市场前景、市场竞争优势明显。

结束语

随着邻苯基苯酚的应用领域不断拓展,国内外对邻苯基苯酚的需求量将逐年大幅度增长,主要用于生产抗氧剂和阻燃剂,杀菌防腐剂、生物杀虫剂、水果和蔬菜保鲜剂等。由于OPP国际市场需求的递增,韩国求购将会在3000t/a以上,日本求购将会在10000t/a以上,用于生产抗氧剂和电子产品中,欧美也提出了10000t/a 的需求,台湾一公司向我国寻求5000t/a的邻苯基苯酚,用于各类阻燃剂的生产。随着我国的入世,水果、蔬菜出口量增加,对其防腐杀菌保鲜要求提高,以及用于合成新型阻燃建材,邻苯基苯酚的需求量将有较大增长,预计到2006年我国国内需求量达5000t/a以上。可见邻苯基苯酚具有广阔的国内外市场。

目前我国邻苯基苯酚生产水平与世界先进水平相比较尚有差距,主要差距有以下几方面:(1)环己酮单耗偏高(2)脱氢催化剂寿命短, 由于是贵金属催化剂,它在总成本中占的比例较大(3)副产氢气未得到有效利用(4)邻苯基苯酚的下游产品尚未大力开发,拜耳公司利用本公司邻苯基苯酚开发的杀菌防腐剂在世界上具有垄断地位(5)生产规模小,德拜耳公司生产规模达20000t/a,因此我国邻苯基苯酚生产企业的综合经济效应差。因此,迫切需要我们一方面不断完善生产工艺,扩大生产规模,降低生产成本,建成具有自主知识产权的国际先进水平的万吨级OPP生产装置,提高我国在精细化工中的国际地位,构建民族产业技术高地;另一方面也需要生产企业不断开发下游产品,提高产品综合经济效益,以缩小与国外的差距。

潇洒的豆芽
简单的人生
2026-01-30 21:39:10
通常情况下,蔬菜、水果在收获后还有一个成熟过程,常在短时间内即产生软化现象,降低风味,并发生腐烂变质现象。

一种用水溶性食物纤维被覆于蔬菜、水果表面的保鲜技术,实施简便、效果好。有以下几大特点:1.不需要特殊的贮藏设备即可轻而易举地达到长期保鲜的目的,在生产和流通领域都适用。2.由于被覆膜的作用,即使长期保存,组织内的水分也不会散发丢失,所以能有效地防止变色、变质。3.所用的水溶性食物纤维为无色、无味、透明、低黏度、易溶解于水的物质,故被覆后的蔬菜、水果的原来的品质丝毫不受影响。4.蔬菜、水果的食物纤维几乎都是非水溶性食物纤维,可是,因为该保鲜剂使用的是水溶性食物纤维,因此能赋予蔬菜,水果具有水溶性食物纤维的机能。

该保鲜剂的水溶性食物纤维系从愈疮胶、刺槐豆胶中分解出来的低黏性高分子多糖类物质,即可以单独使用,也可以混合使用。

为便于使用,应将水溶性食物纤维溶解于分散于水中,形成溶液。二者配合比例:如果水溶性食物纤维为1份时,水为2~50份。水量低于2份,溶解性能差,被覆膜形不成均匀;水量50份以上时,得不到满意的保鲜效果。

实施时可将水溶性食物纤维水溶液对蔬菜、水果喷撒、涂敷、浸渍处理,然后风干或放置。保鲜对象没有限制,如茄子、西红柿、萝卜、青菜等蔬菜;苹果、桃、柑橘、菠萝、甜瓜等水果皆可用此保鲜剂。

以实例对本保鲜剂作以说明。实例中的%除有特殊说明外都是重量百分比,黏度为5%水溶液用B型黏度计在25℃、30rpm条件下测定值。

正直的帽子
外向的故事
2026-01-30 21:39:10

随着人民生活水平日益提高,人们对食品的安全要求越来越高。保鲜技术有越来越重视,那么常用食品保鲜剂有那些呢,下面就一起来看看吧!

1.常见食品保鲜剂

近年来,食品中常用的保鲜剂有:苯甲酸,是世界各国允许使用的一种食品保鲜剂,它在动物体内易随屎液排出体外,不蓄积,毒性低且价格低廉,目前占据国内大部分保鲜剂市场丁基羟基茴香醚(BHA),是目前国际广泛应用的抗氧化剂之一,并有很强的抗微生物作用,主要用于食用油脂,最大用量为0.2g/kg,缺点是成本较高二丁基羟基甲苯(BHT),是目前我国生产量最大的抗氧化剂之一,价格低廉,为BHA的1/5~1/8,但抗氧化性不入BHA强,使用范围与BHA相同,缺点是毒性较高没食子酸丙酯(PG),抗氧化作用较BHA、BHT强,主要用于油炸食品、方便面和罐头,最大用量为0.1g/kg,缺点是与金属离子产生呈色反应异抗坏血酸,用于一般食品抗氧化、防腐,且无毒性叔丁基对苯二酚(TBHQ),对于油脂、不饱和的粗植物油很有效,对高温很稳定,且挥发性比BHA、BHT小,因此对加工和食用中需加热的食品非常适用。

2.天然食品保鲜剂

为了适应人们崇尚自然、健康的思想,开发应用高效安全的食品保鲜剂已成为当今世界食品保鲜剂重要的研究领域。据有关资料证实,在人们长期食用的食品中,天然保鲜剂成分的毒性远远低于人工合成的保鲜剂。因此,近年来从自然界寻求天然保鲜剂的研究已引起各国科学家的高度重视。各国开发的大量天然保鲜剂产品,受到人们的普遍欢迎。

