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2024-01-24 13:26| 来源: 网络整理| 查看: 265

折光率(20℃) 1.4398

蒸汽压 (100℃)/Pa,979.1; Kpa(20 oC),0.008

溶解性 可溶于水、醇、醚等多种有机溶剂,稍溶于苯和氯仿

安全性 易燃,遇强氧化剂有着火危险

毒性 人体吸入及接触阈值未制定

1.3 1,3-丙二醇的包装、贮存及运输等

1,3-丙二醇一般采用200公斤衬塑钢桶包装,也可根据用户要求包装。

1,3-丙二醇应储存在常温、密封、远离明火的仓库内;储运时应防湿、防晒、防火等。

第二章:1,3-丙二醇的合成工艺及进展

1,3-丙二醇作为制造PTT的重要原料,早在1948年,美国 Shell(壳牌)公司申请了以丙烯醛水合路线合成1,3-丙二醇的专利,20世纪60年代和70年代,又将此专利进行产业化实施,进入20世纪80年代和90年代,德国Degussa公司开发了丙烯醛路线制1,3-丙二醇的方法,之后,美国Shell公司又开发了以环氧乙烷为原料生产1,3-丙二醇工艺,1996年美国Shell公司开始工业化生产。目前,具有工业应用前景的生产方法主要有3种:......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

2.1 1,3-丙二醇化学法合成技术及进展

1,3-丙二醇(1,3-PDO)有多种化学合成方法。目前已经实现工业化生产的化学合成方法主要是丙烯醛水合法和环氧乙烷(简称EO)羰基化法,但也有其它研究单位开发了诸如甲醛乙醛缩合制备1,3-丙二醇、乙烯经Prins反应合成1,3-丙二醇、以甘油为原料通过化学反应制备1,3-丙二醇、......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

2.1.1 丙烯醛水合法

丙烯醛水合、氢化制备1,3-PDO工艺方法申请专利最多的是德国Degussa公司,是以丙烯醛为原料生产1,3-PDO的工业化路线,主要步骤为:丙烯醛水合制3-HPA,然后催化加氢制得1,3-PDO;其次是德国赫司特公司。其反应方程式为:

CH2=CHCHO+H20—>HOCH2CH2CHO+H2—>HOCH2CH2CH20H

①丙烯醛水合制3-HPA

丙烯醛水合制备3-HPA,最早采用无机酸作催化剂,但产率低、选择性低以及伴随丙烯醛遇酸缩合或聚合等问题。为解决这些问题,Degussa公司以弱酸性离子交换树脂作为催化剂,使得3-HPA选择性、丙烯醛水合转化率和选择性都得到大幅提高。美国专利中也提出了1种以含磷酸基的酸性螯合型阳离子交换树脂作为催化剂的方法,反应温度为50~80℃,丙烯醛转化率可以保持在85%~90%,3-HPA选择性可达80%~85%。Degussa公司Arntz等人采用弱酸性离子交换树脂用少量钠、镁、铝离子改性,在釜式反应器中......摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

Degussa公司使用表面积为50cm2/g的TiO2或r-Al2O3为载体,经H3PO4或NaH2PO4溶液浸透处理,制得Ti-O-P结构活性催化剂。反应在0.1~2MPa、50~70℃、进料空速0.5h-1的条件下,丙烯醛水合转化率为50%,3-HPA选择性可达约81%,该催化剂体系具有容易制备、载体稳定、适用温度高、可再生使用等优点。

赫司特公司以ZSM-5分子筛为活性组分制得的催化剂在丙烯醛浓度18%~19%、80℃时,在固定床反应装置上可连续运转1500h,且活性几乎保持不变,丙烯醛平均转化率为44.3%,3-HPA选择性平均为87.7%;......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

②3-HPA氢化制1,3-丙二醇

3-HPA加氢反应一般采用改进活性的Ni催化剂,如Ni/Al2O3或Pt附于TiO2载体或活性炭上,反应控制在30~180℃,氢气压力10.1~15.2MPa,常采用分段加热,以保证3-HPA的转化率和选择性接近100%及提高1,3-PDO的质量。

壳牌采用含Ni 50%的Ni/SiO2/Al2O3催化剂,在6.9MPa,50~80℃,3-HPA浓度3%~22.6%的条件下加氢,3-HPA的转化率达100%,1,3-PDO的选择性可大于100%,这说明催化剂可使部分高沸物转化成1,3-PDO。

Degussa的专利中以雷尼镍为催化剂,在13.5MPa、75℃下进行3-HPA加氢反应,其转化率在99%以上,1,3-PDO的选择性在99.5%以上。不过由于雷尼镍机械强度低,不适合于釜式反应,且反应后需要分离催化剂与反应产物,回收的催化剂也不能重复使用,因此工业应用受到限制。此外,该公司还选用负载Pt的TiO2催化剂进行3-HPA的加氢反应。当催化剂负载2%的Pt、9.0MPa、60℃时,......摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

图2.1 丙烯醛法合成1,3-丙二醇工艺流程

赫司特公司使用含钼的雷尼镍为催化剂,在1.73~5.52MPa、40~90℃、3-HPA浓度为20%条件下进行加氢,反应15~85min,3-HPA转化率为95%,1,3-PDO选择性最高可达100%。

国内石化企业也开展了以丙烯醛水合法合成1,3-PDO的方法研究。

上海石化以丙烯醛水合加氢制1,3-PDO的工艺是在装有阳离子交换树脂催化剂的固定床反应器中,在水合温度40~45℃,空速3-5h-1,丙烯醛质量分数13%~17%,丙烯醛单程转化率达到85%,选择性大于90%,水合后的3-羟基丙醛在高压釜内进行加氢,在催化剂投料量为1.5%~2.0%,......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

黑龙江石油化学研究院采用丙烯醛水合氢化法制1,3-PDO,也已取得阶段研究成果。水合工艺采用聚苯乙烯螯合型离子交换树脂催化剂在固定床反应器中,在空速1 h-1,丙烯醛浓度15%~17%,反应温度60℃进行水合反应,丙烯醛转化率为83.2%,3-HPA选择性93%,3-HPA加氢时在反应温度60℃,压力5.0MPa,进料空速9 h-1的条件下,3-HPA转化率为96.6%,1,3-PDO选择性为99.6%。

中国石油兰州石化公司石油化工研究院,开展了以丙烯醛为原料的水合氢化制1,3-PDO的工艺路线。丙烯醛水合工艺在Φ40×900 mm的装填有600 ml离子交换树脂的固定床反应器上进行,在空速为3~6 h-1,......摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

2.1.2 环氧乙烷羰基化法

美国壳牌公司1995年开发出以环氧乙烷(简称EO)为原料的低成本1,3-PDO合成工艺,突破了其生产瓶颈,1,3-PDO及相关产品才取得了长足的发展。其反应式如下:

EO+C0+2H2—>HOCH2CH2CH20H

该方法以乙烯为原料,在280℃下用银催化剂将之氧化成环氧乙烷,随后反应又可分为一步法或两步法,一步法是环氧乙烷在90℃、10MPa、催化剂作用下生成1,3-PDO;二步法是环氧乙烷在85℃、10MPa、催化剂作用下进行羰基化反应,制备过程采用环氧乙烷、......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版

图2.2 环氧乙烷羰基化法合成1,3-丙二醇工艺流程

根据壳牌的专利,该技术包括许多重大的改进和创新。如EO羰基化催化剂采用八碳二钴、不加价格昂贵的膦配体,催化剂用量仅为反应中混合物的0.05%~0.3%,使费用大幅度降低;以MTBE为反应溶剂,产物和催化剂容易分离,3-HPA的浓度提高到35%以上;用水萃取3-HPA,钴催化剂的循环使用率达99.6%,通过控制羰基化反应中的水含量和......摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

中石化北京化工研究院吕顺丰等将环氧乙烷与合成气通入有机溶剂中,在羰基钴催化剂存在下,进行氢甲酰化反应;然后通入空气或氧气,使羰基钴催化剂氧化生成钴沉淀物;将钴沉淀物和溶液离心分离、过滤后返回反应釜中,进行下一次反应;向滤液中加入去离子水后进行真空蒸馏,得到3-羟基丙醛水溶液;最后进行氢化反应,生成1,3-丙二醇。本方法不使用有机膦配体助催化剂,也不需加入各种类型的氢甲酰化反应促进剂,效果较好,且成本低。

2.1.3 甲醛乙醛缩合制备1,3-丙二醇

将甲醛和乙醛通过催化剂KOH缩合成3-HPA的过程,用离子交换树脂脱除KOH后, 再用异丙醇铝将其还原制得1,3-丙二醇。该方法具有原料易得的优点,但异丙醇铝耗量大,生产1,3-丙二醇的成本也较高。

2.1.4 乙烯经Prins反应合成1,3-丙二醇

日本帝人公司开发了乙烯Prins反应合成1,3-丙二醇的技术路线。虽然该技术路线的化学过程较复杂,但所用的原料乙烯价廉易得,1,3-丙二醇的收率较高,副产物醋酸酯可以再次转化为1,3-丙二醇,......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版

2.1.5 以甘油为原料通过化学反应制备1,3-丙二醇

Celanese公司采用Rh-W催化剂,在200℃由甘油和合成气反应制备1,3-丙二醇, 联产1,2-丙二醇和丙醇。Chaminand.J研究了180℃,80bar氢气分压下化学法直接从甘油合成丙二醇的反应。Degussa公司采用以Al2O3为载体的磷酸催化剂, 在300℃将甘油转化成丙烯醛和羟基丙酮,然后丙烯醛再水合制取3-HPA,最后通过加氢制得1,3-丙二醇和1,2-丙二醇。这种方法因为产物有1,2-丙二醇而且底物甘油价格较高,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

2.1.6 由3-HPA一步加氢合成1,3-丙二醇

Besson.M在滴流床反应器中,采用钌系金属催化剂, 在40-60℃的反应条件下, 实现了从3-HPA溶液一步加氢合成1,3-丙二醇。在此反应系统中,催化剂的孔隙结构对于催化能力有较大的影响。催化剂容易失活,有机物沉积在催化剂表面,催化反应物接近催化剂活性中心是引起催化剂失活的主要原因。实验范围内,最有效的催化剂是大孔径的TiO2。

虽然各种化学法合成路线各有优势和开发的潜力......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

2.2 1,3-丙二醇生物法合成研究及进展

尽管化学法是当前世界上生产1,3-丙二醇的主要方法,但化学法生产成本高,消耗了人类不可再生的有限资源,而且造成环境污染,因此人们把目光转移到生物法生产上,并进行了大量的研究工作。西方国家的大型跨国公司,如美国杜邦、道化学、德国拜尔、赫司特,......摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

美国杜邦生物原料公司和Genercor公司正在合作开发由微生物法生产出1,3-PDO的工艺。该研究是以生物技术为特征的“绿色工业”向传统石油化工提出了强有力的挑战。

