马来酸酐固化剂制造方法
本文介绍马来酸酐固化剂制造方法。马来酸酐固化剂制造方法主要有苯氧化法、丁烯氧化法和正丁烷氧化法,但马来酸酐固化剂制造方法仍以苯氧化法为主。
1.苯氧化法。苯在V-Mo-P系催化剂作用下,在固定床中发生氧化反应,生成顺丁烯二酸酐,反应温度为365℃(反应床层也可用沸腾床,但消耗高)。然后用水吸收生成顺丁烯二酸,再经共沸脱水和精馏,刮片得到成品。2.丁烷(或丁烯)氧化法丁烷(或丁烯)在V-Mo催化剂作用下,经空气或氧气氧化生成顺酐,反应温度350-400℃。然后再经水吸收,脱水和精制得到成品。
(1)苯氧化法。反应器在V、MO、Ti、P系催化剂存在下空气氧化成顺丁烯二酸酐,用水吸收为顺丁烯二酸水溶液,然后用二甲苯进行共沸蒸馏脱水得顺酐,最后减压精馏得成品。
1、氧化。氧化反应器为直径1500mm、总高17500mm的沸腾床,装入微球形钒-钼催化剂2000kg。开车前先以热空气将沸腾床内催化剂层升温到350℃活化数小时。随后将冷空气以每小时150kg的流量喷入催化剂层,控制反应温度约为360℃,反应气体经沸腾床顶部分离去催化剂后输到吸收系统。氧化率约45%。
2、水吸收反应气体经过喷水文氏管骤冷,再进入直径1400mm、高7000mm的水循球喷淋吸收塔,反应气体中的顺丁烯二酸酐蒸气被水吸收,成为含量约30%的顺丁烯二酸溶液。
3、共沸脱水、精馏。在共沸脱水塔的塔釜内先加混合二甲苯3000kg加热至温高于136℃,釜内二甲苯沸腾,此时将30%的顺丁烯二酸溶液自塔中部送入,每小时流量约为350kg,酸溶液中的水与二甲苯形成共沸物自顶部蒸出,顺丁烯二酸失水成酐后溶于二甲苯中,下流至塔釜内。待送入酸液总量达6000kg时,釜内二甲苯中的顺丁烯二酸酐含量约为30%,此溶液输至减压精馏釜,先在釜温100℃、塔顶温110℃、真空度93.3kpa的条件下业精馏得顺丁烯二酸酐。水吸收至精馏的收率为90%
(2)苯氧化法-联合法。预热的苯和空气的混合物被送入列管式固定床反应器内和催化剂接触进行反应,反应生成气经过两个气体冷却器冷至150℃左右,再进入部分冷凝器被水冷却至比顺丁烯二酸酐熔点稍高的温度(60℃),约有50%-60%的顺丁烯二酸酐冷凝为液态,剩余的40%-50%顺丁烯二酸酐用稀顺丁烯二酸液吸收成40%顺丁烯二酸溶液。经薄膜蒸发器脱水成100%顺丁烯二酸溶液,再进入脱水器脱水成粗酐,最后经连续真空精馏塔精制得顺丁烯二酸酐成品。
2,2-二羟甲基丁酸(扩链剂亲水剂dmba)用途:dmba是带有两个活性的羟甲基团的新戊基羧酸,因此可以被用作合成水性高分子体系,可广泛用于水溶性聚氨酯、聚酯、环氧树脂等方面。dmba在不同溶剂中具有比dmpa更好的溶解性能,因此可以使工作效率得到很大的改善。
dmba被视为水性聚氨酯用新一代绿色环保型扩链剂和内乳化剂,生产水性聚氨酯胶黏剂,无需使用有机溶剂,有机残留物为零。不存在使用dmpa熔点高、溶解慢、反应时间长、能耗高、产品性能差、需要加入有机溶剂、溶剂残留量大等问题。还可用于水性环氧树脂、聚酯等胶黏剂的制造。目前水性聚氨酯、水性树脂、水性胶粘剂、水性涂料等水性产品多用途改性助剂(亲水扩链剂),作为单体,改性过程中,二羟甲基丁酸(dmba)无需添加任何有机溶剂(以水代替),生产工艺更加简单,性能稳定,.其中二羟甲基丙酸(dmpa)以优越的性价比使得其在水性领域应用较为普遍!