3.新型食品保鲜剂

3.1乳链球菌素(Nisin)它是由乳酸乳球菌产生的小肽,由34个氨基酸组成,其中碱性氨基酸含量高,因此带正电荷。乳链球菌素与溶菌酶一起使用有协同作用与其他杀菌措施结合可以更有效地防止食品腐败。Nisin的作用位点主要是细胞膜,其作用机制很可能是插入细胞膜中后,在细胞膜上形成有一定孔径的膜通道,导致细胞质的外泄,引起细胞的死亡。Nisin主要用于蛋白质含量高的食品的防腐,如肉类、豆制品等,不能用于蛋白质含量低的食品中,否则,反而被微生物作为氮源利用。

3.2聚赖氨酸(POly-lysine缩写为PLL)是日本新开发的广谱防腐剂,是由链霉菌属的生产菌产生的代谢产物,经分离提取精制而获得的发酵产品,是继Nisin(乳链球菌素)之后又一种新型天然防腐剂。其单体赖氨酸是一种必需氨基酸,因此安全性高。聚赖氨酸的热稳定性高,水溶性好,在中性至微酸性范围内有较好的抑菌效果,但在酸性及碱性pH范围内效果不好。

3.3鱼精蛋白是以鱼类精巢为原料分离得到的具有广谱杀菌作用的.蛋白质,具有热稳定性好,安全无毒,适用pH值范围广(在中除或偏碱性条件下杀菌效果更好)等优点。但是,鱼精蛋白的价格高,添加量大,难于应用于普通食品。

3.4溶菌酶该酶可以水解细菌细胞壁肽聚糖的B-1,4一糖苷键,导致细菌自溶死亡,而且即使是已经变性的溶菌酶也有杀菌效果,这是由于它是碱性蛋白的缘故,故可用于食品防腐。当溶菌酶与EDTA一起使用时,EDTA可以络合掉脂多糖维持其结构所必需的钙离子,破坏其结构,使溶菌酶可以作用于其细胞壁。常与甘氨酸等配合使用于面类、水产熟食品、色拉等食品防腐。

4.合成安全食品保鲜剂

除了天然食品保鲜剂,一些合成无毒高效的食品保鲜剂同样有着广阔的开发前景。相比之下,合成无毒无污染食品保鲜剂,更廉价且容易实现。

拓展阅读:食品保鲜剂的种类

使新鲜的水果、蔬菜、禽蛋及肉类、水产品能在较长时间内保持水分、色、香、味及营养物质不发生大的改变,通常会在贮藏过程中使用一些化学药剂来达到目的,该类化学药剂称为保鲜剂。保鲜剂因使用对象的不同而种类较多,而且不同的保鲜剂其保鲜机制也不尽相同,一般可分为两大类:一是通过抑制呼吸作用来维持其化学组成的稳定性;二是抑制或杀死引起食品变质的微生物。所以一般的保鲜剂通常也具有防腐功能。对新鲜蔬菜、水果及禽蛋的保鲜也可用一些物理方法,如冷冻、冷藏、干燥等处理。将化学方法与物理方法二者相结合,则效果会更好些。

1.水果保鲜剂

水果保鲜是开发较早、应用广泛的一个领域,所使用的保鲜剂包括有杀菌剂、熏蒸保鲜剂、乙烯吸收剂、被膜剂、抗氧剂等。保鲜剂的剂型有水剂、可湿性粉剂、片剂等多种类型。

(1)杀菌剂类保鲜剂杀菌剂类的保鲜剂主要有多菌灵、涕必灵(TBZ)。其中,多菌灵的生产是采用石灰氮、水、氯化甲酸甲酯反应得氰氨基甲酸甲酯,然后与邻苯二胺缩合而得。

(2)熏蒸保鲜剂国内研制成功的二四溴氯乙烷熏蒸剂可用于柑橙的保鲜,对引起柑橙腐烂的指状青霉、橙酸腐卵霉及短梗霉均有显著的抑制作用。用溴氯烷处理后的柑橘,贮存3个月烂果率仅为2%左右。在低温条件下,对荔枝和猕猴桃也有良好的保鲜效果。溴氯烷可由乙烯经溴化、氯化而制备,反应式如下:

(3)抗氧保鲜剂苹果在0℃左右贮存时常发生一种生理病害虎皮病,症状是果皮和皮下组织产生分散不规则的褐色病斑。研究发现其主要原因是由于果皮组织中的a-法尼烯被空气氧化或直接进入细胞形成不透气膜,抑制了正常的呼吸交换而产生该病变。a-法尼烯是含有4个双键的15个碳原子的烃类化合物,性质极不稳定,易氧化,所以可使用抗氧化剂防止其氧化而产生病变。常用的抗氧化剂是虎皮灵(乙氧喹)。

虎皮灵用于苹果保鲜的是50%的乳油,使用时将乳油稀释到规定浓度,用纸浸药包裹或直接浸果包装,防病效果在90%以上。

2.隔氧保鲜剂

隔氧保鲜剂实际上是一种包膜剂。用于食品时,起保质、保鲜和上光作用;用于果蔬时,可抑制水分蒸发、调节呼吸、防止微生物侵袭,以保持新鲜度。包膜剂按其来源可分为天然包膜剂和合成包膜剂。

(1)天然隔氧保鲜剂

天然隔氧保鲜剂主要包括蜂蜡与虫胶(紫胶)。虫胶是油桐酸为主的羟基脂肪酸和以虫胶酸为主的羟基脂肪酸及它们酯类的复杂混合物。虫胶呈褐色透明薄片或粉末,稍有特殊气味,熔点115~120℃,软化点70~80℃,可溶于乙醇、碱性水溶液中,不溶于水。