杜邦公司采用单糖和......摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

其实早在1881年,Auhust Freund就发现Clostridium pasteuyianum能代谢甘油生成1,3-丙二醇。随后人们陆续发现了一些能将甘油转化为1,3-丙二醇的微生物,主要包括:肺炎杆菌、弗氏柠檬酸菌和梭菌属的丁酸梭状芽孢杆菌等。在培养方式上,不同研究者开发了诸如补料批式发酵、连续发酵、两段法发酵等多种发酵工艺来生产1,3-丙二醇,各个工艺的特点和研究水平如下所述。

2.2.1 补料批式发酵

生物法生产过程中,最常用的培养方式是补料批式发酵,它具有操作简单、对设备要求低等特点。培养过程中通过补加底物的方式,可消除底物抑制,提高产物浓度和甘油转化率。

Xin Z L以单位体积1,3-丙二醇产量为优化目标,......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

2.2.2 连续发酵

连续培养可以获得较高的设备利用率及生产速率, 但操作复杂、设备投资大, 而且产物浓度相对较低,不利于产品后处理。利用连续培养,控制甘油浓度过量,可获得较高的产物浓度和转化率。如Menzel利用K.pneumoniae通过控制甘油浓度超过50g·L-1,在稀释率0.1h-1条件下,1,3-丙二醇浓度达到48g·L-1,物质的量转化率0.63mol·mol-1,接近最大理论转化率。

Xin Z L等在连续发酵工艺中,稀释率为0.29 h-1,67g·L-1甘油条件下,产率为8.7g·L-1·h-1。通过连续发酵可以实现较高的产率,但1,3-丙二醇的发酵浓度还不高,......摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

2.2.3 两段法发酵工艺

两段法发酵是一种常用的发酵方法。

Hartlep研究了混合菌两步发酵生产1,3-丙二醇,发现重组E.coli更适合作为第一步的生产菌株,应用重组E.coli和K.pneumoniae进行两步发酵,1,3-丙二醇浓度达到14.1g·L-1,葡萄糖到1,3-丙二醇的转化率达到0.17g·g-1。

杨东开发了两阶段双底物发酵工艺,1,3-丙二醇浓度达到50.16g·L-1,生成速率达0.836g·L-1·h-1,比对照工艺提高45%。

Chen k k研究了前期厌氧、后期有氧发酵工艺,1,3-丙二醇发酵浓度达到了69.9g·L-1,比全厌氧发酵工艺1,3-丙二醇浓度提高了18.4%。

国内大连理工大学生物化工研究所与德国国家生物技术研究中心合作,研究开发甘油转化生产1,3-丙二醇的技术,已取得进展。目前,该所又与中科院化工冶金研究中心合作,开展连续发酵生产甘油与1,3-丙二醇联产的新工艺研究,鉴于1,3-丙二醇生产技术现状及国内具体情况,大连理工大学生物工程系修志龙等提出以玉米为原料,经两步发酵生产1,3-丙二醇新工艺,其流程如图2.3所示。.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

图2.3 玉米发酵制法合成1,3-丙二醇工艺流程

2004年12月19日,修志龙教授主持完成的“微生物发酵法中试生产1,3-丙二醇”项目通过鉴定,与会专家认为该项目采用的发酵和分离技术具有明显的创新性,总体处于国际先进水平。

目前,黑龙江辰能生物工程有限公司即采用此方法生产1,3-丙二醇。

2.2.4 双底物发酵培养

当以甘油为唯一碳源,1,3-丙二醇理论最大物质的量转化率为0.72mol·mol-1。采用葡萄糖、乳糖等糖类和甘油进行协同发酵,糖类可以提高额外的还原物质还原甘油,因此协同发酵的转化率应高于理论最大物质的量转化率。

Biebl研究了葡萄糖、1,2-乙二醇、......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

由于葡萄糖是比甘油更廉价的碳源,此工艺有望进一步降低发酵成本。

清华大学与华东理工大学协作,对以克雷伯氏菌和葡萄糖作为辅助底物发酵生产1,3-丙二醇进行了研究,结果表明葡萄糖单独作为底物发酵时不生成1,3-丙二醇,以葡萄糖和甘油为混合底物时,则可以显著提高菌体浓度。在甘油为底物的批式发酵过程中,通过流加葡萄糖作为辅助底物可以提高1,3-丙二醇的转化率,同时可缩短发酵时间。通过选择合适的葡萄糖流加速率,较单一甘油的发酵结果,1,3-丙二醇的转化率最高可达64.9%。生产强度为1.005 g/(L·h),提高了139.9%。采用流加甘油发酵工艺发酵最终1,3-丙二醇浓度和转化率和生产能力可分别达到397.7mol、0.625mol/mol和6.86mmol/(L·h)。

2.2.5 微好氧发酵工艺

虽然1,3-丙二醇是在厌氧条件下发酵得到的,但供给少量氧(微氧发酵)能够促进菌体的生长达到较高的菌浓密度,提高1,3-丙二醇的转化率。

Chen X研究对微好氧发酵工艺进行理论分析和计算表明,如果丙酮酸裂解所得的乙酰CoA全部进入三羧酸循环产生还原当量与ATP, 那么理论上1,3-丙二醇的mol转化率可以从0.72提高到0.85。

酶法测定表明在甘油的厌氧发酵过程,一部分.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

王剑锋在微好氧条件下批式发酵的实验结果表明:1,3-丙二醇的终浓度和甘油到1,3-丙二醇转化率与厌氧发酵接近。然而在微好氧的情况下,发酵结束时乙醇浓度要比厌氧条件少,微好氧批式发酵的时间比厌氧发酵缩短,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

利用微好氧发酵不仅有望提高发酵生产强度,也有望提高菌体浓度,从而提高单位体积1,3-丙二醇发酵产率,而且由于好氧发酵比厌氧发酵工艺操作简单,更适合大规模生产。

清华大学应用化学研究所刘德华教授等近年来又发明了一种外源添加反丁烯二酸促进微生物合成1,3-丙二醇的方法,适用于1,3-丙二醇的厌氧及有氧发酵过程,其优点在于:可加速菌体对甘油的利用,......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

2.2.6 反应分离耦合发酵

为消除产物抑制,Reimann研究了Cl.butyricum细胞循环下的连续培养方式。通过中空纤维膜分离发酵产物,而菌体通过循环回到反应器中继续转化生产,在稀释率为0.5h-1,底物甘油浓度为56g·L-1,1,3-丙二醇浓度达到了26.5g·L-1,是对照(连续发酵)工艺的4倍。表2.1总结了目前野生菌株发酵合成1,3-丙二醇的工艺研究状况和发酵水平。

表2.1 野生菌株发酵合成1,3-丙二醇工艺研究和发酵水平现状

目前,采用生物法制备1,3-丙二醇主要有以甘油为原料的微生物发酵工艺和以葡萄糖为原料的微生物发酵工艺两种。

2.2.7 以甘油为原料的微生物发酵工艺

以甘油为原料的微生物发酵生产1,3-丙二醇工艺是基于自然界存在的克雷伯氏肺炎杆菌和丁酸梭状芽孢杆菌,它们具有在厌氧条件下使甘油转化成1,3-丙二醇的能力。在菌种的发酵过程中,甘油消耗路径主要有两种:其一为甘油脱水酶催化甘油脱水,转化成3-羟基丙醛,3-羟基丙醛再被还原得到1,3-丙二醇;其二为甘油在脱氢酶作用下生成副产物。此外,由于菌体生长和氧化代谢支路都要消耗部分甘油,使得甘油转化为1,3-丙二醇的摩尔转化率不高,多年来,研究人员在甘油生物歧化过程的代谢途径、动力学特征等方面已进行了较为深入的研究,发现甘油作为唯一碳源的最大理论摩尔转化率为72%。而生物柴油的快速发展提供了大量廉价的副产物甘油,预计2009--2010年,甘油的市场供应能力将超过454kt/a。.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

目前,清华大学采用自有专利技术直接利用生物柴油的副产粗甘油发酵生产1,3-丙二醇,生物柴油生产过程中的副产物粗甘油无需进一步处理即可用于1,3-的发酵。该技术已完成了50m3的发酵试验,1,3-丙二醇质量浓度可达70g/L,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》大连理工大学也已在实验室采用膜过滤将脂肪酶催化甲醇或乙醇与油脂反应生成生物柴油和微生物转化甘油为1,3-丙二醇两个过程耦联起来开展研究。

安徽立兴化工有限公司用自然突变和驯化的菌种、以甘油为原料发酵法生产1,3-丙二醇,在20OOL发酵罐进行中试,2006年通过鉴定,发酵时间28h,甘油利用率90%,发酵液产醇质量浓度为6O~80g/L,1,3-丙二醇总收率为60.5%。现正计划年产万吨级的生产装置。

华东理工大学自2002年开始进行生物法1,3-丙二醇的研究,自主筛选了一支高产稳定的1,3-丙二醇生产菌株KG2,并在此基础上针对甘油转化1,3-丙二醇的关键步骤进行了研究,目前已经成功地解决了发酵过程不稳定的问题,同时摸索了粗甘油利用的工艺路线,显著地降低了原料成本。 在产品分离方面采用反应萃取技术,降低分离成本的同时,显著提高了产品的质量。小试条件下发酵30小时,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》,共同进行1,3-丙二醇生物法的产业化开发,于2007年5月份在镇江东方生物工程装备有限公司成功完成了5吨发酵罐规模的发酵中试实验,发酵30小时,1,3-丙二醇的产量到达63g/L,转化率为62%。同年提取精溜工段中试在浙江省某化工中试基地完成,产品纯度99.95%,羰基含量≤50ppm。中试产品质量经上海技术监督局检测与壳牌产品相当,中试产品委托中国石化仪征化纤股份公司进行了PTT聚酯合成试验,试验结果表明,产品完全能满足聚酯合成的要求。

2.2.8 以葡萄糖为原料的微生物发酵工艺

从自然界分离获得的菌种只能以甘油为碳源,无法直接利用葡萄糖生产1,3-丙二醇,以降低微生物发酵法的成本。但当以甘油为唯一碳源,1,3-丙二醇理论最大转化率为72%。采用葡萄糖、乳糖等糖类和甘油进行协同发酵,糖类可以提供额外的还原物质还原甘油。因此协同发酵的转化率应高于理论最大转化率。

Biebl研究了葡萄糖、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇作为辅助底物对发酵甘油转化率的影响,发现葡萄糖作为辅助底物可以使甘油的转化率提高到90%。而另外两种化合物作为辅助底物,转化率不但没有提高反而降低。

而刘海军通过几种不同原料制备的甘油对克雷伯杆菌厌氧发酵生产1,3-丙二醇的影响的比较实验,验证了两步发酵法生产1,3-丙二醇工艺路线的可行性。在甘油初始质量浓度相同(70g/L)的条件下,以葡萄糖为原料进行发酵得到的甘油转化为1,3-丙二醇的效果较好,发酵15h,甘油转化为1,3-丙二醇的转化率为45.1%;皂化甘油生产1,3-丙二醇的发酵时间为18h,转化率为44.2%;而以玉米淀粉水解液发酵的甘油转化为1,3-丙二醇需要31h,转化率仅为26.5%。

