异丙醇的生产技术及国内外市场分析

异丙醇的生产技术及国内外市场分析
;
一
China鲫cals
异丙醇的生产技术及国内外市场分析
崔小明
Fj.丙醇(IsopropylAlcohol,简称IPA)又名仲丙醇,二
:,-_r_甲基甲醇,是一种性能优良的有机溶剂,广泛用作虫
胶,硝基纤维素,生物碱,橡胶以及油脂等的溶剂.此外,
异丙醇还是生产多种有机化合物的重要中间体,可用作合成
甘油,乙酸异丙酯以及丙酮等的原料,还广泛用作石油燃料
的防冻添加剂,用于汽车和航空燃料等方面,可以单独使
用,也可以和其他醇,表面活性剂并用.异丙醇亦可作除冰
剂.J:L#I-,异丙醇还可用于制造杀菌剂,杀虫剂,清洁剂和
消毒防腐剂等,在农药,电子工业,医药,涂料,日用化工
以及有机合成等领域具有广泛的用途,开发利用前景广阔.
1生产方法
目前,工业上异丙醇的生产方法主要是丙烯水合法,其
工艺路线可分为丙烯间接水合法和丙烯直接水合法2种.
丙烯问接水合法
丙烯间接水合法又名丙烯硫酸水合法,是将丙烯溶解
在硫酸溶液中发生酯化反应生成硫酸氢异丙酯和硫酸二异
丙酯,再经水解制得粗异丙醇,最后经精制得到高纯度的
异丙醇产品.水解所得的稀硫酸,经浓缩并除去固体或胶
状物后可回收利用.由于硫酸的存在,丙烯易发生低聚,中
间产品热解等副反应,反应生成的中间体与异丙醇反应生
成异丙醚.
采用丙烯硫酸间接水合法生产异丙醇,因所采用硫酸浓
度的不同有两种方法,一种是浓硫酸两步法,另一种是稀硫
酸法.两种方法的主要区别在于酯化过程的不同.浓硫酸两
步法采用浓度>8O%(一般为92%)的硫酸,在反应温度
20～30~C,反应压力1～下,采用两个反应器吸收丙
烯,得到硫酸异丙酯;稀酸一步法采用60%～80%的低浓
度硫酸,在6O～65℃以及25MPa下进行吸收酯化反应.虽
然两种过程异丙醇的选择性均大于90%,但由于浓硫酸两
步法酸提浓及本身损失以及冷冻能耗较高,因此一般情况下
采用稀酸法进行生产.
丙烯间接水合法的优点是可以利用廉价低质量分数的丙
烯以及廉价的硫酸,丙烯转化率达90%以上,所得粗异丙
醇质量分数可以达到50%～60%,减少了精制费用.不足之处是流程复杂,选择性较低,水解酯类和硫酸再生需要消耗大量的蒸汽,设备腐蚀严重,废水和废气处理较为困难,对
环境有一定的污染,且原料消耗和生产成本较高,使其发展受到一定的限制.20世纪80年代后该法被逐渐淘汰.
丙烯直接水合法]_=艺
丙烯直接水合法是目前工业上生产异丙醇的主要方法,
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它使丙烯在催化剂存在下直接发生水合反应生成异丙醇,同时副产正丙醇.丙烯直接水合法可分为气相直接水合法,液相直接水合法和气一液混相水合法3种.气相直接水合法以德国维巴公司开发的维巴法为代表,液相直接水合法以日本德山曹达公司溶液催化法为代表,气一液混相法以美国德士古德国分公司(DeutcheTexaco)的离子交换树脂法为
代表.
气相直接水合法(维巴法)
维巴气相直接水合法是目前世界上生产异丙醇的主要
方法之一,我国锦州石化公司即采用此法进行生产.该法采用磷酸/硅藻土为催化剂,催化剂含磷酸2O%-30%(wt),
反应时催化剂表面上的磷酸饱和蒸气压起主要作用.