虫胶是由寄生在豆科或桑科植物上的紫胶虫所分泌的树脂状物质加工而得到。将原料破碎、筛分、洗涤后干燥成颗粒状,再用酒精溶解后过滤,真空浓缩成片状,即得虫胶片。

虫胶可用于苹果和柑橘类上光被膜以及口香糖、焙炒咖啡和代用品的上光加色。GB 2760-86规定还可用于巧克力糖和膨化巧克力包膜,其最大限量为0.20g/kg。

(2)合成隔氧保鲜剂

①吗啉脂肪酸盐吗啉脂肪酸盐为淡黄色至黄褐色的油状或蜡状物质。随脂肪酸碳链长度不同,其性状不同,高级脂肪酸者为固体,低级脂肪酸者为液体。该物质有氨臭气,混溶于丙酮、苯和乙醇,可溶于水,在水中溶解量多时呈凝胶状,主要用于柑橘类涂膜保鲜,使用时将该脂肪酸盐与蜡和水及乳化剂配成混合乳液。

合成方法:将乙二醇胺和盐酸加热至200~210℃脱水,冷却后加入过量氯化钙进行干馏。馏出液用粒状氢氧化钠脱水蒸馏,收集126~129℃馏分,制得吗啉。然后加水配成90%溶液,再加入等物质的量的脂肪酸,在20~30℃下静置后蒸去水分而得产品。

包膜剂商品通常为乳液,含吗啉脂肪酸盐3%、蜡12%、水85%。产品仅供涂膜,不可食用,进入人体后分解为吗啉和脂肪酸。

②环氧乙烷高级脂肪醇环氧乙烷高级脂肪酸。它用油酸钠乳化后配成的乳剂有很强附着力,植物体涂膜后可在表面形成极薄的分子膜。使用时先配成乳白色黏稠乳液,商品OED-100的配比为:环氧乙烷高级脂肪酸109g、油酸钠3g,少量防腐剂和水lOOML。将乳液加水稀释10~20倍,喷雾于苹果、柑橘、香蕉、桃、梅、樱桃、番茄等表面,可形成透氧和二氧化碳而不影响果实呼吸作用的薄膜,而水分子蒸发被有效阻止。

该产品的生产是利用菜籽油中所富含的二十二碳脂肪酸和芥酸经过酯交换生成脂肪酸甲酯,再还原成高级醇,在酸性白土类催化剂存在下,120~130℃下与环氧乙烷反应而制得。

除上述隔氧保鲜剂外,蔗糖酯、甘露聚糖等也可用于涂膜保鲜。

3.脱氧保鲜剂

脱氧保鲜剂又称为游离氧吸收剂或游离氧除去剂,是一类能够吸除氧的物质。当脱氧保鲜剂随食品密封在同一包装容器中时,通过化学反应吸除容器内游离出及存在于食品中的氧,从而防止食品氧化变质,同时所形成的缺氧条件也能有效防止食品霉变和虫害。

脱氧保鲜剂的种类繁多,基本上可以将其分为有机和无机脱氧保鲜剂两大类。有机类包括了葡萄糖加葡萄糖氧化酶型和碱性糖型。无机类可以分为金属粉末型(Fe,Cu,Zn,Al粉)、铁化合物型(碳化铁、碳基化铁,硅化铁、氧化亚铁、硫酸亚铁、氢氧化亚铁)、钯催化型、连二亚硫酸盐型。目前应用得较广泛的脱氧保鲜剂主要是特制铁粉、连二亚硫酸钠和碱性糖制剂等。

4.禽蛋保鲜剂

保鲜凝乳是一种常用的禽蛋保鲜剂,为能溶于水的糊状胶体物质,其组成为疏水物质(石蜡、动植物油脂)、水溶性高分子(糊精、明胶、聚乙烯醇等)、乳化剂(一般用蔗糖脂肪酸酯、吐温、司盘)、杀菌剂(苯甲酸等)。

首先将油相疏水物质加热呈液状,搅拌情况下加入到己溶解于水的水溶高分子中,加入乳化剂乳化,最后再加杀菌剂即得保鲜凝乳。若使用动植物油脂,还需加入抗氧化剂(如维生素C)。

使用时,将凝乳加水稀释至一定浓度即可用于禽蛋的保鲜。该产品也可用于水果的保鲜。

中草药禽蛋保鲜剂,其组分为具有堵塞禽蛋气孔功能的中药,如白及;具有凝固蛋白质功能的中药,如明矾;具有消毒杀菌功能的中药,如硼砂。三类中药每类取至少一种按一定比例配制成散剂,用其水稀释液浸泡禽蛋半小时捞出,可保鲜禽蛋6个月,成本低,无残留,保鲜质量好,使用简便。

5.蔬菜保鲜剂

控制微生物致腐是保持蔬菜新鲜的关键。为防止蔬菜失水萎蔫,必须维持环境的高湿度,而适宜的湿度正是霉菌繁殖的必需条件,因此防霉保鲜就成为首选的方式。在蔬菜保鲜中使用得较多的防霉剂有仲丁胺(2-氨基丁烷)、邻苯基苯酚及其钠盐、噻唑苯并咪唑(涕必灵,TBZ)等。

英国爱米尔食品农业公司研制出一种可以食用的水果、蔬菜保鲜剂。它是用砂糖、淀粉、脂肪酸和聚AK物调配成的半透明膜,可以喷雾、浸渍、涂刷的方法覆盖于苹果、梨、柑橘、香蕉或番茄等果、菜的表面。由于这种保鲜剂在果菜的表面形成了一层密封的薄膜,故能阻止氧气进入果、菜内部,抑制了果菜的熟化过程,起到了保鲜作用。这种保鲜剂可与果菜一起食用而无害,保鲜期可达160~220天。

