芳香烃氨氧化技术在精细化工合成中的应用及发展

凌广轩，戚桂君

（1.沧州临港亚诺化工有限公司，河北沧州 061100；2.石家庄德诺商品检测技术服务有限公司，河北石家庄 050051）

芳香腈氰基作为工业化生产过程中的重要原料来源，因其具有独特的化学活性，经过加氢、水解及缩聚反应后，合成了精细化工产品，使得芳香烃氨氧化技术被广泛应用在农药、燃料等各种工业化行业。特别是近几年来，这种技术在国外的需求逐渐增长下，由芳香烃氨氧化技术而获得的芳香腈在国外成为了非常热门的原料。因此，不管是国内还是国外的很多学者，都对此投入大量的时间、精力去研究，使其能够得到更广泛的使用和发展。

1 芳香烃氨氧化技术的国内研究

二十世纪五十年代，芳香烃氨氧化技术就已经被我国研究人员纳入研究范围，也有企业对催化剂进行初步研究，制造出苯二甲腈工业生产设备，这一技术的实现使得芳香烃氨氧化技术得到了飞速发展和应用推广。芳香烃氨氧化主要指芳香烃在氨、催化剂的作用下，发生氧化反应，使得芳香烃转变成芳香腈。我国在二十世纪七十年代便开始对芳香烃氨氧化技术进行深入研究，不过由于国内技术能力的限制，只能对间苯二甲腈的氨氧化合成工艺和催化剂进行深入研究，此后在研究人员的不断努力下，我国研发出了细颗粒催化剂，经过流化床反应器的运用条件下，研发出具有一定生产规模的设备，使得我国的间苯二甲腈生产技术实现了飞跃般的 突破。

2 芳香烃氨氧化技术的优点及应用

2.1 芳香烃氨氧化技术的优点

芳香烃拥有对环境的污染极低、操作简单、安全性高的优点和特性，这就使得芳香烃氨氧化技术在精细化工合成应用中备受喜爱，具有极其广泛的应用和发展前景，大到化工产品或工业生产，小到日常生活中，芳香烃氨氧化技术备受人们的喜爱和认可，成为应用范围广，发展前景高的化工技术之一。

2.2 间苯二甲腈

间苯二甲腈是芳香腈中应用最多、发展潜能最高的化工产品，间苯二甲腈又称IPN。间苯二甲腈与氯气发生氯化反应之后，将产生一种特别高效的杀虫剂，也就是百菌灵。百菌灵在农业生产领域是比较常用的杀虫剂，应用极为广泛，作为一款杀毒剂、防霉剂，百菌灵与其他的杀毒剂有着很大的区别，百菌灵具有毒性低、杀毒效率高、残留物少的特点。此外，间苯二甲腈与氯气反应之后还会生成另一种化学物质，这种化学物质叫作四氯间苯二甲腈。四氯间苯二甲腈不仅被用于农业杀毒，还因广泛的实际用途加速了对间苯二甲腈的研发，使之在工业化生产中的地位逐步提高，加速了间苯二甲腈的工业化速度，因此，间苯二甲腈的生产规模已经达到了 16 000t/a，成为氨氧化反应技术的唯一技术。比如：具有代表性的三个公司，三菱瓦斯化学公司、日本的昭和电工公司，上海石化公司。这三个公司中，前两个分别采用流化床反应器工艺技术和固定床反应器工艺技术。而上海石化公司则根据研发出的NC-催化剂，应用于间苯二甲腈的生产工艺中，收益率超81%。

2.3 邻苯二甲腈

邻苯二甲腈在与氨氧化工艺技术应用中主要用于催化剂的研发，邻苯二甲腈也称之为OPN。邻苯二甲腈因其生产流程和步骤少，与传统合成方式相比较，在一定程度上降低了精细化工合成的难度，突显出简单的生产过程，还增加了精细化工合成的经济性，此外，邻苯二甲腈在化工应用实践的过程中，因其独特的经济性价值和实际意义，在整个化工行业中备受瞩目，一跃成为主要的研究对象。邻苯二甲腈在生产工艺过程中通常使用以锰基为主的催化剂系列，比如说：V-Cr-O系列的德国催化剂、Mn-W-O系列的日本催化剂，此外，还有V-P-O系列等，工业化生产过程中采用这些催化剂使得邻苯二甲腈被使用率达到了71%～82%。因此，可以发现，在邻苯二甲腈氨氧化反应技术下，使用适合的催化剂，不仅可以提高化工合成反应速度，还能提高生产率。