该法与间接水合法相比,选择性好,副产物少,丙烯总
转化率达97%,生成异丙醇的选择性达98%～99%,设备
的腐蚀和污染问题大为改善,同时流程短,设备简单,且经
过改进可用于生产乙醇.不足之处是直接水合法为防止磷酸溶出,需要把水转为气态,故采用了对平衡不利的高温低压反应条件,致使转化率较低,大量未反应的丙烯需循环使用,耗能量大;为了减少副产物的生成量,原料丙烯质量分
数要求在99%以上;磷酸不断流失,故生产上需补加磷酸.
液相直接水合法
液相直接水合法由日本德山曹达公司在20世纪70年代
开发成功.该法采用钨系多阴离子的水溶液(如钨硅酸)
为催化剂(pH=2～3),其中【Si】在水中的浓度为
f1/4000-1/IO0)mol/L.
该法的优点是催化剂活性高,丙烯和多阴离子活性络
合,与通常采用的在硫酸等酸性水溶液中进行水合相比较, 在同一氢离子浓度的情况下,反应速度增大2～3倍;丙烯
单程转化率高,选择性高,改进了催化剂的流失问题;催化
剂较稳定,可循环使用,寿命长;无公害,反应过程虽需高
压,但设备并不需要特殊材质,且无腐蚀性问题.缺点是耗
电量大,粗产物含水量大,蒸馏时热量消耗量大.
气一液混相法
气一液混相法以美国德士古德国分公司离子交换树脂法
为代表.采用活性阳离子交换树脂作催化剂.由于催化剂具有良好的活性和耐水性,故可在较低的反应温度和较大的水
烯配比条件下反应.与维巴,德山曹达两方法相比,无需高
纯度丙烯及大量未反应的丙烯循环,反应条件相对缓和,丙烯转化率高,能耗低.缺点是催化剂价格昂贵,寿命较短.
我国在这方面的研究也取得了较大进展.抚顺石油化工研究化工文摘2007年4期
ChinaChemicals
院在1993年就开发出了树脂法丙烯直接水合制异丙醇的催化剂及相关工艺.这种采用牌号为XP型的树脂型催化剂, 其工艺特点是反应条件温和,低温(130～170℃),中压
(7～9MPa),适中水烯配比～:1(mo1)),采用
滴流床反应器.丙烯单程转化率≥70%(mo1),总转化
率≥90%(mo1).与国外同类技术相比,反应压力降低
,具有更高的产品时空收率,分离过程无需另外引
入第三组分,分离流程更简便,高效;水烯比适宜,催化剂
和工艺配套,流程简单,操作方便.
2世界异丙醇的供需现状及发展前景
:产现状
近年来,世界异丙醇的生产稳步发展.2002年全世界异
丙醇的总生产能力为万t,2006年增加到万t,
其中北美地区的生产能力为万t/a,约占世界异丙醇
总生产能力的%;亚洲地区的生产能力为63_2万t/a,
约占总生产能力的%;中东欧地区的生产能力为
万t/a,约占总生产能力的%;中南美地区的生产能
力为万t/a,约占总生产能力的%;西欧地区的生产
能力为万t/a,约占总生产能力的%.其中壳牌
化学公司是目前世界上最大的异丙醇生产厂家,生产能力为万t/a,约占世界异丙醇总生产能力的%;其次
是埃克森美孚化学公司,生产能力为万t/a,约占总生
产能力的%;再次分别是陶氏化学公司和SasolOle—
fins&Surfactants公司,生产能力分别为万t/a和
万t/a,分别约占世界异丙醇总生产能力的%和
%.在全球主要的异丙醇生产装置中,采用丙烯直接水
合法工艺的生产能力合计为万t/a,约占世界异丙醇
总生产能力的45-76%;采用丙烯间接水合法生产工艺的装置生产能力为万t,约占世界异丙醇总生产能力的
%;另外有万t/a的异丙醇采用粗丙酮加氢法等生
产工艺,约占世界总生产能力的%.主要的生产厂家有
美国陶氏化学公司(生产能力为万t/a),美国Equistar
公司(生产能力为万t/a),美国埃克森美孚化学公司(生
产能力为万t/a),美国壳牌化学公司(生产能力为
万t/a),加拿大壳牌化学公司(生产能力为万t/a),
墨西哥塞拉尼斯(Celanese)公司(生产能力为万t/a),
阿根廷SolPetroleo公司(生产能力为万t/a),日本
石油化学公司(生产能力为万t/a),日本三井化学公
司(生产能力为万t/a),日本德山(Tokuyama)公司
(生产能力为万t/a),法国壳牌化学公司(生产能力为
万t/a),德国SasolOIes&Surfactants公司(生产能力
为万t/a),荷兰壳牌化学公司(生产能力为万t/a),
俄罗斯Orsknefteorgsintez公司(生产能力为万t/a),新
加坡壳牌化学公司(生产能力为万t/a),中国台湾李长
荣化学工业公司(生产能力为万t/a),韩国LG化学公
司(生产能力为万t/a),印度信赖工业公司(生产能力
为万t/a)以及印度Deepak化肥和石化生产公司(生产
化工文摘2007年4期
能力为万t/a)等.