明亮的蜗牛
快乐的小甜瓜
2026-01-30 21:39:10

邻苯基苯酚,为白色片状结晶,是重要的新型精细化工产品和有机中间体,广泛应用于杀菌、防腐、印染助剂和表面活性剂,合成新型塑料、树脂和高分子材料的稳定剂和阻燃剂等领域,其具体用途如下: 由于含有机磷化合物的聚合材料在燃烧时,会在材料表面形成石墨状炭化膜,使聚合物与空气隔绝,具有良好的阻燃性能,阻燃效率高,并且挥发性低,耐油和耐水解性好,应用越来越广泛,并将逐步取代现今使用的无机和含卤素的阻燃材料。以邻苯基苯酚为原料,可以合成新型含磷阻燃中间体DOPO,主要有以下应用:

(1)阻燃聚酯

DOP0为原料与衣康酸反应,生成中间体ODOP-BDA,可部分代替乙二醇,得到新型含磷阻燃聚酯。研究表明,当PET和PEN中磷含量分别达到 0.75%和0.5%时,聚酯表现出良好阻燃效果。目前世界聚酯年生产量已达3000多万吨,若其中有5%是含磷阻燃聚酯,则需邻苯基苯酚50000t/a以上。

(2)环氧树脂

环氧树脂具有优异的粘接性能、电绝缘性能等优点,广泛应用于胶粘剂、电子仪表、航天航空、涂料及先进复合材料等领域,2004年世界上环氧树脂消费量已达20多万吨/年。DOPO与苯醌反应生成ODOPB,部分代替双酚A,形成新的具有阻燃性质的环氧树脂。研究表明,新合成的含磷阻燃环氧树脂,在P 含量为2.1%时,阻燃效果已优于含17.26%的Br阻燃环氧树脂,且不产生烟,同时热稳定性也优于未添加阻燃剂的环氧树脂。

(3)有机溶解

以DOPO为原料,合成2DOPO-A部分代替合成聚酰胺的单体DABP,所得的新的聚酰胺可溶于NMP, DMAc, DMF, 和DMSO等溶剂,同时,在高温下的热稳定性和阻燃性也有显著提高。

(4)抗氧剂

台湾专利报道了用DOPO合成含磷的抗氧剂,用于不饱和聚酯、酚类和油脂的抗氧剂,台塑集团用于电脑的铜基薄板,并且具有良好的热稳定性。

(5)稳定剂

日本专利报道了DOPO合成的高分子材料的稳定剂,在聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯加工时添加此化合物,能改善高分子化合物在热加工时的稳定性。

(6)发光母体

有机发光二极管是重要的光电子材料,Sun等人以DOPO衍生物为单体,合成具有发光性质的聚合物,DOPO衍生物起到发射团作用,能发射波长为325-350nm的蓝光,可应用于有机发光二极管。

聚务单体

酚醛树脂具有力学强度高、电绝缘性能好、耐热性能优良、难燃等优点,被广泛用于制备玻璃钢、模塑料、涂料、粘合剂等,但是,酚醛树脂也存在缺点,如耐热性差等,以邻苯基苯酚代替苯酚,合成新的酚醛树脂,此树脂具有高的热稳定性和低吸水性。 邻苯基苯酚还可合成用于合成压敏和热敏纸张的显影剂,邻苯基苯酚与于BCl3反应可得到用于润滑油的抗氧剂和抗疲劳剂。由邻苯基苯酚与甘油反应制得的化合物,可用于纤维的改性,含氯有机化合物的稳定剂,合成树脂反应性稀释剂及改性剂,同时也是反应中间体。

综上所述,邻苯基苯酚用途十分广泛,随着邻苯基苯酚的进一步研究和开发,它的应用领域将更加拓宽。当然,它也是有毒的。

魁梧的翅膀
孝顺的水蜜桃
2026-01-30 21:39:10
环己酮是一种重要的有机化工产品,具有高溶解性和低挥发性,可以作为特种溶剂,对聚合物如硝化棉及纤维素等是一种理想的溶剂;也是重要的有机化工原料,是制备己内酰胺和己二酸的主要中间体。1893年A. Bayer采用庚二酸和石灰(庚二酸钙)干馏首先合成了环己酮。1943年德国I.G.Farben公司建成了苯酚加氢法合成环己酮生产装置。1960年德国BASF公司采用环己烷氧化法建成大型环己酮生产装置,使环己烷氧化技术得以迅速发展,并导致聚酰胺纤维的大规模发展。

早期,国内环己酮只是己内酰胺的中间产品,厂家的环己酮生产能力与己内酰胺装置相匹配,只有很少量的商品环己酮供应市场。环己酮作为一个独立的行业成长和发展起来,主要有两个原因:一是由于环己酮的用途不断扩大,特别是作为一种高档的有机溶剂,在涂料、油墨、胶粘剂等行业被广泛应用,形成了较大的商品市场;二是国产化己内酰胺存在着装置规模、工艺技术、产品质量、生产成本等问题,导致国产化己内酰胺装置步履艰难。目前,除巨化公司的己内酰胺还在勉强维持生产外,其它厂家只生产商品环己酮。不少厂相继对环己酮装置进行了扩能改造,扩大了环己酮商品量,形成了相当规模的行业,成为一种大宗石油化工产品。

