双酚A催化剂的影响因素及其优化.pdf

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1、双酚A催化剂的影响因素及其优化苑晓林(中沙(天津)石化有限公司，天津300270)摘要：本文简略介绍了双酚A的生产工艺，对比了不同生产工艺的优缺点。从采用的改性催化剂性能，以及生产中原料和副产品杂质等几方面，探讨了影响催化剂活性、选择性的主要因素。并从实际生产出发，针对潜在影响因素提出一些优化建议，以提高双酚A的产量和收率。关键词：催化剂；双酚A双酚A学名2，2一二(4一羟基苯基)丙烷。是重要的有机化工原料，主要用于生产聚碳酸酯、环氧树脂等多种高分子材料。目前由于聚碳酸酯的供不应求，各企业正在扩建与新建生产装置，因此保证双酚A的产量

2、和收率显得尤为重要。1生产工艺1．1硫酸法用硫酸作为缩合反应催化剂生产BPA称为硫酸法，主要用于小规模、间歇生产。上个世纪许多厂家采用此方法，最大特点是流程简单，无需进行苯酚回收，因此投资少，但缺点是副产品多，精制困难，得到双酚A的纯度低，消耗定额高，并生成大量的含酚废水和含有有机物的废酸，三废多、污染大、设备腐蚀严重、收率低。1．2盐酸法采用盐酸或无水氯化氢为催化剂的方法称作盐酸法。盐酸法生产的产品质量高，转化率高，污染少。且丙酮的转化率高，不需要丙酮的回收设施，而且含酚废水量为理论反应水量的1／3．但是该工艺需要的流程长，设备投

3、资大，反应时间长。由于使用盐酸会产生酸性废水，而且设备易受腐蚀，因此对设备材料耐腐蚀度要求高。1．3离子法采用离子交换树脂做催化剂生产双酚A的方法成为离子法。这种催化剂降低了对设备的腐蚀，反应物质极易分离，系统可靠性大为提高，可以获得高品质双酚A产品。同时通过使用巯基化合物为助催化剂，可以提高BPA产品的产量和收率。1．4小结相对于硫酸、盐酸法，现在广泛使用的代用催化剂，即离子交换树脂催化剂，这种催化剂具有活性高和寿命长的特点。明显降低了副产品的生成，提高了原料利用率、改善了成品色度。如SABIC—IP工艺生成的聚碳级别的BPA纯度

4、可以达到99．83％。同时配备酚水分离系统进行苯酚、丙酮的回收，并达到PPM级别的酚水排放，对环境的影响很小。同肘由于没有盐酸参与，大大降低了设备的投资成本。综上所述，宜采用离子交换树脂作为催化剂生产双酚A。2影响树脂催化剂的因素以及优化2．1采用助催化剂提高产量和收率使用酯交换法合成双酚A时，酚酮缩合反应的选择性较高，产物的杂质较少，但丙酮的转化率不高。为了提高催化剂的活性，可以将含有巯基的有机化合物作为助催化剂(或称“改性剂”)与离子交换树脂共同使用，这样大大地提高了反应速度，并且可使反应选择性、丙酮转化率均得到明显的提高。采用

5、“自由助催化剂技术”，通过部分酯化法，用含有羟基的巯基化合物与离子交换树脂中磺酸基进行酯化法反应，引入巯基。通过实验表明，不同的酯化度对收率影响很大，如酯化3％磺酸基，双酚A收率为85％～90％；酯化9％磺酸基，双酚A收率为90％-95％；酯化20％磺酸基，双酚A收率为95％～98％；考虑到综合成本，一般认为磺酸基被改性3％～15％较好⋯。2．2控制原料中金属离子含量由于金属离子的存在，巯基能和金属阳离子发生螯合，致使催化剂中毒失活，影响基础树脂的活性中心及使巯基的助催化作用失去效果。而众多金属离子中，如Na+、K+，可能由于洗涤过

6、程中带入，因此需要严格执行清洗程序，减少上述离子的带入；其他金属离子唯有Fe”含量多些，通过实验可知催化剂的活性、选择性随着Fe“的增加呈现明显的下降趋势，因此要严格控制原料中Fe”的含量；而如Cr“、Mn“、Ni“、Ti”等含量较少，故影响较少。2．3水对催化剂性能的影响双酚A的合成是由一摩尔的丙酮和两摩尔的苯酚进行缩合反应，同时生成副产品水。这是一个可逆过程，反应器进料中含水量越高，越不利于反应向正反应方向迸行，双酚A的收率就越低。而且根据资料表明：由于水与催化剂骨架上的磺酸基团形成了较为牢固的氢键网络，占据了催化剂的活性中心，

7、阻碍了苯酚和丙酮的缩合反应。因此反应生成的水一定要通过精馏等方式尽可能的脱除”1。2．4氧气对催化剂性能的影响新制成的催化剂存放一定时间后，活性均会有所降低，对比存放的方式不同，树脂催化剂与空气大量接触的情况下，虽然对选择性影响不大，但却丧失较多活性，主要因为与空气长时间接触，巯基易被氧化成连二硫化物，使催化剂失活”1。因此在催化剂运输或者储存中可以采用水或者苯酚保持效果最佳。而苯酚自身易被氧化，成为吸氧剂，对巯基起到了保护作用。对于装有离子交换树脂催化剂的反应器，由于装置停车需要长时间下线时，必须保证反应器处于中充满苯酚状态，以保

8、证催化剂的活性、树脂结构的完整。2．5焦油含量对催化剂性能的影响焦油的主要成分为双酚A的副产品以及异构体，而且多为高分子量的异构体。而树脂催化剂在使用过程中保持内部微孔的通畅是保证催化剂稳定的必要条件，孔道受阻是催化剂活性逐渐下降，树