消费现状及发展前景
2005年,世界异丙醇的总消费量为万t,其中
北美,西欧和亚洲地区是最主要的3个消费地区,消费量合计达到万t/a,约占世界异丙醇总消费量的%,
其中北美地区的消费量为万t/a,约占世界总消费量的
%;西欧地区的消费量为万t/a,约占总消费量
的%;亚洲地区的消费量为万t/a,约占总消费
量的%.产品主要用于溶剂和化学中间体,其中溶剂
对异丙醇的消费量约占总消费量的%,化工中间体
(包括异丙胺,MIBK,MIBC,DIBK,醋酸异丙酯等)约占
%,家用,化妆品以及个人防护用品等约占%,丙
酮约占%,医药约占%,其他方面约占%.
世界各主要地区异丙醇的消费结构有所不同.北美地区
直接用做溶剂的异丙醇约占总消费量的%,用作化学
中间体的约占%;西欧地区直接用作溶剂的异丙醇约
占总消费量的39,42%,用作化学中间体的约占%;
亚洲地区直接用作溶剂的异丙醇约占总消费量的%,
用作化学中间体的约占%.
预计2005-2010年,世界异丙醇的需求量将以年均约
%的速度增长,到2010年总需求量将达到约万t,
其中中东欧地区需求量的年均增长率最大,为%,其次
是亚洲地区,需求量的年均增长率将达到约%.
美国
2006年,美国有4家厂家生产异丙醇,总生产能力为
万t/a,约占世界异丙醇总生产能力的%.除
Equistar公司外,其余均采用丙烯间接水合法进行生产,其
中埃克森美孚化学公司是目前美国最大的异丙醇生产厂家, 生产能力约占美国异丙醇总生产能力的%.
2005年,美国异丙醇的总消费量为万t,约占世
界总消费量的%,其中产量为万t/a,进口量为
万t/a,出口量为万t/a.进口产品主要来自加拿
大和日本,分别约占总进口量的%和%.产品
主要出口到比利时,中国和墨西哥,分别约占总出口量的%,%和%.其中溶剂是美国异丙醇最主
要的消费领域,2005年对异丙醇的消费量为万t/a,约
占总消费量的%;化学中间体对异丙醇的需求量为
万t/a,约占总消费量的%;家用,化妆品以及
个人防护用品等方面对异丙醇的需求量为万t,约占总
消费量的13_g7%;医药方面对异丙醇的需求量为万t,
约占总消费量的%;丙酮方面的消费量为万t,约
占总消费量.0万t/a,产品主要用于生产丙酮
和溶剂,其中丙酮对异丙醇的需求量为万t/a,约占总消
费量的%;溶剂的需求量为万t/a,约占总消费量
的%,其他方面的需求量为万t/a,约占总消费量
的%.预计2005-2010年,中南美地区异丙醇的需
求量将以年均约%的速度增长,到2010年,总需求量
将达到约万t.