Abbad—Andaloussi利用葡萄糖作为辅助底物也得到了类似的结果。甘油对1,3-丙二醇的转化率达到92%~93%。

MalaouiH的研究结果表明,在甘油浓度一定的情况下,逐步增加葡萄糖,使得碳源向还原途径转移,甘油转化为1,3-丙二醇的转化率从63%上升到89%。

由于葡萄糖是比甘油更廉价的碳源,此工艺有望进一步降低发酵成本。

另外,Du Pont公司和Genencor公司利用基因工程技术,在大肠杆菌中插入取自酿酒酵母的基因,从而将葡萄糖转化为甘油,再插入取自柠檬酸杆菌和克雷氏菌的基因,将甘油转化为1,3-丙二醇,开发了由葡萄糖一步法生产1,3-丙二醇的发酵技术,使生产效率提高了近500倍,有效地提高了1,3-丙二醇的产率,其投资比化学合成法减少25%。

Du Pont公司和英国Tate&Lyle公司合作,于2000年在1套规模为45.4t/a的中试装置上对该技术进行了验证并获得成功。该技术的关键是使用了转基因的微生物,并通过2种微生物结合制得一种酶,利用这种酶可实现高速发酵。化学系统公司将该生物技术与其他几种生产1,3-丙二醇的化学工艺路线进行了比较,结果表明,杜邦公司的以葡萄糖为原料的微生物发酵工艺路线较以丙烯醛为原料的老工艺路线有明显的优势,与壳牌公司的环氧乙烷工艺路线相比也有很大的竞争力。2004年5月,杜邦和Tare&Lyle公司已经建立了一家合资公司杜邦Tate&Lyle生物产品公司,......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

清华大学以葡萄糖或粗淀粉(如木薯粉)为原料,采用双菌种两步发酵法生产1,3-丙二醇。该技术路线已经在5000L发酵罐中生产,获得产醇率为60—65kg,并通过中试研究。研究人员针对1,3-丙二醇发酵过程中副产有机酸(盐)量较大的特点,在国际上率先将.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

大连理工大学生物化工研究所研究开发甘油转化生产1,3-丙二醇的技术,已经取得进展。提出以玉米为原料,经发酵两步生产1,3-丙二醇的新工艺,即首先将玉米淀粉变糖化液,经氧发酵生成甘油,然后经过厌氧发酵制1,3-丙二醇。清华大学与华东理工大学对以克雷伯氏菌和葡萄糖作为辅助底物发酵生产1,3-丙二醇进行了研究,在以甘油为底物的发酵中,通过掺加葡萄糖作为辅助底物可以提高1,3-丙二醇转化率,同时缩短发酵时间,通过选择合适的葡萄糖加入速率,其转化率最高可以达到64.9%。

天冠集团与清华大学等部门联合攻关的发酵法生产1,3-丙二醇技术,在通过教育部组织的成果鉴定后,又成功进行了500吨/年的工业性试验,产品经国家化学试剂质量监督检验中心检测,纯度达99.9%,各项理化指标均达到国际水平,为微生物法发酵生产1,3-丙二醇的工业化提供了经济可行的工艺路线。天冠集团正在筹建千吨级的1,3-丙二醇生产线。这是天冠集团即将上马的50万吨玉米深加工项目的子项目,项目组从2005年底组建,目前已完成了菌种的培养筛选工作、5m3和50m3发酵罐中试等技术研究。与国内其他工艺相比,该技术菌种耐受性好、发酵浓度高、发酵周期短、生产强度高,生产成本也相对降低,原料转化率已达到50%。

2.3 1,3-丙二醇合成工艺比较

丙烯醛路线反应条件比较温和,工艺简单,技术难度也不大,加氢工艺成熟,催化剂体系简单,对设备要求不高;符合我国国情。但丙烯醛本身也是一种重要的有机中间体,成本较高,而且属剧毒易燃易爆物品,难以储存和运输。

环氧乙烷羰基化法的特点是技术难度大,设备投资高,催化剂体系复杂,制作工艺苛刻,配位体剧毒,但产品的质量和成本有竞争力。若采用该工艺,需要有较高的综合技术水平。

环氧乙烷羰基化法在我国工程化应用方面存在的困难是:

1、高效催化剂体系复杂,制作工艺苛刻且不稳定,配位体剧毒剂的选择和改进;

2、反应压力较高,氢甲酰化反应压力在10MPa左右,反应器结构相当复杂。采用该技术路线须具备较高的综合技术水平和产业群体素质。

与化学合成法相比,生物工程法具有条件温和、操作简便、副产物少、选择性好、能源节省、设备投资少和环境良好等特点,是1种生产成本最低,污染最少的方法。随着生物技术在化学工业的渗透,生物法生产1,3-丙二醇工艺逐步完善。 .....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

1,3-丙二醇作为生产PTT的重要单体,世界各国对此生产技术高度重视。如上所述,1,3-丙二醇有多种合成方法和工艺路线,而最有工业应用前景的生产方法主要有3种:环氧乙烷羰基化法、丙烯醛水合法和生物工程法,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。国外学者对几种生产方法进行了比较,结果见表2.2。

表2.2 1,3-丙二醇生产路线比较表

国际公司 原料路线 生产能力/(万t·a) 优点 缺点

美国Shell公司 环氧烷羰基化法 1996年0.33;1999年7.26 产率高,催化剂循环率高 原料价格高,压力高

Dupont-Degussa公司 丙烯醛水合法 1999年0.91;筹建4.54 原料价格低,压力低。 工艺复杂,产率低

Dupont-Generco公司 葡萄糖生物法 2000年0.18 原料价格低 已经工业化论证

2.4 1,3-丙二醇合成工艺选择

目前,工业上采用化学合成法(原料为石油)和生物合成法(其主原料为甘油、葡萄糖等)生产1,3-丙二醇。化学合成法具有设备投资大,原料价位高、技术难度高、需要重金属催化剂、环境污染大等缺点,化学法生产1,3-丙二醇的局限性越来越明显。鉴于此,研制一套选择性强、效率高、成本低、无污染的生物法制备1,3-丙二醇工艺以替代化学法成为当务之急。

生物法合成1,3-丙二醇的研究主要集中在两条技术路线:一条是葡萄糖路线,还有一条是甘油路线。杜邦公司投入23亿美元研发经费研究基因嫁接法的高产菌株,葡萄糖路线以杜邦公司为代表,2002年杜邦报道了以大肠杆菌为宿主构建了一株直接利用葡萄糖为原料生产1,3-丙二醇的菌株,发酵结束1,3-丙二醇浓度达135g/l,生产强度为3.5g/l·h,此成果被评为美国该年度总统绿色化学奖。2004年杜邦和Tate&lyle合作,投资1.7亿美元,建设商业化的生产装置,2006年11月底工业化装置已经试运行,设计生产规模为4.54万吨/年,开了生物法工业化生产1,3-丙二醇的先河。

除葡萄糖路线外,甘油路线是另一种广泛研究的生物法1,3-丙二醇工艺。同葡萄糖路线相比,因甘油路线基于天然菌种,操作过程中不依赖于价格昂贵的辅酶,因此操作成本要优于葡萄糖路线但因原料甘油的价格远高于葡萄糖所以原料成本要高于葡萄糖路线。但是近年来情况有了变化,随着世界范围内生物柴油工业的飞速发展,作为生物柴油工业主要副产物的粗甘油,产量逐年上升,价格逐年降低。从1995年12月到2005年12月10年间,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

甘油路线的研究代表为德国生物工程研究中心。国内1,3-丙二醇的研究也主要集中于甘油路线,......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。主要存在的问题是:

1)甘油转化率不高,发酵时间长80~70小时,此外克雷伯氏菌是一个兼性菌,在控制过程中对营养要求复杂,控制不当会造成发酵结果的大起大落,给工业实施带来很大的风险;

2)研究主要以精甘油为原料,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》;

3)发酵产物的提取也是制约生物法1,3-丙二醇产业化的关键问题,1,3-丙二醇大量用于聚酯中,需要达到聚酯级,含量要大于99.5%,而且其中羰基含量要低,羰基含量≤150ppm。

2.5 1,3-丙二醇的质量指标

表2.3 1,3-丙二醇的质量指标(1)

指标 目标值 检测方法

色泽 ≤20 DIN ISO 6271

含量 ≥99% GC

水分 ≤0.2% DIN ISO 51777

注:以上为邹平铭兴化工有限公司标准

表2.4 1,3-丙二醇的质量指标(2)

指标 目标值

纯 度 分析纯 99.92%

色度(铂—钴) ≤10

水 分 %(m/m) 0.02

灰 分 %(m/m) 0.001

铁 含 量 %(m/m) 未检出

羰基化合物 %(m/m) 未检出

酸度(以乙酸计) %(m/m) 0.0007

氯化物 %(m/m) 0.00004

注:以上为黑龙江辰能生物工程有限司标准

第三章:1,3-丙二醇的生产现状与生产企业

3.1 国外1,3-丙二醇生产现状与分析

1,3-丙二醇(l,3-PDO)是一种重要的化工产品和化工原料,不仅可作为有机溶剂应用于油墨、印染、涂料、润滑剂、抗冻剂等行业,而且还是合成高分子聚酯材料PTT(聚对苯二甲酸丙二酯)的重要原料。因为PTT具有良好的生物可降解性、耐污染性、易染色性、较佳的电器性能、尼龙韧性和回弹性及抗紫外线等,而广泛应用于纺织印染行业。其优越的性能和市场潜力,早在50年前就被人们认识,1998年被美国誉为六大石化新产品。

1,3-丙二醇于20世纪9O年代初被开发出来,下游主要应用于三大领域(印染和纺织品;工程塑料;涂料和油墨行业),但真正推动该产品发展的是聚酯纤维,它作为PTT聚酯纤维的重要原料,具有不可替代性。

全球1,3-丙二醇生产主要集中在美国、德国、日本及韩国等少数发达国家,生产技术被少数几个大型石化企业所掌握,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。

1991年PTT聚酯产品在欧洲实现工业化生产;1995年,美国壳牌(Shell)公司将PTT产品进行商业化,建立生产能力为10万吨/年的生产装置;1999年,Shell公司在美国路易斯安那州建立产能为7.2万吨/年的1,3-丙二醇生产装置;2002年,Shell公司和SGF公司合资在加拿大蒙特利尔建立了产能为9.07万吨/年的PTT生产装置;......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

目前1,3-丙二醇的市场主要由德国Degussa公司、美国壳牌公司和美国杜邦公司垄断。

德国德固赛(Degussa)公司1995年宣布成功地开发以丙烯醛为原料合成1,3-丙二醇的新工艺,并在比利时的Antwerp建成2000 吨/年中试装置。

1996年又建设了5万吨/年工业化生产装置。.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》1998年,Degussa和杜邦合作同时面对市场的强劲需求,考虑建设规模更大的装置,目前没有扩产消息。