2环己酮的生产工艺及开发进展

2.1 环己酮的传统生产工艺

世界上环己酮工业生产工艺主要有两种:环己烷液相氧化法和苯酚加氢法,目前90%以上的环己酮是采用环己烷液相氧化法生产的。

(1)环己烷液相氧化法

目前工业生产中环己烷液相氧化法有两条氧化工艺路线,一种为催化氧化工艺,另一种为无催化氧化工艺。催化氧化工艺主要是采用钴盐、硼酸或偏硼酸为催化剂。

钴盐催化氧化法一般采用环烷酸钴为催化剂,环己烷在钴盐催化作用下与空气发生氧化反应,该过程首先是环己烷与氧气通过自由基反应形成环己基过氧化氢,然后该过氧化物在催化剂作用下受热分解,生成环己酮、环己醇。环己烷转化率一般在5%左右,停留时间小于50min,温度在160℃左右,压力1.1MPa左右,其停留时间较短,设备要求低、利用率较高,环己醇、环己酮的选择性在80%左右,但该反应过程中产生的羧酸易与催化剂反应,生成羧酸钴盐,残留在设备及管道上,结渣堵塞管道和阀门,使装置开车周期降低,且环己醇、环己酮的选择性较低,消耗增高。

硼酸催化氧化法是以硼酸或偏硼酸为催化剂的环己烷空气氧化法,可以提高环己烷转化率和醇酮的选择性。在氧化时,硼酸与环己基过氧化氢生成过硼酸环己醇酯,然后转变为硼酸环己醇酯。硼酸也可以直接和环己醇反应生成硼酸环己醇酯和偏硼酸环己醇酯。环己醇成酯以后具有抗氧化性和热稳定性,防止了进一步氧化。硼酸催化氧化可提高环己烷转化率到10%~12%,醇酮选择性提高到90%。硼酸氧化反应温度165~170℃,压力0.9~1.2lMPa,反应时间120min。硼酸氧化法增加了水解工序和硼酸回收工序。在水解工序中硼酸环己醇酯分解为环己醇和硼酸,形成两相,硼酸留在水相中。两相分离后,水相送到硼酸回收工序,使硼酸结晶出来再经热处理转化为偏硼酸循环用于氧化反应。硼酸氧化的反应产物十分复杂,水解后的有机相也必须经过进一步处理去除杂质,工艺复杂,因此逐渐被冷落。

无催化氧化法是由法国Rhone-Ponlene公司首先开发的,其特点是反应分为两步,第一步为环己烷在160~170℃的条件下,直接被空气氧化为环己基过氧化氢,第二步为在碱性条件和催化剂作用下,环己基过氧化氢分解为环己醇和环己酮。该工艺的优点是反应分步进行,氧化阶段不采用催化剂,避免了氧化反应器结渣的问题,使装置在设备允许的条件下连续运行,且氧化过程中环己基过氧化氢的收率可达95%以上。其缺点是环己基过氧化氢分解过程中环己醇、环己酮的选择性仅88%以下,且需要大量的碱,由于该工艺环己烷单程转化率较低,使工艺流程长,能耗较高。

(2)苯酚加氢法

苯酚合成环己酮工艺是最早应用于工业化生产环己酮的工艺,该工艺早期分为两步:第一步苯酚加氢为环己醇,第二步环己醇脱氢生成环己酮。20世纪70年代开发成功了一步加氢法合成环己酮的新工艺。苯酚一步加氢有气相和液相两种方式。工业上主要是采用气相法,该工艺采用3~5个反应器串联,温度为140~170℃、压力0.1MPa,反应完全,收率可达95%。苯酚加氢法生产的环己酮质量较好,安全性高,但由于苯酚价格昂贵,并使用了贵金属催化剂,使环己酮的生产成本较高,因此该工艺的应用受到了很大的限制。

2.2 现有工艺技术的改进

针对上述环己酮生产工艺存在的不足,许多生产企业与研究部门对环己酮生产技术进行了多方面的改进。

(1)延长开车周期。钴盐法的优点是反应条件温和、温度低、压力低、停留时间短,对设备要求不严格。但钴盐法最大的难题是反应过程中生成的羧酸钴盐残留在设备及管道上,结渣堵塞管道和阀门。为了解决此难题,各国都进行了大量的研究。工艺方面,氧化后未反应的环己烷被分离后循环使用,在氧化前的水用共沸蒸馏等方法除去,避免了反应器的结渣。反应器方面,捷克斯洛伐克专利提出环己烷液相氧化采用卧式反应器,以垂直挡板将其分割成几个反应器。挡板上装有水平方向的挡板置于气体分布器的两边,以增强气液混合及减少树脂状副产沉淀(结渣),延长了反应器两次清洗之间的操作周期。催化剂方面,美国杜邦公司用酸性磷酸酯作助催化剂,具有涂壁功能,使氧化开车周期为4-6个月。我国采用HEDP异辛酯,自1989年4月实施以来尚未发现任何结渣现象,解决了环己烷催化氧化的结渣难题。

(2)催化分解技术的改进。传统的分解或DSM公司开发的低温分解技术是以钴盐为催化剂,碱性条件下进行的,这种工艺的特点是环己基过氧化氢转化率高,但存在明显的缺点,由于在碱性环境下,醇酮进一步缩合,导致收率降低,同时产生大量的废碱液,给后续处理带来很大的困难。工艺方面改进将原一步加碱改为两步加碱,降低反应温度,调整相比和碱浓度,既降低碱耗,又保持较高的醇酮收率;催化剂方面改用分子筛催化剂,促进环己基过氧化氢定向分解,同时可大大减少废碱液的生成。

(3)控制烷蒸馏系统带碱。氧化粗产物经分解、废碱分离后有机相中仍夹带少量的碱水,进入烷蒸馏系统,造成再沸器结垢,需定期停车清洗,严重时生产周期不到半个月。在废碱分离系统增加水洗和油水聚结分离工序,将碱降到5ppm以下,大大延长了开车周期,并减少停车清洗时烷和醇酮的损失。