西欧
2006年,西欧地区有4家厂家生产异丙醇,总生产能
力为万t/a,约占世界总生产能力的%.其中壳
牌化学公司是西欧地区最大的异丙醇生产厂家,生产能力为万t/a,约占西欧地区总生产能力的%.
2005年,西欧地区异丙醇的总消费量为万t/a,约
占世界总消费量的%,其中产量为万t/a,进口
量为万t/a,出口量为万t/a.法国,德国,英国是
西欧地区异丙醇最主要的消费国家,约占西欧总消费量的%.溶剂和丙酮是其两大消费领域,其中溶剂对异丙醇
的需求量为万t/a,约占总消费量的%;化工中
间体的需求量为万t/a,约占总消费量的%;丙
酮的需求量为万t/a,约占总消费量的%;家用,
化妆品以及个人防护用品等方面的需求量为万t/a,约
占总消费量的%;医药方面的需求量为万t/a,约
占总消费量的%.预计2005-2010年,西欧地区对异
丙醇的需求量将以年均约%的速度增长,到2010年总
需求量将达到约万t.
日本
2006年,日本有3家厂家生产异丙醇,总生产能力为
万t,约占世界总生产能力的%.其中日本石油化
学公司是日本目前最大的异丙醇生产厂家,生产能力为
万t/a,约占let本总生产能力的%.
2005年,日本异丙醇的总消费量为万t/a,约占
世界总消费量的%,其中产量为万t/a,进口量
为万t/a,出口量为万t/a.产品主要用于油墨,涂
料和工业清洗剂方面.其中打印油墨对异丙醇的需求量为万t/a,约占总消费量的%;涂料的需求量为
万t/a,约占总消费量的%;’工业清洗剂的需求
量为万t/a,约占总消费量的%;医药方面的
需求量为万t/a,约占总消费量的%;有机合成原
料的需求量为万t/a,约占总消费量的%;表面活
性剂的需求量为万t/a,约占总消费量的%;其他
方面的需求量为万t/a,约占总消费量的%.预计
2005～2010年,日本对异丙醇的需求量将以年均约%
的速度增长,到2010年总需求量将达到约万t.
3我国异丙醇的供需现状及发展前景
生产现状
我国异丙醇的研究开发始于20世纪60年代初期,
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1977年锦州石化公司炼油厂(原锦州石油六厂)建成投产
一
套万t/a丙烯气相直接水合法生产异丙醇的装置,
1992年10月扩产至5万t/a,1999年又扩产至10万t/a.
兰州炼油化工总厂炼油一厂曾采用丙烯间接水合法建成一套600t/a生产装置,因工艺落后,生产成本高,缺乏市场竞争
力而于1994年6月停产.2005年底,我国首套中压丙烯直
接水合法生产异丙醇的工业装置在山东海科化学工业有限责任公司开车成功,生产能力为万t/a,产品质量达到国标
优级品标准.该工业化装置采用中科院大连化物所开发的丙烯水合专用催化剂和丙烯直接水合制异丙醇工艺.该技术中丙烯水合专用树脂催化剂利用聚苯乙烯制成树脂,引入吸电子基团的方法增强树脂耐温性能,通过纯化磺化,抗破碎,
提强度,活性基团激发等过程合成了耐温型树脂催化剂.该
催化剂具有优良的耐水性能和较高的抗压,抗破碎能力,低
温活性较好,磺酸流失少,起始反应温度和反应压力均低于
国外同类技术.大连化物所为海科化学工业公司万t/a
异丙醇装置提供的工艺设计包,采用了固定床工艺,根据水
合反应过程需要,控制丙烯水合转化率和反应热,使水合反
应床层温度分布均匀,反应床层压降低,可适用不同浓度的
原料丙烯,生产过程无环境污染,实现了低能耗,建立了更
简捷,高效的分离流程.截止到2006年底,我国异丙醇的
总生产能力达到约万t/a,除了中石油锦州石油化工公
司和山东海科化学工业有限责任公司外,另外还有如上海溶剂厂,济南化工厂,锦西石油五厂,上海人民制药厂,北京
化学试剂研究所以及天津试验三厂等厂家生产少量的异丙醇,生产能力大多在1O00t/a左右.另外还有一些试剂生产
厂家生产异丙醇用作化学试剂以及色谱分析试剂,其生产能力最大的为20t/a左右,最小的只有5t/a.