美国壳牌公司1995年以环氧乙烷为原料开发成功低成本的1,3-丙二醇生产工艺,成本与乙二醇大致相当,并于1995年首次推出了PTT聚酯的工业化产品商标为 “Corterra”,从此激起了全球开发PTT的热潮。

1996年,美国壳牌公司采用环氧乙烷法建成2000吨/年的1,3-丙二醇生产装置,配套建成6000吨/年PTT装置。

1999年中期,壳牌公司在路易斯安那州Geismar扩建了一套年产7.26万吨/年的1,3-丙二醇工业生产装置。

2001年壳牌公司将1,3-丙二醇生产能力进一步到扩大13.6万吨/年,是国际上1,3-丙二醇产品最大的生产厂家,产品主要是用于生产“Corterra”品牌PTT聚酯。

美国杜邦公司1998年8月通过与德国Degussa公司合作,在杜邦设在德国韦瑟灵的工厂里以丙烯催化转化为丙烯醛,然后合成1,3-丙二醇的生产装置,装置生产能力为9100吨/年。同时杜邦公司与Genercor公司合作开发的生物工程转化生产1,3-丙二醇技术,于2000年建成1800吨/年中试装置。2000年美国杜邦公司开发出PTT,并且注册了商品名为SoronaTM的商标,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。

2001年2月,杜邦公司在生物法技术研究上取得突破,实现了采用廉价有机物作为转化底物,直接生产1,3-丙二醇,进入中试阶段。

2003年,杜邦宣称将通过生物转化法大规模生产1,3-丙二醇产品。2003年杜邦公司获得美国(EPA)颁发的“美国总统绿色化学挑战奖”,以表彰该公司对生物法生产1,3-丙二醇工艺开发所作的研究。

2004年5月美国杜邦公司和英国食糖和甜料生产集团Tate & Lyle(泰特利乐)公司成立了Du Pont & Tate Lyle BioProducts(LLC)生物产品公司,2007年在田纳西州建成第一套以生物原料生产1,3-丙二醇产品的生产装置,这套设备以玉米为原料每年能生产1亿磅(约合4.54万吨)1,3-丙二醇。这标志着以可再生生物资源为基础的1,3-丙二醇正式进入商业化生产阶段。

杜邦Tate&Lyle生物产品公司于2010年5月宣布,使其在美国田纳西州Loudon的生物基1,3-丙二醇生产扩能35%。于6月开始扩能建设,将于2011年第二季度完成扩能。

2003年日本化学技术DPT公司受韩国三星集团SAIT公司委托,开发1,3-丙二醇的生产工艺。两公司以往就有技术合作,共享试验程序设计。DPT公司采用本公司加氢及精制技术,以现有聚氨酯树脂作为原料,使其转化成1,3-丙二醇。该工艺已进行了工业化示范,DPT公司对该工艺进行最优化组合。现在,在英国的DPT公司的技术中心正在集中进行工艺的程序开发,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。

此外,欧盟的GBF公司、亨克(Henkel)公司、高特斯查克(Gottschalk)公司都在积极开发1,3-丙二醇的生物发酵法生产技术。

2001年世界1,3-丙二醇的生产能力约13.35万吨/年,生产厂家仅有德国Degussa公司、美国壳牌公司和杜邦公司。2001年世界PTT需求量为20万吨左右,1,3-丙二醇需求量为7.2万吨。

2007年,国外1,3-丙二醇的生产能力约24.94万吨,而需求量约为30万吨。

近几年,......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

表3.1 目前国外1,3-丙二醇主要生产企业及产能情况表

序号 生产企业 产能(万吨/年) 技术线路

1 德国Degussa公司 5.0 丙烯醛法

2 美国壳牌公司 .....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》 环氧乙烷法

3 美国杜邦公司 .....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

合 计 24.94

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1997~2009年国外1,3-丙二醇产能增长情况见表3.2和图3.1。

表3.2 1997—2009年国外1,3-丙二醇主要生产企业产能情况表

单位:万吨/年

序号 生产企业 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2009

1 Degussa 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

2 壳牌 0.2 0.2 7.26 7.26 7.26 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6

3 杜邦 0 0.91 0.91 1.09 1.09 1.8 1.8 1.8 1.8 6.34 6.34

合 计 5.2 6.11 13.17 13.35 13.35 20.4 20.4 20.4 20.4 24.94 24.94

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图3.1 1997—2009年国外1,3-丙二醇主要生产企业产能增长图

单位:万吨/年

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据壳牌公司预计,到2010年包括非纤维应用在内,世界PTT的年需求量将达到100万吨,需1,3-丙二醇36万吨。其中近45%应用于地毯,50%以上用于其它纺织领域。业内专家指出PTT纤维将是21世纪重点发展的新型纤维,将成为最流行的纤维品种之一。

3.2 国内1,3-丙二醇生产现状与分析

我国是聚酯生产大国,但聚酯原料约一半依靠进口。国内1,3-丙二醇市场前些年还处在技术研发阶段,发展相对滞后,其驱动力来自PTT纤维巨大需求前景。

国内科研单位1996年就开始关注1,3-丙二醇生产技术发展;1997年国家开始同杜邦等国外公司进行技术转让谈判,但遭到拒绝;1998年我国可以向国外企业高价进口1,3-丙二醇,国内大型石化公司也开始看好PTT聚酯项目,这促使国内一批科研单位开始研发1,3-丙二醇。

实际上,我国于2002年即实现1,3-丙二醇工业化生产,首家生产企业是山东邹平铭兴化工有限公司,该公司2001年成功开发丙烯醛法生产1,3-丙二醇的工艺,并于2002年3月底建成1000吨/年的生产装置,但当年产量仅约160 吨左右,此后又将产能陆续扩到.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。

之后,黑龙江辰能生物工程有限公司与清华大学合作建成生物工程法(MF法)1,3-丙二醇试验装置,并投产对外销售,并在此基础上规划建2万吨/年工业化装置。一期工程于2009年11月在哈尔滨市利民开发区完成年产1000吨1,3-丙二醇国家高技术产业化示范工程项目建设,经过生产调试和技术提升,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。

河南天冠集团公司与清华大学等部门联合攻关的发酵法生产1,3-丙二醇技术,2006年7月31日从天冠集团传来消息:该公司与清华大学等部门联合攻关的发酵法生产1,3-丙二醇技术,在刚刚通过教育部组织的成果鉴定后,又成功进行了500吨/年工业性试验,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。

2006年底,又有湖南海纳百川生物工程有限公司也采用清华大学的技术建成了3000吨/年工业化生产装置。

安徽立兴化工有限公司采用江南大学开发的生物法技术,2006年7月开始新建1000吨/年的生产装置。

目前国内开展丙烯醛法的研发单位主要有上海石化、兰州石化、黑龙江石油化工研究院、华东理工大学等;开展环氧乙烷法的研发单位主要有中石化北京化工研究院、中科院兰州化物所等;开展微生物发酵法的研发单位主要有清华大学、华东理工大学、大连理工大学、山东大学、江南大学、东南大学、沈阳农业大学、安徽科苑集团等。但目前绝大多数研发单位还处于小试、中试阶段。

近年来,国内1,3-丙二醇的研发已有新的突破。黑龙江科学院年产50t规模的丙烯醛生产法进入中试阶段;此外上海试剂一厂等也在进行化学法的小规模生产和技术研发,而大宗工业用1,3-丙二醇仍需进口。

......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

近几年我国1,3-丙二醇产能增长情况见表3.3和图3.2。

表3.3 2003—2009年我国1,3-丙二醇产能产量情况表

单位:吨/年

年份 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

产能 1000 2500 2550 10050 11050 11050 13050

产量 500 1300 1500 4000 6000 6500 8000

开工率 50% 52% 58.8% 39.8% 54.3% 58.8% 61.3%

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图3.2 2003—2009年我国1,3-丙二醇产能产量增长图

单位:吨/年

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3.3 国内主要1,3-丙二醇生产企业产能产量统计

表3.4 目前我国1,3-丙二醇生产企业及产能情况表

单位:吨/年

序号 生产企业 生产能力 备注

1 山东邹平铭兴化工有限公司 6500 丙烯醛法

2 黑龙江辰能生物工程有限公司 2000 生物法

......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版

合 计 13050

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3.4 国内1,3-丙二醇生产企业介绍

山东邹平铭兴化工有限公司

山东邹平铭兴化工有限公司2002 年投资兴建,是浙江大学联合化学反应工程研究所的中试基地,并且与山东大学、山东理工大学建立了长期合作关系,公司主要生产丙烯醇、3-氯-1-丙醇、3-溴-1-丙醇、6-氯-1-己醇、1,3-丙二醇、乙酸烯丙酯、己酸烯丙酯、1,3-二氯丙烷、1,3- 溴氯丙烷、1,3-二溴丙烷、溴氯甲烷、溴代异丁烷、 1,4-二氯丁烷、二溴甲烷、.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。

其1,3-丙二醇属国内第一个生产厂家,被科技部确定为2003 年国家重点新产品。许多产品出口到美国、德国、新西兰、印度、韩国、日本、比利时、台湾、东南亚等国家和地区。

黑龙江辰能生物工程有限公司

黑龙江辰能生物工程有限公司是由黑龙江省电力开发公司和庆东集团于2002年初组建的有限责任公司。公司注册资金3000万人民币,其中:黑龙江省电力开发公司出资1,530万人民币,占51%;庆东集团出资1,470万人民币,占49%。

黑龙江辰能生物工程有限公司是从事天然可再生资源深度开发利用的高新技术企业,拥有先进的生物工程技术研发力量、一流的实验仪器设备和健全的市场监测体系,现阶段主要是围绕1,3-丙二醇产品的科研、生产、经营开展业务。该公司的二步耦连发酵生产1,3-丙二醇项目是与清华大学合作承担的国家高新技术产业化示范工程和国家“十五”科技攻关重点项目,现已通过国家相关权威机构和专家的认定,已由辰能生物组织实施产业化。

湖南海纳百川生物工程有限公司

湖南海纳百川生物工程有限公司2002年7月公司注册成立,注册资金7000万元,2004年5月被湖南省科技厅认定为“湖南省高新技术企业”,国家863项目—酶法生产生物柴油及国家“十五”科技攻关项目—发酵法生产1,3-丙二醇项目产业化示范基地。.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

2005年1月与清华大学联合研发的生物柴油项目通过部级成果鉴定。2005年10月年产30万吨生物柴油项目已列入湖南省“十一·五”发展规划并上报国家发改委。2006年12月年产2万吨生物柴油项目正式投产。