2.3 新工艺技术的开发

(1)环己烯水合法。20世纪80年代日本旭化成开发了环己烯水合制环己醇工艺。该工艺是以苯为原料,在100~180℃、3~10MPa、钌催化剂的条件下进行不完全加氢反应制备环己烯,苯的转化率50%~60%,环己烯的选择性为80%,20%的副产物为环己烷,在高硅沸石ZSM-5催化剂作用下,环己烯水合生成环己醇,环己烯的单程转化率10%~15%,环己醇的选择性可达99.3%。该工艺消耗低,且有效避免了环己烷氧化工艺过程中产生的废碱液,减少了环保压力,具有明显的前景。

(2)仿生催化氧化法。1979年,Groves等人提出了亚碘酰苯-金属卟啉-环己烷模拟体系,进行了细胞色素P-450单充氧酶的人工模拟反应,实现了温和条件下高选择性与高转化率催化烷烃羟基化反应。国内湖南大学等单位近几年对金属卟啉催化环己烷氧化进行了系列研究,提出了该氧化反应的可能机理。经过连续性实验表明,在铁卟啉或钴卟啉催化作用下,以及适当的温度和压力下,环己烷的转化率可达7%以上,环己醇、环己酮的选择性可达87%以上,显示出较好的应用前景。该工艺的优点在于:降低了反应温度和反应压力,催化剂用量少,能均匀溶在反应液中,不需要分离,目前该技术的关键在于催化剂的价格,如能实现工业化,应用于现有环己烷氧化装置扩能改造,不仅投资低,改造工作量少,而且可大大提高环己酮产量及现有装置的技术经济水平。

(3)金属催化氧化法。BASF公司采用Mo基催化剂,在130~200℃,0.5~2.5MPa下反应,产物中环己烯含量0.39%,环己烯氧化物5.78%,环己酮2.03%,环己醇9.35%,环己基过氧化氢0.91%。日本UBE公司采用辛酸钴和N-甲基咪唑为催化剂,在160℃下反应,环己醇的选择性60.1%,环己酮的选择性22.8%,环己烷转化率3.9%。日本大赛尔(Daicel)化学工业公司采用N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)和乙酰丙酮化钴混合物为催化剂,当环己烷、N-羟基邻苯二甲酰亚胺混合物和乙酰丙酮化钴投料比例为943:160:60时,在反应温度160℃,4.0MPa下反应2h,环己烷转化率为11%,环己醇选择性49%,环己酮选择性达40%。大连化物所开发的ZG-5锆基复合氧化物催化剂具有活性高、选择性好、反应条件温和等优点,在155℃、1.09MPa条件下,空气直接氧化环己烷制环己酮(醇),反应25min时,转化率达到6.4%,环己酮(醇)选择性达到92.8%;反应50min时,转化率达到14.9%,环己酮(醇)选择性达到83.6%。

对纳米颗粒金属催化剂的探索研究表明,该类催化剂具有很高的催化活性。如在醛类引发剂存在下,纳米铁粉上环己烷的转化率达到11%,环己酮(醇)的选择性达到95%;在金属Co(20nm)上反应10~15h,环己烷转化率41%,选择性达到80%,其中产物酮/醇为0.2;而在Fe2O3(8~10nm)催化剂上,环己烷转化率为16.5%,选择性90%左右,产物中酮/醇为0.4。但该技术中催化剂的稳定性问题还有待解决。

(4)分子筛催化氧化法。钛硅分子筛TS-1是目前研究较多的一种,采用TS-1分子筛作为催化剂有如下优点:反应条件温和,可在常压、低温下进行,氧化的目标产物收率高,选择性好,工艺过程简单,环境友好。但催化剂本身合成难度较大,且活性不易稳定。石油化工科学研究院等单位采用新方法合成的HTS分子筛,解决了TS-1分子筛合成难以重复,反应活性不易稳定的问题。实验表明,该分子筛用于环己烷氧化生成环己酮时,转化率可达49%以上,显示出较好的研究前景。巴西学者Spinace等人用水热法合成TS-1。从研究中得出:环己烷在TS-1上先氧化为环己醇,再氧化为环己酮。因形状选择性的原因,环己醇在TS-1沸石笼内将被进一步地氧化成环己酮,在TS-1外表面则被氧化为多种氧化物。通过加入2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚后,可有效地抑制催化剂外表面的非选择性氧化,提高产物环己酮的选择性。

3我国环己酮的生产现状

我国的环己酮是伴随着己内酰胺行业的成长而发展起来的,在己内酰胺生产技术由苯酚路线变成环己烷路线时。环己酮行业才发展成为一个独立的行业。在早期,环己酮只是己内酰胺和聚酰胺66的中间产物,各生产厂家的产品主要是自用,并无商品量形成。随着己内酰胺产品结构的调整和非酰胺应用领域的扩大,才形成了相当规模的商品量和环己酮行业。2002年,我国的环己酮生产能力约为30万吨,生产量约26万吨,其中20万吨为生产厂家自用生产己内酰胺或聚酰胺66,约有4~6万吨为市场商品量。加上每年进口约4万吨,我国环己酮表现需求量约为30万吨,商品量约为10万吨,虽然有部分进口,但产销总体处于平衡状态。