为了满足国内需求,中石油锦州石化公司拟在”十一
五”期间投资亿元,采用自主技术和新技术相结合,新
建设一套万t/a的异丙醇生产装置,形成规模化生产,
并将实施异丙醇联产异丙醚,开发多牌号的异丙醇下游产
品,届时该公司异丙醇的生产能力将达到万t/a,成为
亚洲最大的异丙醇生产厂家.预计到2008年,我国异丙醇的总生产能力将达到约万t.
随着生产能力的不断增加,我国异丙醇的产量也不断增加.1997年我国异丙醇的产量为万t,2003年产量达
到8,17万t,2005年达到万t,2006年达到万t,
同比增长约%,2001～2006年产量的年均增长率约
为%.
进出口情况
尽管我国异丙醇的产量连年增加,但仍不能满足国内
实际生产的需要,每年都得大量进口,且进口量逐年递增. 根据海关统计,1998年我国异丙醇的进口量只有万t, 2000年增加到万t,2002年进一步增加到万t,
2004年达到万t,2005年进一步增加到万t,
创历史最高水平,比2004年增加约%.2006年由于
国内产量的增加,进口量下降到万t,比2005年减少
化工文摘2007年4期
ChinaChemicals:|露
约%.
我国进口的异丙醇主要来自新加坡,韩国,美国,日本
和中国台湾地区,2005年来自这5个国家和地区的进El量合计达到万t,约占总进口量的%,2006年这5
个国家和地区的进El量合计达到万t/a,约占总进El量的%,同比增长约9个百分点.其中美国的进El量为
万t/a,约占总进口量的%.其次是新加坡和中
国台湾地区,进El量分别为万t/a和万t/a,分别
约占总进El量的%和%.进El贸易主要以一般
贸易,保税仓库进出境货物,进料加工贸易和保税区仓储
转El货物4种贸易方式为主,2005年这4种贸易方式的总进口量为万t,约占总进口量的%;2006年为
万t,约占总进El量的%.比2005年增长%.
其中一般贸易量为万t,约占总进El量的%;
保税仓库进出境货物为万t,约占总进口量的%;
保税区仓储转El货物为万t,约占总进El量的%;
进料加工贸易为万t,约占总进El量的%.在进
El的同时,我国的异丙醇也有少量的出年出El量为
万t,2004年为万t,2005年为万t,2006年
为万t.
消费现状及发展前景
近年来,我国异丙醇的消费一直保持高速增长势头.
1997年我国异丙醇的表观消费只有万t,2002年增
加到万t,1997～2002年表观消费量的年均增长率为
8_29%.2004年我国异丙醇的表观消费量为万t,2006
年增加到万t,比2005年增长约%,2001-2006
年的表观消费量的年均增长率约为%.
目前,我国异丙醇主要用作油墨,涂料和制药工业过
程中的溶剂或萃取剂,其消费量约占异丙醇总消费量的60%.在涂料中,异丙醇主要用在如硝化纤维素清漆中作
惰性溶剂以减少贮存和运输过程中的可燃性等;在制药方面,主要用作抗生素,维生素萃取剂和药品胶囊清洗剂等;
在油墨中,主要用作水基涂料的助剂和稀释剂,醇溶油墨
能够解决甲苯类油墨对健康所产生的危害以及溶剂残留影响包装食品质量等问题,近年来醇溶油墨已经发展成为一
种趋势.