安徽立兴化工有限公司

安徽立兴化工有限公司是精细化工产品的专业生产企业,创建于1992年,地处皖南绩溪县生态工业园区内。厂区占地面积100000平方米、建筑面积约20000平方米,员工200人,其中各类专业技术人员55人。该公司集产品研发、生产、销售于一体,与南京大学、.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

1,3-丙二醇主要用于增塑剂、洗涤剂、防腐剂、乳化剂的合成,也用于食品、化妆品和制药等行业,其最主要的用途是作为聚合物单体合成性能优异的高分子材料,不但可以使聚酯塑料具有自然循环的可生物降解特性,而且是制造性能优异的新型聚酯纤维聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)的重要单体原料,可替代乙二醇、丁二醇生产多醇聚酯。PTT较PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)具有更优良的性能,兼具PET的高性能和PBT的易加工性,具有广阔的应用前景,是目前合成纤维新品种开发的热点。1,3-丙二醇还可用于制备其它不饱和聚酯,如聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)和共聚聚酯;此外,还可用于制备新型聚氨酯树脂、乳化剂、医药等。

4.1 聚酯生产用1,3-丙二醇

4.1.1 PTT生产用1,3-丙二醇

1,3-丙二醇(1,3-PDO)最重要应用是与对苯二甲酸缩聚生产PTT纤维。

PTT纤维是通过1,3-PDO和对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯反应生成对苯二甲酸丙二酯,再经缩聚反应,最后经熔融纺丝而成的一种聚酯纤维。由于1,3-PDO是以奇数碳链连接的特殊结构,使得分子链沿纤维方向成z型的曲折构形。这种特殊的结构赋予了PTT纤维特殊的性能,使它具有如下特点:

(1)易染,可无载体常压沸水连续染色,因此染色成本低。

(2)机械性能与PA6纤维相当,生产成本低于PA6纤维。

(3)可高速纺丝,能够充分发挥高速纺丝技术所特有的短程纺、高效率、低成本等诸多优点。

(4)较柔软,回弹性好,抗污性好。

(5)可回收利用。

PTT纤维除了具有上述优点外,还有色牢度好、耐磨、耐紫外线、臭氧和静电少、吸水率低等优点。

PTT纤维具有优良的耐化学品性能。可用于生产弹性纤维,其回复性和回弹率可与尼龙相当。

PTT纤维较柔软,它的综合应用性能超过PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)。

......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

4.1.2 聚氨酯生产用1,3-丙二醇

1,3-丙二醇(1,3-PDO)可用于生产热塑性聚氨酯和用作PVC的高分子型增塑剂。作为二元醇,它还能代替1,4-丁二醇和新戊二醇作为中间体。其二醇官能团,使其用于聚氨酯的生产具有很大潜力,如用于聚酯多元醇的生产和作为链增长剂。

青岛化工学院橡胶新技术研究所以无水SnCl4为催化剂,以1,3-PDO为引发剂,经阳离子型开环聚合,得端羟基聚环氧氯丙烷,其相对分子质量为2000左右。它是军工用的叠氮粘合剂叠氮缩水甘油醚(GAP)的主要原料,以其为基础的聚氨酯弹性体具有优良的耐油、耐臭氧、耐老化等特性。

J.M.巴尼斯,M.施奈德尔以1,3-PDO等多元醇与α,ω-二羧酸反应生成耐水解性能改进的聚氨酯浇注弹性体,可在各种纤维和模塑制品制造领域应用,优选机械工程领域和运输行业。

吕涛等以1,3-PDO和PTMEG、MDI等反应生成聚氨酯纤维,其聚氨酯纤维分子量可达30000~80000,强度高,染色性能好,伸长率和弹性恢复率均佳,节省溶剂,成本低。

小城义尚等以1,3-PDO、1,4-双(羟乙氧基)苯、多异氰酸酯和高分子量二醇氨基甲酸乙酯键以线性形式键联在一起,反应生成热塑性聚氨酯,具有高抗冲击性特征,且在低温范围内下降不多,即它们的抗冲击性随着室外温度变化而变化不大。

李小虎等以1,3-PDO等为扩链剂,用树脂和异氰酸酯终端的预聚物进行反应制造着色微孔聚氨酯弹性体。扩链剂组合使弹性体加工在宽范围(至少5℃)模塑温度下成功进行,并且令人惊异地克服了颜料引起的加工性和物理性能方面的问题。这是制造聚氨酯鞋底和鞋底夹层的理想方法。

聚氯乙烯与1,3-PDO和对苯二甲酸和少量邻苯二甲酸的嵌段共聚酯复合物可以有效的提高PVC的可加工性,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。

4.1.3 聚萘二甲酸 PDO 酯(PTN)用1,3-丙二醇

PTN 为 1,3-PDO 和 2,6-萘二甲酸经缩聚后的产物,印度 PFL公司于 2004 年开发成功并投入生产,它是新一代的聚酯。

PTN的突出特点是其玻璃转化温度和熔点较低,分别为 72℃和203℃,使它与 PET 易于形成合金,此合金又容易加工。它冷却后变为无定形体,经加热或机械拉伸后义变为结晶体。再加工为塑料制品(如:瓶坯,薄膜和薄片),比较“清洁”。在应力作用引起的结晶使它对二氧化碳,氧气和水蒸气具有良好的阻隔作用,可用它作“共注射(CO-injected)”瓶的内层,以保持瓶内饮料的味觉的气味。

4.1.4 聚酯薄膜用1,3-丙二醇

1,3-PDO可与对苯二甲酸、己二酸、癸二酸发生缩聚反应,制成相应的聚酯薄膜。这种聚酯薄膜具有可生物降解的特性。在土壤中可在自然界的微生物作用下逐步分解成碎块,而其含有的致癌物质远远少于一般性薄膜材料。因此,低生产成本工艺制造1,3-PDO必将在农用薄膜领域获得广泛应用。

伊藤胜也等以对苯二甲酸乙二醇酯为主要构成成分,和不同于该聚酯的含有1,3-PDO的结晶性聚酯混合而获得聚酯混合物。该聚酯可以获得机械特性良好、结晶化度高的薄膜,该薄膜单独或者与金属板进行贴合后,在熔点附近或者熔点以上进行热处理也不会泛白,具有良好的耐泛白性、同时不易受损。

4.1.5 聚酯增塑剂用1,3-丙二醇

用1,3-PDO开发的聚酯通常作为液体增塑剂与粉末树脂或与乙烯基树脂及橡胶等混合,作为高分子性能十分优良的聚酯增塑剂,其综合性能优于单体增塑剂。可以作为溶胶增塑剂在树脂成分中单独使用或者与增塑剂按常规结合使用。

用1,3-PDO开发的聚酯增塑剂用于橡胶、塑料等材料中具有十分优异的增塑性能,是替代DOP的综合性能极为优异的绿色增塑剂新产品,特别适用于开发生物可降解塑料的绿色增塑剂。食品用包装材料是一个巨大的市场,将绿色聚酯增塑剂用于合成材料的添加剂由此将具有更为广阔的市场发展空间。

4.1.6 其它1,3-丙二醇聚酯用途

1,3-PDO 与二元酸对苯二甲酸,萘二甲酸,其酸酐,酰氯,以及低级如 C1~C8 烷基酯及其混合物和共聚单体生成共聚聚酯。共聚单体的存在降低了共聚酯的结晶温度,以致可容易地从共聚酯模制成无定形预成型件。该无定形预成型件易于拉坯吹塑成瓶或其它容器形状,或注塑成各种形状或物品,或挤塑成薄膜或片材。

张家良以聚对苯二甲酸丙二醇酯类树脂,或者掺入其他树脂的聚对苯二甲酸丙二醇酯类树脂,用对羟基苯磺酸碱金属盐结晶化增核剂,或者含对羟基苯磺酸碱金属盐的复合结晶化增核剂,增强纤维。从根本上解决对苯二甲酸丙二醇酯类树脂作为工业塑料材料时的结晶化速度缓慢的严重缺陷,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。

1,3-PDO与脂族或芳族二酸或二酯缩聚制备无规聚三亚甲基醚酯,其用于生产热塑性弹性体。

由对苯二甲酰氯和1,3-PDO在“假高稀”条件下合成聚对苯二甲酸-1,3-丙二酯环状低聚物,环状低聚物的粘度低,可以通过反应注射成型、树脂传递模塑等工艺制备薄壁、精巧的制品,在工程塑料的生产方面具有重要的意义。

4.2 生物、医药领域用1,3-丙二醇

(TMP)的酯类可用于合成高级润滑油。

制药类生产企业对1,3-丙二醇(1,3-PDO)产品的关注和工业应用走在前列,但应用规模和整体影响还很小。在该领域中一些新的用途如用作医药中间体或生产结合脂质、生物降解材料、处理生物瓣膜等。

1,3-PDO经氧化可合成 3-羟基丙酸和丙二酸,再与尿素反应可合成环状碳酸酯,也正在开发。

D.F.霍尔罗宾等指出1,3-PDO有两个羟基,可连接不同的化合物。在用于治疗时,其中一个羟基可与带有两个或多个顺式或反式双键的C12-30脂肪酸衍生形成的酰基或脂肪醇基,另一个羟基可与上述相同或不同的酰基或脂肪醇基、或任何其它营养物、药物或其它生物活性基团相连,此类化合物可广泛应用于治疗多种疾病。

王文一等报道1,3-PDO在结合脂质中使用作为化学联接剂。

以1,3-PDO作化学联接剂主要基于以下两点原因:

(1)结构优势:丙三醇和1,3-PDO都可作为制备结合脂质的连接剂,但1,3-PDO优于丙三醇。丙三醇中由于2位羟基的存在,1,3位-OH是前手性的,并且相邻酰基易发电酰基转移作用,这都使得合成高配位化学和立体化学纯度的甘三酯变得困难。而1,3-PDO就避免了这些问题,可以较为容易地合成高纯脂质。

(2)生理活性效果:因为1,3-PDO有与甘油非常类似的结构,在生物体中酯的水解不会受到严重影响,保证了生理活性。

PDO-反丁烯二酰氯缩聚[Polypropylene unlarate,PPF]是近年来国外研究开发的一种生物可降解材料,因其具有良好的塑彤性、可控制的降解速度及机械性能等特点而颇受瞩目。在骨缺损修复治疗、组织工程和药物控制释放等研完领域有很大的应用价值。

生物瓣的耐久性欠佳,是其临床应用的主要障碍,其中钙化是临床生物瓣衰坏的重要原因,严重影响其临床使用寿命。戊二醛处理的牛心包经混合醇改性后具有:⑴抗钙化能力强;⑵免疫反应低;⑶机械强度好的特性,且混合醇取材方便、毒性低。1,3-PDO与醛基形成的六元环比1,2-PDO形成的五元环结构要稳定,抗钙化效果更好。

4.3 油墨用1,3-丙二醇

1,3-PDO和低分子量聚合乙二醇或相关化合物或多元醇/烯化氧缩合物的特定共溶剂混合物为含有不容性颜料分散液的含水油墨组合物提供了一种优化了各种性能的极好掺混物。这些组合物在稳定性、光密度、粘度、打印特性以及打印机维修问题方面提供了极好的性能。