我国的环己酮生产主要集中在9大生产厂家,其中3~7万吨/年规模以上的有南京帝斯曼公司、巴陵分公司、巴陵石油化工有限责任公司、辽阳石化公司、中国神马集团尼龙66盐公司、巨化集团锦纶厂等6家企业。这6家企业的生产能力达到了26.5万吨,占全国总产能的90%以上。其中辽阳化纤和神马集团均用于生产己二酸,而巴陵分公司、南京帝斯曼公司为引进装置,其己内酰胺产能经扩改分别达8万吨/年和6.5万吨/年,配套的环己酮产能分别为7万吨/年和5.5万吨/年;其余为国产化装置,其中巴陵石油化工有限责任公司和巨化锦纶厂的环己酮装置在消化吸收国内外先进技术的基础上,也达到了国外的先进技术水平。其余3家分别是太原化工厂、锦西化工总厂和山东天原化学工业公司,生产规模在1万吨/年以下。国内环己酮主要生产厂家如表1所示。表2列出了部分厂家近几年的生产情况。

表 1 国内环己酮主要生产厂家一览表(单位:万吨)

企 业 名 称环己酮生产能力备 注

巴陵分公司7自用

南京帝斯曼公司5.5自用

巴陵石油化工有限责任公司4.5商品量

辽阳石化公司4.5自用

中国神马集团尼龙66盐公司3自用

巨化集团锦纶厂3部分商品量

太原化工厂0.7部分商品量

锦西化工总厂0.6商品量

山东天原化学工业公司0.65商品量

表 2 部分厂家近几年的生产状况 (单位:吨)

厂 家19992000200120022003

巴陵分公司5134658639661956903064001

南京帝斯曼4277451540534885511852331

巴陵石化有限责任公司2830734010380594528045000

巨化1103211506116171114616676

(数据来自各生产厂家的统计)

由于我国环己酮不能满足国内市场需求,每年都需从国外进口。尤其是1996年至2000年,每年进口增幅都在20%以上,2000年至2002年,进口量渐趋稳定,每年在4万吨左右(环己酮及甲基环己酮近几年进口情况如表3所示)。

表 3 环己酮及甲基环己酮近几年进口情况 (单位:吨)

年份1996199719981999200020012002

进口量16570159532120334722445584312045825

近年来,国内环己酮需求不断扩大,企业出于发展的需要,纷纷考虑采用先进技术,扩大生产能力,以求达到经济规模,提高企业经济效益。国内拟建、在建项目见表4。若上述项目完全实施,我国环己酮产能将出现大幅度增长,达到近35万吨/年左右,可完全满足国内环己酮市场需求。

表 4 近期国内在建、拟建环己酮项目

 (单位:万吨/年)

企 业 名 称达到的产能备注

四川威远建业公司1新建,2003年12月

投产

山东天源化学工业公司2扩建,商品量

巨化公司4扩建,已投产

巴陵石化有限责任公司7扩建,实施中

太原化工厂1扩建,筹备中

4 我国环己酮的市场概况

环己酮主要作为聚酰胺6和聚酰胺66的中间体,大部分由生产厂家自产自用,酰胺用环己酮约占环己酮总消费量的70%,少部分作为商品进入市场,非酰胺用环己酮占环己酮总消费量的30%。

己内酰胺作为聚酰胺纤维和工程塑料的单体,是一种重要的高分子原料,在国际上,己内酰胺市场总体是供大于求,增长速度缓慢,但在亚洲(除日本外)还处于高速发展阶段。近年亚洲进口己内酰胺约在50~70万吨/年左右,我国2003年净进口36.7万吨,呈高速增长,随着国内己内酰胺发展,环己酮需求量也会大量增加。

近几年,国内环己酮市场价格总体处于低潮,2002年的环己酮价格为10年来的最低水平,主要受以下因素影响:

(1)宏观经济。2000年国内外宏观济状况较好,己内酰胺的下游民用丝、工业丝市场需求旺盛,从而促使环己酮、己内酰胺的价格上升;2002年世界经济疲软,需求不旺,己内酰胺、环己酮的价格相应走低。

(2)与己内酰胺市场密切相关。环己酮最主要的用途是作为制造己内酰胺的原料,这主要是因为大型己内酰胺装置均与环己酮装置配套,当出现己内酰胺价格变化较大时,己内酰胺生产厂家将考虑综合经济效益,以确定其中间产品环己酮进入市场的商品量,供求关系的变化将影响环己酮的价格。2000年己内酰胺价格坚挺,国内市场价格在14500元/吨,环己酮也表观良好,基本在10500元/吨;但2001~2002年底,己内酰胺价格大幅度下降,最低只有9000元/吨左右,环己酮的价格也只有6000元/吨左右。

(3)石油苯价格。石油苯是构成环己酮成本的最主要因素,其成本占了环己酮成本的60%左右,从历史上的石油苯和环己酮的价格分析,其价格之间存在着高度的正相关系。环己酮的市场行情走势与石油苯的走势十分相似。从近几年的市场情况看,环己酮市场价格升降幅度基本上是石油苯价格的2~2.5倍,保持着一定的利润空间,但必须注意的是,该系数逐年下跌,说明环己酮的利润空间被逐年压缩;环己酮与石油苯两者价格在涨跌的步调上存在着明显的时间差,一般情况下,环己酮价格变化往往要滞后石油苯价格约1~3个月。

(4)进口量。近几年,随着环己酮需求的快速增长,进口量也随之大幅度增加。国外环己酮装置均与己内酰胺配套,规模大、技术水平高,具有一定的价格优势。

环己酮在最近一段时期的国内市场主要以缓慢下跌为主,价格从前期的9400元/吨以上的价格回落到9000元/吨左右,国内价格下跌的主要原因可能是国内用户抵制高价位,下游用户采购不积极的原因所造成的。但是价格回落较慢的原因可能是因为目前国际的纯苯的价格仍旧维持在高位,在550美元/吨左右,而且国内的交易价格也在5500元/吨的水平,因此对于环己酮的生产成本还是维持在非常高的水平。