目前,我国已经成为世界第二大涂料生产国家,而且
近几年来,我国涂料工业合资合作和结构调整的步伐明显
加快,涂料向高档化方向发展,国外许多大型涂料生产商
纷纷在我国投资建设高档涂料生产装置,加上交通,汽车
和建筑等行业快速发展的拉动,我国涂料行业对异丙醇的
需求将呈现较快的增长势头.在油墨方面,2004年我国油
墨的总产量为万t,2006年增长到万t,年均增
长率达到%.随着国内包装品,广告,出版等行业迅
速发展,对油墨等的需求也大幅度i~/JI,相应对异丙醇的
需求量也将不断增加.我国制药行业是我国传统的精细化
工领域,随着世界经济的一体化,出口形势看好.由此可
见,在今后几年,我国异丙醇在溶剂方面的应用仍将会有
化工文摘2007年4期
大的发展,预计到2010年对异丙醇的需求量将达到约
万t.
在化学中间体领域,我国异丙醇主要用于生产异丙胺,
异丙醚以及一些酯类,其消费量约占异丙醇总消费量的25%.目前我国有20多家企业生产异丙胺,总生产能力约
为万t/a,但由于生产规模相对偏小,工艺技术落后,装
置开工率并不高,年产量在万t左右,以生产1t异丙胺
消耗异丙醇计算,仅此一项就需要消耗异丙醇约万t.
加上我国传统的医药,农药行业出El势头看好,医药原料和中间体也有相当量的出El,因此该领域对异丙醇的需求量将保持稳定增长的势头,预计2010年,我国化学中间体领域
对异丙醇的需求量将达到约万t.
异丙醇在其他方面的应用主要包括电子工业清洗剂,汽
车防冻液,消毒剂,洗涤用品,日化产品等,其消费量约占
异丙醇总消费量的15%.其中异丙醇在电子工业清洗剂方面的应用是全球异丙醇消费增长最快的领域之一,我国目前虽然已经成为世界电子电器元件的主要生产基地,但异丙醇在该领域的应用才刚刚起步,发展潜力巨大.预计2010年, 其他方面对异丙醇的需求量将达到约万t.综上所述,预
计到2010年我国异丙醇的总需求量将达到约万t.
4发展建议
(1)产能大幅度i~/JI,投资增产需谨慎.异丙醇属精细
化工产品,且具有市场前景好,投资效益高等特点,因此国
内有众多省市和企业都将异丙醇项目列入到招商引资计划中.中石油锦州石化公司”十一五”期间新建的一套
万t/a异丙醇生产装置计划正在实施,2008年将投入生产, 届时我国的生产能力将达到约万t,基本上可以满足国
内实际生产的需求,因此,国内其他企业在投资该项目时须谨慎,必须考虑原料来源和资金实力,停建缺乏竞争力的生产装置.
(2)重视应用研究开发,提高产品的附加值.与发达
国家相比,我国异丙醇在许多领域的应用仍未得到有效开发,如异丙醇具有很强的杀菌能力,消毒适用范围与乙醇
相同,杀菌能力优于乙醇,多用于皮肤以及医疗器械的消毒,还可用于假肢等的消毒.在一些国家,异丙醇是美容
院等公共场所使用最广泛的消毒剂,但我国即使在SARS 期间也很少应用.建议我国企业重视异丙醇的应用开发研究,特别是加强在电子工业,表面涂料溶剂,润滑油脱蜡
溶剂,电子工业清洗剂,公共场所杀菌消毒剂,日化产品,
树脂生产等领域的应用研究和推广工作,以促进异丙醇的消费增长.
(3)积极扩大出El.随着我国异丙醇法生产技术的不断
进步,所生产的产品质量完全可以与国外产品相媲美,因
此为了避免可能的产能过剩所带来的消极影响,除了拓展新的应用领域,扩大国内消费外,还应该积极扩大出El,参
与国际市场的竞争,这样不仅有利于我国异丙醇生产技术的不断进步,而且还可以使我国异丙醇行业健康,稳步,快
速地发展.
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