4.4 涂料用1,3-丙二醇

以l,3-PDO为原料合成油漆,可把弹性和硬度有机地结合起来,使其用途更加广泛,如用作蛇形管外层涂料、罐头油漆和粉未喷涂材料等。它所具有的优良性质目前只有用相当昂贵的l,6-己二醇才能达到。

基于1,3-PDO的羧基官能聚酯环氧树脂粉末涂料,环氧树脂为交联剂,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。

1,3-PDO在涂料中也用作助成膜助剂。为达到施工的要求常在乳胶漆中加入助成膜助剂,改变涂料的最低成膜温度,从而形成光滑无孔的涂膜。随着1,3-PDO和Texanol用量的增加,涂膜的硬度呈下降的趋势,而干燥时间也随之延长,因为1,3-PDO的存在增大了乳胶粒子在水分散体系中的溶解度,Texanol软化了乳胶粒子,使乳胶粒子在成膜时更容易发生形变,所以涂膜硬度下降,在检测时表现为硬度下降和干燥时间延长。

4.5 防冻液、抗冻剂用1,3-丙二醇

在低温保护剂中,线性多元醇和水分子之间有较强的氢键作用,降低了形成冰晶所需要的相变驱动力。1,3-PDO 分子中两个羟基不相邻,大大减少了保护剂之间和保护剂本身键合的概率,使羟基有更多的机会与水分子的氢键键合形成束缚水。可广泛应用于抗冻液和动植物细胞冷冻保存。

基于 1,3-PDO 且含有唑类衍生物的燃料电池冷却系统用冷却剂,添加唑类衍生物后可以显著增加低电导率的持续时间,延长燃料电池驱动装置中两次更换冷却剂之间的时间间隔。这对于机动车辆领域特别有利。

4.6 1,3-丙二醇在日用化学品领域的应用

作为润肤剂与保湿剂的二元醇,在个人护理用品中起着重要的增强作用。它作为载体溶剂将广泛应用于洁肤剂、洁肤乳、香水、祛臭剂与化妆品等用品中。

李新明、郝健用1,3-PDO等配中药制作的祛斑美容霜能使色素沉着、黄褐斑、暗疮完全消失,具有良好的防日晒、抗炎等保护皮肤的功效,能促进皮肤新陈代谢,具有防止皮肤干燥粗糙、延缓皮肤衰老的作用。

1,3-PDO在洗涤剂的应用前景广阔,但现在相关报道并不多。在生产透明香皂的新工艺中用1,3-PDO取代传统工艺所用的乙醇做溶剂,可以使生产周期大为缩短,提高生产效率。

缩醛具有比其母体醛更柔和的香气及更好的定香作用,因此深受食品、化妆品工业的重视。β-卤代缩醛不仅具有缩醛类香料所具有的令人愉快的香味,而且由β-卤代1,3-二恶烷制备的格氏试剂的热稳性定性较好,因此近期来,β-卤代缩醛类化合物不仅作为烃化剂,并且作为格氏试剂的制备物而得到广泛应用。在对甲苯磺酸催化下,肉桂醛、巴豆醛等α,β-不饱和醛与1,3-PDO作用合成了环状β-卤代缩醛类化合物。

4.7 1,3-丙二醇的其它用途

聚三亚甲基醚二醇(PO3G)在热塑性弹性体以及其他领域中的应用已见诸于许多专利中。广泛应用于润滑剂、化妆品、医药等的原料,与工业中重要的聚醚二醇如聚乙二醇、聚(1,2-PDO)、环氧乙烷/环氧丙烷共聚多元醇等相比,这类聚三亚甲基醚二醇具有伯羟基并具有低熔点和高柔韧性。

氯乙酸二元醇双酯,由于酯中的氯具有较好的反应活性,它们可广泛地作为有机合成中间体使用,如可用于合成表面活性剂、新型聚合物、冠醚环芳烃等。以氯化镁为催化剂,苯为带水剂,用氯乙酸与1,3-PDO在回流温度下反应4 h,可合成氯乙酸1,3-PDO双酯。

第五章:1,3-丙二醇的市场消费分析与预测

5.1 1,3-丙二醇的市场消费分析

1,3-丙二醇是一种无色、无味的液体有机化工原料,广泛应用于有机合成领域,可以作为聚酯、聚醚和聚氨酯的重要单体原料,这类聚合物具有生物可降解性等许多其它二元醇合成塑料所不具有的优良性质,因而1,3-丙二醇在有机合成领域的应用正日益增加。

我国1,3-丙二醇市场需求主要集中在制药、纺织纤维行业、化工领域以及科研单位。

据有关部门估计,2005年我国化纤地毯,需各种化纤原料70~90万吨,若5%的化纤地毯原料以PTT来代替,约需PTT3.5~4.5万吨,折1,3-丙二醇的需求量为1.3~1.6万吨。

我国是最大的聚酯生产国,也是最大的聚酯消费国,大部份原料长期依赖进口,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。近几年我国1,3-丙二醇产、供、需情况见表5.1和图5.1。

表5.1 2003—2009年我国1,3-丙二醇产、供、需情况表

单位:吨/年

年份 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

产能 1000 2500 2550 10050 11050 11050 13050

......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版

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图5.1 2003—2009年我国1,3-丙二醇产、供、需增长图

单位:吨/年

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5.2 1,3-丙二醇的市场消费预测

5.2.1 PTT市场

1,3-丙二醇与对苯二甲酸合成聚酯(聚对苯二甲酸丙二酯)简称PTT。1,3-丙二醇是合成PTT聚酯不可替代的原料。PTT具有良好的染色性、生物可降解性、抗污性、具有和尼龙相同的韧性、回弹性及抗紫外线等。此外PTT纤维耐磨、吸水性低、低静电等优点,可在地毯领域替代尼龙。PTT纤维的应用领域将主要是对传统纤维材料(PET、PBT 、PA6 、PA66)的升级换代。这一变化导致国际市场上对1,3-丙二醇需求逐年升温。其发展价值是,将要成为一大类的基础材料并面对一个几百万吨级的需求市场。以应用最广的二元醇-乙二醇(合成PET的原料)为例,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》而2006年全世界仅有几家公司生产1,3-丙二醇,年产量不足20万吨。

我国是聚酯生产大国,但聚酯原料约一半依靠进口。......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版。

5.2.2 医药市场

1,3-丙二醇可用于医药中间体的合成,例如,合成1,3-二溴丙烷、3-溴-1-丙醇、1,3-二氯丙烷和作为医药产品的碳链延伸剂,其中大部分产品用于出口,我国市场容量在500吨~1000吨之间。医药中间体生产企业试用我们的产品后认为,我公司生产的1,3-丙二醇质量等同于国外产品标准。

5.2.3 其他市场

1,3-丙二醇还可用于制备其它不饱和聚酯,如聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)和共聚聚酯;此外,还可用于制备新型聚氨酯树脂、乳化剂以及制造性能优良的无纺布、膜工程塑料、家庭装饰料、垫衬料等。

由于1,3-丙二醇价格高限制了市场消费,我们预计2010年我国1,3-丙二醇消费量在35000吨左右,2010~2015年我国1,3-丙二醇供需平衡预测见下表。

表5.2 2009~2015年我国1,3-丙二醇供需预测表

单位:吨/年

年份 2009 2010 2011 2012 2015

产能 13050 13050 35000 50000 100000

产量 8000 10000

预计消费量 30000 35000 38000 42000 60000

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第六章:1,3-丙二醇进出口统计分析

6.1 1,3-丙二醇进出口统计

我国1,3-丙二醇没有单独税则号,进出口包含在海关编码为:29053200的丙二醇内(包括1,2-丙二醇和1,3-丙二醇,主要是1,2-丙二醇),表6.1为近几年我国丙二醇进出口的数量统计。

表6.1 2002--2010年8月我国丙二醇进出口状况表

单位:吨/年

年份 进口量 出口量 净进口量

2002 78901.308 376.020 78525.288

2003 83666.819 1205.663 82461.156

2004 107167.061 2083.577 105083.484

2005 77461.137 12303.517 65157.620

2006 71461.097 24482.184 46978.913

......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版

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图6.1 2002--2010年8月我国丙二醇进出口比较图