总之国内环己酮市场需求将继续稳步增加,但装置的超量扩建,加上进口环己酮大幅增加、出口增量不大以及近期石油苯的不确定因素,将导致国内环己酮市场剧烈波动,竞争日趋激烈,商品环己酮已经由厚利产品变为微利甚至亏损产品。

5 环己酮下游产品开发概况

国内环己酮总消费量的70%用于己内酰胺,30%用于其它用途。其中有机溶剂是国内环己酮消费的第二大领域,另外环己酮应用于环己酮-甲醛树脂、以及其它精细化工产品等领域的生产,不过量很少,有待进一步开拓。

环己酮是一种优良的中高沸点有机溶剂,具有高溶解性和低挥发性。它可以很好地溶解高聚物,包括氯乙烯的均聚和共聚物、聚醋酸乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸酯、硝化棉及纤维素、ABS等;环己酮也是一种惰性改性溶剂,用于聚苯乙烯、酚类和醇酸树脂、丙烯酸树脂、天然树脂、天然橡胶、合成橡胶、氯化橡胶、蜡和氧化油等;环己酮用作涂料溶剂时,具有良好的喷涂和涂刷性能,能改善涂料膜的表层保护,改善涂层光泽;环己酮还可以用作丝网油墨溶剂、感光材料涂布用溶剂、皮革工业的脱脂剂、抛光剂和涂饰用稀释剂;在农药行业,环己酮用于配制喷雾杀虫剂、烟雾剂和水状乳剂;环己酮也用于计算机磁盘、录音带磁铁氧化物涂层、铜电线涂层、糊墙纸等。

环己酮可作为聚合物生产原料,用于生产环己酮-甲醛树脂、卟啉树脂、芳香聚胺固体树脂、二聚物等。环己酮-甲醛树脂与同类树脂相比,具有硬度高、耐候性及抗氧性良好、粘度低、光泽度高、可与各种油漆原料混溶等优点,主要用作涂料树脂、广泛用于油性树脂、醇酸树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、氯化橡胶等漆种中,还可用于油墨、圆珠笔油的分散剂和光亮剂。卟啉树脂具有特殊的防腐性能,能较好地耐酸腐蚀和有机物溶解;可用作防腐性涂料。环己酮催化脱水形成的二聚物是氨基甲酸酯农药的良好溶剂、环氧树脂的改性剂、聚合物的联结剂、乳胶漆的聚结剂及抗皂化的增塑剂,还可用来合成邻苯基苯酚。

环己酮可合成许多精细化工产品,如合成2,2,6,6-四氯环己酮、环氧环己烷、邻氯环己酮、十二烷二酸、过氧化环己酮、ε-己内酯、环庚酮等。

尽管近几年环己酮生产厂家在开发环己酮下游产品上做了大量的工作,但环己酮的新用途开拓不多。

6 我国环己酮产业的发展趋势

(1)国内供需平衡的格局将被打破,市场竞争日趋激烈。今后几年,环己酮生产装置建设将进入一个**,生产能力成倍增长,市场需求虽能稳步增加,但市场很难跟上生产能力的发展。届时,环己酮市场供求平衡的格局将被打破,其市场将出现供大于求的局面,商品环己酮将由盈利产品变为薄利甚至亏损产品,市场竞争将越来越激烈。这也提示那些想进入这一领域的企业不得不谨慎决策,尤其是从提高企业核心竞争力优势考虑扩建、新建装置的技术选择。国内的环己酮消费结构存在着较大问题,国外酰胺用环己酮占其总用量的90%以上,而我国酰胺用环己酮却只有70%,这是与其它国家环己酮用途上的最大差别。虽然环己酮的应用范围很广,而且我国作为世界上最大的鞋类、皮革类制造基地,环己酮在这方面还是有很大的市场,但缺少稳定的大宗下游产品,因此在经济动荡和己内酰胺市场波动时,对环己酮的市场会产生巨大影响。

(2)生产集中度进一步提高,规模效益显现优势。新一轮的扩建、扩产项目如能按计划实施后,辽阳石化、巴陵石化、巴陵分公司、南京帝斯曼公司和石家庄炼化公司5家企业的环己酮生产能力将接近或超过10万吨/年,形成大规模的生产能力。其市场份额也进一步提高,市场进一步集中,扩产后的规模效益将显现出优势。这对一些小规模生产的企业构成了很大压力。

(3)进口环己酮将会增加,冲击国内市场。国际上荷兰的DSM集团、日本的旭化成公司等大公司,以及德国和中国台湾省,环己酮生产规模都很大,并且仍在不断扩大生产能力,其中有部分生产能力是针对我国的市场扩建的。这些大公司有着明显的规模效益和低成本优势,如果进口环己酮仍将保持较高的增幅,势必对国内环己酮市场构成较大冲击,有可能重蹈己内酰胺倾销的覆辙。国内企业不得不早作打算,及早制定应对措施,保持竞争的主动地位。

7 结语

总的来说,近几年我国环己酮需求量不断增加,市场发展迅速,给各个生产厂家和经营单位带来了无限商机。但随着不少扩建、新建装置的建成投产,环己酮市场供大于求的局面已经形成,环己酮产品已经成为一个只有微薄利润的大宗石油化工产品,受原油市场波动等不确定的因素很多,给环己酮市场带来了较大的风险。对于环己酮老装置应努力达到一定的经济规模并提高技术含量,以应对加入WTO后参与国际化的竞争;对于新建的环己酮装置的起点要高,必须要有明显的比较优势和竞争优势。