崔怀松(南京化学工业有限公司 江苏省南京市 210000)
RT培司(4-氨基二苯胺)主要用于生产对苯二胺类防老剂IPPD和6PPD,可以说对苯二胺类防老剂的市场就是对氨基二苯胺的市场。6PPD具有优良的抗氧、抗臭氧、抗各自龟裂,对铜锰等有害金属有较强的抑制作用,适用于各类合成橡胶和天然橡胶。根据国内对苯二胺类防老剂的需求量来推算,预计2012年国内对氨基二苯胺的消耗量约为15万吨左右,而国内现有实际生产能力在13万吨左右,从而使得近年来该产品在市场上供不应求。
目前全球橡胶助剂供求基本稳定,全球橡胶助剂需求稳定增长,年均增长率约为4-5%,其中欧美发达国家和地区约为1-2%左右,而亚洲地区增长率高达8-10%。世界橡胶消耗量2009年为2305万吨。全球橡胶助剂年消耗量约为120万吨左右,其中防老剂47万吨。2010年世界橡胶消耗量为2461万吨。全球橡胶助剂年消耗量约为128万吨左右,其中防老剂50万吨,2011年世界橡胶消耗量为2570万吨。全球橡胶助剂年消耗量约为134万吨左右,其中防老剂52.5万吨。
橡胶消耗量是一个国家橡胶工业发展的标志,自“八五“以来我国橡胶消耗量的递增速度均在8%左右,而世界范围内耗胶量的平均增长为2~3%。2011年我国橡胶消耗690万吨,同比增长6.98%;其中,天然胶320万吨,合成胶370万吨。 汽车与轮胎产量持续快速增长拉动了我国橡胶助剂的市场需求。防老剂6PPD的市场有赖于橡胶工业的发展,目前市场上防老剂用量最大的是对苯二胺类防老剂,特别是6PPD。据不完全统计,在轮胎制造胺类防老剂中,对苯二胺类防老剂要占到80%以上,而RT培司(对-氨基二苯胺)则是制备防老剂6PPD的重要中间体。据资料统计,我国防老剂6PPD在2003年的产量是0.95万吨,2004年的产量是1.88万吨,2005年的产量是2.37万吨,2006年的产量是3.63万吨,2007年的产量是5.06万吨,2009的产量是7.69万吨,2010的产量是11.5万吨,这和我国橡胶工业的发展速度相一致,2009-2010年国内橡胶防老剂企业再次掀起扩建的热潮,而且这次扩建的规模更大、工艺技术进步也更大,重点体现在 RT培司装置的扩建和新建,工艺路线全部采用了硝基苯、苯胺工艺。
目前世界上合成 RT培司的工艺路线主要有甲酰苯胺法和硝基苯法。目前对氨基二苯胺用于工业化的主要四种:苯胺法、二苯胺法、甲酰苯胺法和硝基苯法。
苯胺法:又称直接缩合法,以对硝基氯化苯和苯胺为原料,在催化剂和缚酸剂的存在下直接缩合生成4一硝基二苯胺,然后经催化加氢还原制得RT培司。催化剂采用铜的化合物,尤以Cu O为佳。缚酸剂选用碳酸钾,反应温度为190~210℃[1],常压,反应过程需不断除去生成的水,过程简单,成本低,但是反应温度高、副反应多、产品质量差,目前极少数企业采用该法生产,如德国朗盛公司。
二苯胺法:主要以二苯胺为原料,在无机酸存在下,于有机溶剂中用亚硝酸盐进行亚硝化,得到N-亚硝基二苯胺,再用无水氯化氢进行重排成4-亚硝基二苯胺盐酸盐,用碱中和后生成4-亚硝基二苯胺,最后还原即得4-氨基二苯胺。该法工艺流程简单,反应条件温和,有大量难以处理的废水,且原料成本较高。国外多家企业采用该路线生产,如美国康普顿-尤尼罗伊尔公司,日本住友化学、大内新兴化学公司、俄罗斯氮联合体等。
甲酰苯胺法:苯胺先与甲酸反应生成甲酰苯胺,在缚酸剂碳酸钾存在下,直接与对硝基氯化苯缩合,得到N-甲酰基二苯胺,而后脱羰基生成4硝基二苯胺,再还原得到4-氨基二苯胺[2】。该法是目前国内外主要采用的路线之一,国内与国外技术差距在还原工序,国内一般采用硫化碱还原,而国外主要采用催化加氢还原。甲酰苯胺法反应条件苛刻,原料苯胺易氧化形成焦油等副产物,使产品的收率和质量不易得到保证,且缩合副产的氯化氢气体对设备亦有较大的腐蚀作用,环境污染亦很严重,生产成本高。
硝基苯法:目前国际上最新的工业化合成对氨基二苯胺工艺,是一种清洁绿色工艺,近年来发展迅速。硝基苯法生产4-氨基二苯胺是一条绿色生产工艺,其反应步骤少,由硝基苯和苯胺经过缩合反应生成4-硝基二苯胺,然后将缩合液加氢还原,再经蒸馏得到4-氨基二苯胺。同时由于其工艺中不含氯离子,故不仅三废的数量少,而且无难处理的含氯离子的废水;同时其工艺中不使用甲酸,对设备的耐腐蚀性能要求降低,减少设备维修费用。工艺所涉及的原料品种少,来源也容易,生产成本低。2010年前国内主要有山东圣奥化工股份有限公司。2010年以来,国内其它生产 RT培司的企业纷纷对老工艺进行改造,硝基苯法已成为近年来发展最为迅速的生产工艺。
橡胶助剂的发展给RT培司带来了良好的发展潜力与市场前景,但随着全球经济一体化逐渐深入,RT培司的机遇与挑战同在。在当前环境污染严重,生产工艺的绿色环保程度显得尤为重要,硝基苯法的低成本和绿色环保的特性使其成为未来RT生产的主要方向。
[1]粱诚.对氨基二苯胺合成工艺技术进展[J].杭州化工,2004,34(3):20—23.
[2]郭传顺,孙岳明,钟自强.对氨基二苯胺生产工艺研究及合成技术进展【J】J.聚合物与助剂,2006,(3):5-9.