单位:吨/年

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6.2 1,3-丙二醇进出口分析与预测

我国1,3-丙二醇没有单独税则号,所以具体的进出口量还无法查到。

根据我们的调查,近几年我国1,3-丙二醇主要依赖进口,进口主要来自日本、德国和美国。

随着我国技术的成熟,生产装置的投产,预计今后几年我国1,3-丙二醇的进口量会逐年减少。

第七章:1,3-丙二醇市场价格及价格分析

7.1 1,3-丙二醇市场价格

表7.1 2003--2010年10月国内1,3-丙二醇市场报价表

单位:吨/年

规格 价格 产地 日期 单位名称

99.90% 65000 日/德 2003-3-19 上海富蔗化工有限公司

99.9% 59000 日/德 2004-6-22 上海圣宇化工有限公司

原装 40000 日/德 2006-02-06 上海富蔗化工有限公司

99.9 35000 辰能生物 2006-4-4 黑龙江辰能生物工程有限公司

......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版

99.9% 42000 美国壳牌 2006-10-20 溧阳市南方化工物资有限公司

99% 50000 2006-10-31 邹平铭兴化工有限公司

99.9% 30200 日/德 2006-11-3 广东湛宝化工工贸有限公司

99.9% 41800 德国 2006-11-11 中山好多多化工有限公司

99.9% 30500 日/德 2006-11-24 天津市雅康化工贸易有限公司

原装 40000 日/德 2006-11-29 上海峰鹤化工有限公司

99.5% 40000 美国壳牌 2006-11-29 溧阳市南方化工物资有限公司

原装 40000 日/德 2006-12-11 上海富蔗化工有限公司

99.7 42000 德 2006-12-15 江苏华宇化工有限公司

99.9% 30799 日/德 2006-12-27 广西鸿祥化工有限公司

......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版

99% 45000 进口/国产 2007-04-10 上海陵尔化工有限公司

99% 50000 铭兴化工 2007-4-11 山东邹平铭兴化工有限公司

99% 50000 2007-4-11 邹平铭兴化工有限公司

30500 进口 2007-11-04 天津外环塑胶化工有限公司

99.9% 32000 日/德 2008-02-26 余姚市合昌塑化有限公司

99.9% 30500 日/德 2008-03-24 天津雅康塑胶化工贸易有限公司

99% 50000 山东邹平 2008-08-21 邹平铭兴化工有限公司

99.5% 25500 进口 2008-08-24 沈阳市世茂化工贸易有限公司

99.5% 25500 进口 2008-09-09 广州市科龙化工贸易有限公司

99.5% 45000 壳牌 2008-09-12 上海昊化化工有限公司

99.9% 45000 进口 2008-09-17 淮安和元化工有限公司

99.9% 36500 美国壳牌 2008-09-28 上海中村化工

99.9% 30500 日/德 2008-10-05 上海胶广塑料化工贸易有限公司

99% 50000 铭兴化工 2008/11/5 邹平铭兴化工有限公司

30000 2009/3/24 杭州若宇化工贸易有限公司

≥99.5% 32000 2009/4/14 武汉市永佳化工贸易有限公司

99% 30000 进口 2009/6/5 广州市环太化工贸易有限公司

29000 日/德 2009/6/12 上海新河化工有限公司

99% 46000 铭兴 2009/6/22 邹平铭兴化工有限公司

99% 29600 日/德 2009/7/1 广州市宝成化工原料有限公司

99.9 30000 进口 2009/7/23 上海彼得化工贸易有限公司

99% 30000 日/德 2009/8/29 广州市鸿丰化工原料有限公司

99.5% 34000 进口 2009/10/15 南京东方明珠化工有限公司

28500 2010/3/20 怡丰化工有限公司

.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

99% 41000 美国 2010/4/22 上海聚豪精细化工有限公司

99.9% 30300 日/德 2010/5/27 益华集团化工商贸有限公司

99% 60000 铭兴 2010/6/23 山东省邹平县城黛溪三路428号

99% 43000 铭兴 2010/8/3 山东邹平铭兴化工有限公司

99.9 33000 进口 2010/8/25 南京凯达化工有限公司

99.9% 45000 铭兴化工 2010/10/9 山东邹平铭兴化工有限公司

≥99% 55000 日/德 2010/10/12 上海富蔗化工有限公司

99% 45100 陶氏/壳牌 2010/10/18 上海贝合化工有限公司

99% 41000 美国壳牌 2010/10/18 上海聚豪精细化工有限公司

99% 50000 邹平铭兴 2010/10/18 山东邹平矿业集团

以上为企业自报,仅供参考

表7.2 辰能生物工程有限公司1,3-丙二醇产品报价表

单位:吨/年

含量 单位 价格

99.9% 500ml 740元

100ml 220元

5ml 40元

99.6% 500ml 690元

100ml 200元

5 ml 24元

99.0% 500ml 640元

100ml 180元

5 ml 16元

以上为企业自报,仅供参考

7.2 1,3-丙二醇市场价格分析与预测

1,3-丙二醇的商品市场目前主要由德国Degussa公司、美国壳牌公司和美国杜邦公司垄断。

1990年初,全球1,3-丙二醇生产能力小,售价30美元/kg。1991年全球产量为100吨,市场份额远不及乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇等其它二醇。

1997年产量增加到1.2万吨,价格降至3~5美元/kg。

到2001年世界生产能力进一步扩大,价格仍然维持在3~5美元/kg。

近几年,1,3-丙二醇的产量进一步提高,但价格变化不会太大,估计至少不低于2美元/kg。由此可见,1,3-丙二醇的市场前景是非常诱人的,1,3-丙二醇作为PTT的单体,已展示出极为广泛的市场潜力,已经在地毯、织物、 纺布、薄膜和热塑性工程材料方面展示了良好的应用前景。

PTT的更多新功能正在开发,目前国际上PTT已开始工业化,各大公司投入很大力量竞先开发1,3-丙二醇的工业化生产技术,1,3-丙二醇将成为新一代合成纤维和热塑性工程塑料的主要原料,有逐渐取代乙二醇和1,2-丙二醇的趋势。

2006年国内1,3-丙二醇的市场价格为纤维级4~6万元/吨,工业级为2.5~4万元/吨。2006年黑龙江辰能生物工程有限公司报价在3~3.5万元/吨。

2007年初国际市场上工业级1,3-丙二醇每吨4~5万元,且有价无货,若加工成医药中间体使用,每吨最高可达20万元。

2008年上半年国内1,3-丙二醇的市场价格为纤维级6万元/吨,工业级为4.5万元/吨,试剂级达250元/公斤。9月后受全球金融危机的影响有所下跌,但跌幅不大。

近两年我国市场1,3-丙二醇价格变化不大,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。近几年从德国进口的1,3-丙二醇含量≥99.5%,无色透明,价格高达6万元/吨。

综上所述,预计今后几年1,3-丙二醇的市场价格还会上涨。

第八章:1,3-丙二醇拟建和在建项目

由于看好1,3-丙二醇市场前景,国内不少企业在积极开发1,3-丙二醇项目,主要是上海石化股份有限公司、黑龙江辰能生物工程有限公司、河南天冠集团公司、福建圣达生物科技有限公司、柳州化学工业集团有限公司、张家港华美生物材料有限公司、南京化学工业有限公司等。此外,吉林市招商局、蚌埠市招商局、黑龙江友谊甘油厂、鞍山市高新区管委会招商局、泰兴经济开发区、青岛琅琊台集团等也提出1,3-丙二醇项目进行招商引资,但大部分尚未成功。

表8.1 1,3-丙二醇拟建和在建项目统计表

单位:万吨/年

......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版

2007年3月30日上午,由天冠集团和印尼三宝麟生物化工有限责任公司合资兴建的天冠三宝麟生物化工有限责任公司项目揭牌暨奠基仪式在南阳市隆重举行。该公司注册资金26800万元,天冠集团和印尼三宝麟集团分别占55%和45%的股权,共同建设开发生物质化工产品。该项目总投资7.6亿元,以玉米为原料,生产丁醇、1,3-丙二醇等生物质化工原料。该项目是国家发改委确立的全国3个生物质化工重点示范项目之一,同时被列为我省产业结构优化升级重点支持项目。预计项目建设周期两年,2009年上半年建成投产,目前还没有投产消息。

安徽立兴化工有限公司从2002年开始同东南大学、南京大学等科研单位进行合作,对1,3-丙二醇的合成方法进行实验室研究,条件成熟后进行中试生产。于2004年3月24日召开了“生物发酵法制备1,3-丙二醇”项目鉴定会。与会专家认定该项目技术和产品的定位符合当今工业生物技术发展和绿色化学需要的大趋势,本项目技术已具备工业化开发条件。现正计划年产万吨级的生产装置。

福建圣达生物科技有限公司2007年1月25日从.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》以230万元购得生物发酵法1,3-丙二醇产业化生产技术,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。目前,该项目被列为福建省2009年省预备重点项目。该项目第一期计划在2年时间内,建成年产2000吨1,3丙二醇和500吨2,3-丁二醇(副产品)生产线。5年内(第二期)将达到年生产20000吨1,3丙二醇和5000吨2,3丁二醇的能力。目前,项目已投入1400万元,完成在福建建瓯市房村五里牌工业区内征地、平地、规划、地勘、立项,并通过有关环境、消防、安全等开工前的各项论证和工程设计、部份设备选型、部份设备定购等工作。

黑龙江辰能生物工程有限公司是辰能投资集团全资子公司,是承担国家高技术产业示范工程二步耦连生物发酵法生产1,3-丙二醇的项目公司。公司与清华大学合作,先后完成了1,3-丙二醇技术的中试和工业化放大试验。2008年公司投资6,742万元,在哈尔滨市利民开发区开始项目建设, 2009年11月份完成全部建设工程,同年完成生产调试,为万吨产业级规模的实施奠定了一个良好的基础。该项目一期工程于2009年11月在哈尔滨市利民开发区完成年产1,000吨1,3-丙二醇国家高技术产业化示范工程项目建设,经过生产调试和技术提升,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》。

柳州化学工业集团有限公司1万吨/年发酵法1,3-丙二醇项目环境影响评价2008年9月就第二次公众参与公告,项目拟建在鹿寨县鹿寨镇工业集中区内。原本预计项目2009年第一季度启动,目前没有投产消息。

张家港华美生物材料有限公司5万吨/年生物法1,3-丙二醇项目环评第一次公示于2010年1月底。张家港华美生物材料有限公司由张家港市景荣化学工业有限公司和益阳海纳百川生物材料有限公司发起成立。该项目拟采用生物发酵法生产工艺,以生物柴油副产物甘油为原料,分两期投资建设年产5万吨1,3-丙二醇工业化生产装置,其中计划一期投资7464万元,年产1万吨1,3-丙二醇;二期投资29329万元,年产4万吨1,3-丙二醇。

吉林经济技术开发区经济技术开发总公司招商拟建年产30万吨1,3-丙二醇,年可转化玉米50万吨。该项目分三期建设:一期建设年产5万吨 1,3-丙二醇项目,......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版

第九章:1,3-丙二醇项目投资分析

第二章表2.2列出了环氧乙烷法,丙烯醛水合法和生物技术法的优缺点。美国SRI的高级顾问Eugeue Moore认为2种化学合成路线的竞争能力可根据总生产成本考虑。Dupont-Degussa路线以工业丙烯为起始原料稍比环氧乙烷法便宜,然而考虑到丙烯转化为丙烯醛所需的工艺装置成本,该路线的总生产成本比环氧乙烷路线高50%。此外,美国Shell公司的philip Dalton称,环氧乙烷法以合成气和乙烯为原料,与丙烯路线相比可降低原料成本10%~14%。

据美国化学系统公司估算,在2.5万t/a规模生产装置上用生物技术法生产1,3-丙二醇的总成本为1468美元/t(约合人民币1.25万元),稍低于现有化学技术制法,而德国某研究机构给工业界提供的年产1万t/a规模的1,3-丙二醇装置生产的可行性报告,总投资4660万马克(约合人民币2.33亿元),产品成本2947马克/t(约合人民币1.47万元/t)。瞿国华也比较了几种1,3-丙二醇生产方法与经济性,.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

投资比较:

环氧乙烷法投资:8440万美元

丙烯醛水合法投资:6270万美元(不包括丙烯醛制造部分)

成本比较:

环氧乙烷法生产成本:1742美元/t

丙烯醛水合法生产成本:......参见六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》完整版

表9.1 1,3-丙二醇不同方法的生产成本估算表

生产方法 装置规模/(万t·a-1) 生产成本/(美元·t-1)

环氧乙烷法 2.268 1742

丙烯醛水合法 2.268 1966

甘油生物法 2.5 1453

葡萄糖生物法 2.5 1222

第十章:结论与建议

目前我国1,3-丙二醇装置能力约1.3万吨,近几年的需求量在2.5~3万吨/年,主要依靠进口,而国内对1,3-丙二醇的长远需求将超过10万吨/年,国内市场存在很大的缺口,所以1,3-丙二醇产品发展潜力非常巨大。

制约我国1,3-丙二醇发展的除技术因素外,当前价格较高也限制它的用途, 现在国内开发的生物发酵法生产工艺有望解决这些问题。生物法1,3-丙二醇项目被列入2009年国家发改委发布《纺织工业调整和振兴规划》和发改委编制的《生物产业发展“十一五”规划》,即使不替代其它二醇的市场份额,也可使PTT的生产研究与国外站在同一起跑线上。作为本世纪最有希望的单体,国内应该有更多研发投入,抢占更多的制高点,其优良的性能是其获得进一步发展的保证。随着工艺路线的进一步发展,1,3-丙二醇成本降低,将为1,3-丙二醇的利用开拓广阔的前景。