2.4 苯甲腈

苯甲腈作为生产苯代三聚氰二胺的主要原料，它在化工领域中应用十分广泛，特别是油漆生产和油墨印刷两个行业。在油漆生产和油墨印刷两个行业中，苯甲腈是其中的主要原料成分，其作为化学反应的溶剂，让苯甲腈得到广泛的应用。苯甲腈的优点和特性主要表现为反应状态快、反应状态稳定、沸点高等。苯甲腈最初在日本研发出来，随着生产工艺不断的完善和修正，使其在合成化的条件下，生产规模逐步扩张，形成了8 000t/a的产量，并通过流化床反应器确保了生产效益率在75%左右。苯甲腈在化工生产反应过程主要采用两种催化剂，一种是Mn2W2O，另一种是V2Sn2O，这两种不同的催化剂在精细化工的作用下，使得苯甲腈获得了更多的产能和效率。

2.5 对氯苯甲腈

对氯苯甲腈具有非常重要的精细化工合成用途，其广泛应用在染料、农药等领域的精细合成，特别是在人们的日常生活中用于合成耐热强的高档汽车材料。这种产品广泛地应用于西方的一些发达国家，比如英国、美国等。而我国在氨氧催化剂的研究上面也取得了非常大的进展。对氯苯甲腈类似于邻氯苯甲腈催化剂，但是和邻氯苯甲腈催化剂不同之处在于，邻氯苯甲腈是用于染料的化工合成。

2.6 邻氯苯甲腈

又称之OCN，邻氯苯甲腈在硝基苯胺中作为分散染料的化工合成制作过程中，起到了不可缺少的重要作用，也起到了不可替代的功能。作为在分散染料的化工合成制作过程中不可缺少的中间体，邻氯苯甲腈可以在生产过程中生成抗疟新药硝喹。此外，对邻氯苯甲腈的化工合成研发过程中，还有许多的催化剂被研发出来，比如V-C-R系列催化剂，V-L-P系列催化剂。邻氯苯甲腈主要以流化床反应器作为其生产装置，随着硝基苯胺的出口数量逐渐加大，生产压力剧增的情况下，邻氯苯甲腈作为精细化工生产的中间体也得到了飞速的发展，达到高达年产4kt的生产能力，尽管如此，我国邻氯苯甲腈的生产能力、生产效率等方面获得了提升，但是在收益率方面却并不高。

2.7 二氯苯甲腈

二氯苯甲腈根据自身的特性，归属于除草剂的种类，又称DBN，是荷兰在二十世纪七十年代研发出来的一种除草剂。二氯苯甲腈具有良好的性能，尤其是在医药、农药的精细化工合成产品的制造过程中是不可或缺的中间体。二氯苯甲腈的作用在氨氧化技术之中，其优势体现在合成加工工艺流程简单；缩短工艺流程并提升二氯苯甲腈的产率；对“四废”的处理能力强；质量好等。全球在二氯苯甲腈精细化工合成技术的生产研发过程中，上海石化率先研制出了催化剂，在应用方面提升了二氯苯甲腈的收益率，使得二氯苯甲腈的收益率高达84%。

2.8 氰基吡啶

氰基吡啶通过碱水解的控制方法，能生成烟酸或烟酰胺产品，归类于维生素B，氰基吡啶又称之CPN。氰基吡啶通常作为药品、饲料、食品的中间体，在实际用途中也有极大的需求。氰基吡啶作为一种添加剂，在药品中的添加量为23%～31%。氰基吡啶在饲料中的添加量为38%～55%。此外，氰基吡啶在食品中的添加量为14%～18%。现如今，全球的氰基吡啶年生产总量为30kt，其中瑞士公司的生产力最强，达到了全球年生产总量的二分之一。目前，常规获得方法是通过碱水解得到的氰基吡啶，此外还有另一种方法可以获得，便是利用甲基吡啶氨氧化合成氰基吡啶，这一种方法合成的氰基吡啶对于全球年生产总量来说，可以达到三分之一的产量。

3 结束语

早在二十世纪七十年代，中国许多地方相继开始对芳香烃氨氧化技术进行了研发，比如深圳、云南、长沙、浙江、上海等地，特别是上海石化公司自行研发出了细颗粒催化剂，借助流化床反应器，成功达到了年收益率为81%的成绩。此外，随着芳香烃氨氧化技术的不断改进和研发，推动了医药、食品、饲料、染料等行业的飞速发展。使得芳香烃氨氧化技术在精细化工合成中应用愈加广泛，发展前景可谓是前途光明。