用途:
1.水性聚氨酯/聚酯体系涂料、胶粘剂、皮革涂饰的生产中。
2.涂料助剂,用于水溶性聚氨酯、环氧树脂、胶粘剂等。
3.dmba是带有两个活性的羟甲基团的新戊基羧基,因此可以被用作合成水性高分子体系,可广泛用于水溶性聚氨酸、聚酯、环氧树脂等方面。dmba在不同溶剂中具有比dmpa更好的溶解性,因此可以使工作效率得到很大的改善。
dmba和dmpa相比,dmba存在如下明显优点:
(1). dmba在有机溶剂中有更好的溶解性,下表为dmba与dmpa在不同温度下,在不同溶剂中的溶解度数据;(单位g/100g溶剂)
由于dmba具有优良的溶解性和低熔点,因而它在合成水性聚氨酯乳液过程不需要溶剂或少加溶剂。
(2).高反应率,反应速度快,反应温度低。合成聚氨酯预聚体反应时间短,一般只要50-60分钟,而dmpa则要150-180分钟。这是因为dmba结构中比dmpa多了一个亚甲基,使羧基与亚甲基的距离加大,羧基与异氰酸酯的空间位阻减少,从而使反应速率增大。
(3).用于水性聚氨酯乳液其粒径更细且分布窄,胶膜性能优异,光泽度高。
(3)C4烯烃法。该法是以混合C4馏分中的有效成分正丁烯、丁二烯等为原料,和空气(或氧气)在V2O5-P2O5系催化剂作用下经气相氧化反应生成顺酐,其中正丁烯在反应过程中先脱氢生成丁二烯,再氧化生成顺酐。工艺过程为:C4馏分与空气混合后进入流化床氧化反应器,与反应器中催化剂接触生成顺酐。反应热由通水的冷却盘管除去并产生高压蒸汽。温度为400-500℃,反应之后气体中的顺酐经吸收塔得马来酸溶液,而后进行浓缩脱水,最后经简单蒸馏即得产品。
(4)正丁烷氧化法。正丁烷氧化工艺是以正丁烷为原料,在V2O5-P2O5系催化剂作用下发生气相氧化反应生成顺酐。副反应除生成一氧化碳、二氧化碳和水外,还生成醛、酮、酸等化合物。根据水同公开发表的工艺技术,也分固定床法和流化床法。
固定床法(如Halcon/SD法)的工艺过程如下:空气经过滤器过滤后,压缩到所需的反应压力;丁烷在汽化器中汽化,经过热后与压缩空气混合,一起送入反应器,用循环熔盐除去反应热。反应气经冷却与软水进行热交换,冷却至高于顺酐熔点,约有50%的顺酐凝析出来,并进入精酐贮槽,再泵送入精制工序进行精制。分离器顶部出来的尾气通入洗涤,未冷凝的顺酐全部转化为顺丁烯二酸,经贮槽再送入脱水塔脱水,最后送入精制塔精制得到产品顺酐。
(5)苯酐副产品法。由邻二甲苯生产苯酐时,可以副产得到一定数量的顺酐产品,其产量约为苯酐产量的5%。在苯酐生产中,反应尾气经洗涤塔除去有机物后排放到大气中,洗涤液为顺酐和少量的苯甲酸、苯二甲酸等杂质,经浓缩精制和加热脱水后得到顺酐产品。
4.使苹果酸脱水即成马来酸酐,然后用三氯甲烷重结晶进行精制。
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