第十一章:1,3-丙二醇相关资料(附件)

11.1 部分1,3-丙二醇供应商目录

公司名称: 邹平铭兴化工有限公司

联系电话: 0543-4354083

联系传真: 0543-4351850

公司名称: 黑龙江辰能生物工程有限公司

联系电话: 0451-82876288

联系传真: 0451-82876288

公司名称: 安徽立兴化工有限公司

联系电话: 国内业务:0563-8165518,8152608国际业务:8163717,8152601,8152626

联系传真: 0563-8167310

公司名称: 济南泽溢科技有限公司

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联系传真: +86-531-82352089

公司名称: 上海嘉辰化工有限公司

联系电话: 021-66080956 66080896 66080897

联系传真: 021-66080957

公司名称: 上海陵尔化工有限公司

联系电话: 021-66312990 66312991

联系传真: 021-61638299

11.2 参考文献目录

[1] 李吉春,赵旭涛. 1,3-丙二醇的合成方法及技术进展[J]中国化工信息,2005/09

[2] 李吉春,赵旭涛.1,3-丙二醇合成技术进展概述[J]中国化工信息,2005/09

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[4] 白雪峰.1,3-丙二醇的生产技术[J]现代化工,2003(6)

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[11] 黄志华,杜晨宇,张延平,曹竹安等. 1,3-丙二醇合成工艺的研究进展[J]三明学院学报,2006年6月

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[21] 王剑峰,修志龙等.克雷伯氏菌微氧发酵生产1,3-丙二醇的研究[J]现代化工,2001,5(21).

[22] 修志龙.微生物发酵法生产1,3-丙二醇的研究进展[J]微生物通报2000,4(27):300-302.

[23] 张健等.以葡萄糖为辅助底物发酵生产1,3-丙二醇的研究[J]现代化工.2002,6(22)

[24] 国际1,3-丙二醇生产技术及垄断概况

[25] 国内外丙二醇显示出其强劲发展后劲

[26] 海关统计资料

[27] 中国化工产品目录 2005年

[28] 六鉴化工咨询中心资料汇编

[29] 化工产品手册[M].北京:化学工业出版社.

[30] 葛斌,李俊峰. 生物法制备1,3-丙二醇的研究进展[J] 化工科技市场,2009年3月

[31] 毕生雷等. 1,3-丙二醇的生产和市场分析[J] 河南化工,2009年第26卷

[32] 牟晓佳等. 甘油发酵生产1,3-丙二醇工艺的技术经济性分析[J] 过程工程学报,2009年10月

[33] 孟翠敏,田华. 1,3-丙二醇的生产技术[J] 天津化工,2008年1月

[34] 陈庆岭,李星云. 1,3l-丙二醇研发状况及工业化展望[J] 化工中间体,2009年第07期

法律申明:

本报告为上海六鉴投资顾问有限公司组织制作,报告中的文字,图片,表格均受到中国法律知识产权相关条例的版权保护。没有经过本公司的书面授权许可,任何组织和个人,不得使用本报告中的信息用于其他商业目的。本报告中部分文字和数据采集于公开信息,所有权为原作者。没有经过原作者和本公司的许可,任何组织和个人,不得使用本报告中的信息用于其他商业目的。

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6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》

报 告 摘 要

1,3-丙二醇(1,3-Propanediol,简称1,3-PDO,化学式为:CH2OHCH2CH2OH),是一种重要的有机化工原料,主要应用于油墨、涂料、化妆品、制药、防冻剂等行业,它最重要的用途是作为聚酯、聚醚和聚亚氨酯的单体。由它合成的聚酯有独特的性质和优异的性能,而且可以使聚酯塑料具有易于自然循环的可生物降解特性。

近年来,作为重要的有机合成原料和中间体,因其独特性能以及广泛的用途成为研究开发的热点。

6chem《1,3-丙二醇技术与市场调研报告》将通过对1,3-丙二醇国家相关产业政策环境、1,3-丙二醇技术发展情况,1,3-丙二醇消费前景、1,3-丙二醇供需状况以及国外1,3-丙二醇供需状况等几大部分的数据研究来探求1,3-丙二醇行业未来的发展前景。通过多方面多角度的专业研究力图回答如下几个业内人士非常关注的几个问题:

1、1,3-丙二醇的技术发展趋势如何?

2、1,3-丙二醇的需求现状如何?1,3-丙二醇增长潜力有多大?

3、1,3-丙二醇生产现状如何?增长潜力如何?

4、1,3-丙二醇的进出口情况如何?

5、1,3-丙二醇的销售状况,销售渠道如何?

6、1,3-丙二醇行业发展趋势分析预测?

7、1,3-丙二醇投资机会与投资风险分析预测

8、1,3-丙二醇项目投资动态与投资建议?

通过阅读六鉴网《1,3-丙二醇技术与市场调研报告(2010)》,可以使得业内相关人士对1,3-丙二醇整个产业的发展有全面的深入的把握,从而能够更加准确地做出相应的投资决策。

1,3-丙二醇技术与市场调研报告

2010年10月19日

研究机构:中国化工投资网 六鉴网 上海六鉴投资顾问有限公司 电话:(021)136-7189-5866

联系地址:上海市三新北路900弄泰晤士小镇649号202室 传真:(021)51875317

网址: www.investchem.cn www.6chem.com 邮箱:[email protected] 邮编:201620

目 录

第一章:1,3-丙二醇的概况 5

1.1 1,3-丙二醇的基本概况 5

1.2 1,3-丙二醇的理化性质 6

1.3 1,3-丙二醇的包装、贮存及运输等 6

第二章:1,3-丙二醇的合成工艺及进展 7

2.1 1,3-丙二醇化学法合成技术及进展 7

2.1.1 丙烯醛水合法 7

2.1.2 环氧乙烷羰基化法 10

2.1.3 甲醛乙醛缩合制备1,3-丙二醇 11

2.1.4 乙烯经Prins反应合成1,3-丙二醇 11

2.1.5 以甘油为原料通过化学反应制备1,3-丙二醇 12

2.1.6 由3-HPA一步加氢合成1,3-丙二醇 12

2.2 1,3-丙二醇生物法合成研究及进展 13

2.2.1 补料批式发酵 13

2.2.2 连续发酵 14

2.2.3 两段法发酵工艺 14

2.2.4 双底物发酵培养 15

2.2.5 微好氧发酵工艺 16

2.2.6 反应分离耦合发酵 17

2.2.7 以甘油为原料的微生物发酵工艺 18

2.2.8 以葡萄糖为原料的微生物发酵工艺 19

2.3 1,3-丙二醇合成工艺比较 21

2.4 1,3-丙二醇合成工艺选择 22

2.5 1,3-丙二醇的质量指标 24

第三章:1,3-丙二醇的生产现状与生产企业 25

3.1 国外1,3-丙二醇生产现状与分析 25

3.2 国内1,3-丙二醇生产现状与分析 29

3.3 国内主要1,3-丙二醇生产企业产能产量统计 31

3.4 国内1,3-丙二醇生产企业介绍 32

第四章:1,3-丙二醇的应用领域及开发 34

4.1 聚酯生产用1,3-丙二醇 34

4.1.1 PTT生产用1,3-丙二醇 34

4.1.2 聚氨酯生产用1,3-丙二醇 35

4.1.3 聚萘二甲酸 PDO 酯(PTN)用1,3-丙二醇 36

4.1.4 聚酯薄膜用1,3-丙二醇 36

4.1.5 聚酯增塑剂用1,3-丙二醇 37

4.1.6 其它1,3-丙二醇聚酯用途 37

4.2 生物、医药领域用1,3-丙二醇 38

4.3 油墨用1,3-丙二醇 39

4.4 涂料用1,3-丙二醇 39

4.5 防冻液、抗冻剂用1,3-丙二醇 40

4.6 1,3-丙二醇在日用化学品领域的应用 40

4.7 1,3-丙二醇的其它用途 41

第五章:1,3-丙二醇的市场消费分析与预测 42

5.1 1,3-丙二醇的市场消费分析 42

5.2 1,3-丙二醇的市场消费预测 43

5.2.1 PTT市场 43

5.2.2 医药市场 44

5.2.3 其他市场 44

第六章:1,3-丙二醇进出口统计分析 45

6.1 1,3-丙二醇进出口统计 45

6.2 1,3-丙二醇进出口分析与预测 46

第七章:1,3-丙二醇市场价格及价格分析 47

7.1 1,3-丙二醇市场价格 47

7.2 1,3-丙二醇市场价格分析与预测 50

第八章:1,3-丙二醇拟建和在建项目 51

第九章:1,3-丙二醇项目投资分析 54

第十章:结论与建议 56

第十一章:1,3-丙二醇相关资料(附件) 57

11.1 部分1,3-丙二醇供应商目录 57

11.2 参考文献目录 58

法律申明: 60

表格及图例(24个)

图1.1 1,3-丙二醇的结构图 5

表1.1 1,3-丙二醇理化性质表 6

图2.1 丙烯醛法合成1,3-丙二醇工艺流程 9

图2.2 环氧乙烷羰基化法合成1,3-丙二醇工艺流程 11

图2.3 玉米发酵制法合成1,3-丙二醇工艺流程 15

表2.1 野生菌株发酵合成1,3-丙二醇工艺研究和发酵水平现状 18

表2.2 1,3-丙二醇生产路线比较表 22

表2.3 1,3-丙二醇的质量指标(1) 24

表2.4 1,3-丙二醇的质量指标(2) 24

表3.1 目前国外1,3-丙二醇主要生产企业及产能情况表 28

表3.2 1997—2009年国外1,3-丙二醇主要生产企业产能情况表 28

图3.1 1997—2009年国外1,3-丙二醇主要生产企业产能增长图 29

表3.3 2003—2009年我国1,3-丙二醇产能产量情况表 31

图3.2 2003—2009年我国1,3-丙二醇产能产量增长图 31

表3.4 目前我国1,3-丙二醇生产企业及产能情况表 32

表5.1 2003—2009年我国1,3-丙二醇产、供、需情况表 43

图5.1 2003—2009年我国1,3-丙二醇产、供、需增长图 44

表5.2 2009~2015年我国1,3-丙二醇供需预测表 45

表6.1 2002--2010年8月我国丙二醇进出口状况表 46

图6.1 2002--2010年8月我国丙二醇进出口比较图 47

表7.1 2003--2010年10月国内1,3-丙二醇市场报价表 48

表7.2 辰能生物工程有限公司1,3-丙二醇产品报价表 50

表8.1 1,3-丙二醇拟建和在建项目统计表 52

表9.1 1,3-丙二醇不同方法的生产成本估算表 56

.....摘自6chem.com《醋酐技术与市场调研报告(2022)》返回搜狐,查看更多



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