甲酸产业结构调整步伐加快落后产能将被淘汰出局
□ 李雅丽
甲酸是一种重要的有机化工原料,可用于合成医药、农药、染料、助剂以及其他有机中间体。在皮革工业中,
可用于鞣革的脱灰、脱毛、中和石灰和防止湿皮革的发霉;在纺织印染工业中,可用于酸性漂洗;在农副业中可用
于青饲料和谷物的保藏;还可用作胶乳的酸凝剂和水泥的促凝剂等。
目前全球甲酸总产能已达62万t/a,主要分布在欧州。预计今后几年亚洲地区甲酸应用前景广阔。
国外生产以甲酸甲酯法为主
工业上有甲酸钠法、甲酰胺法、丁烷(或轻油)液相氧化法和甲酸甲酯水解法4种甲酸生产工艺。
甲酸钠法是生产甲酸的传统方法,该法劳动条件差、污染严重,发达国家均已淘汰该法,但我国多数甲酸生产
企业仍采用该法。德国巴斯夫开发的甲酰胺法工艺因生产成本高,也遭淘汰。丁烷(或轻油)液相氧化工艺是一种
生产醋酸联产甲酸的生产方法,每生产1t醋酸,联产0.05~0.25t甲酸。该法曾是国外生产甲酸的主要方法,随
着甲醇低压羰基合成醋酸技术的工业化,该法装置除少量仍在运转外,多数已相继停产。目前,国外主要采用甲酸
甲酯水解工艺生产甲酸,约占甲酸总产能的80%。
甲酸甲酯水解工艺过程为:①甲醇与CO羰基化合成甲酸甲酯;②甲酸甲酯水解生成甲酸和甲醇,甲醇循环使
用。依工艺的特点,该法又可分为Kemira-Leonard工艺、Bethlechem Stell工艺、巴斯夫工艺和USSR工艺。
Kemira-Leonard工艺的特点是采用添加了助剂的醇盐催化剂,使反应压力降低一半,水解时采用预混合和闪
蒸技术,甲酸分离塔在低回流比、低反应温度、短接触时间下操作,甲酸再酯化率小于0.1%。该工艺于1982年在
芬兰Kemira公司的2万t/a装置上实现工业化,随后Kemira公司对该法进行了改进,分别在韩国、印度和印尼装
置上应用。
Bethlechem Stell工艺的特点是水解反应在均一液相中进行,反应条件温和,工艺简单,设备可靠性强,可
生产高纯度甲酸。水:甲酸甲酯约为1:3~3:1,副产甲醇10%。该工艺由美国SD公司和Bethlechem Stell公司于
上世纪80年代联合开发成功。
巴斯夫工艺的羰基化工序的操作条件与Kemira-Leonard工艺类似,其主要特点是甲酸甲酯水解时采用特殊溶
剂作为萃取剂,甲酸甲酯转化率高。甲酸分离塔常压操作,甲酸塔为减压塔,可减少蒸汽用量30%,但工艺操作较
困难。该工艺于1981年在德国Ludwigshafen公司的1万t/a装置上实现工业化。
USSR工艺的特点是采用双段反应连续水解,使用强酸性的离子交换树脂作为催化剂,缺点是工艺操作比较困
难,投资较高。反应温度55~62℃,水:甲酸甲酯=14:1,甲酸甲酯转化率87%,甲酸纯度86.5%。该法于1989年
在乌克兰Saratov公司的4万t/a装置上实现工业化。
这4种水解工艺各有所长,Kemira-Leonard工艺投资最省,工艺过程最为经济合理。
现行的甲酸甲酯水解法在生产工艺过程中需要大量的工艺水,产品分离成本较高,为此,生产商又在开发更加
有效的甲酸分离技术。Kemira公司提出了采用具有催化水解和吸附作用的固体离子交换物质,在甲酸甲酯水解的
同时将甲醇与甲酸分离;巴斯夫提出在温和的条件下将甲酸甲酯水解,将甲酸和甲酸甲酯分出后,采用甲酸苄酯抽
提分离甲酸和甲酸甲酯,并将抽提出的废水进行循环再利用。
亚洲市场发展势头良好
全球4大甲酸生产企业及其产能统计见表1。除英国BP公司使用的是轻油液相氧化法,其余3家均采用甲酸
甲酯水解工艺。
国外甲酸消费量最大的是皮革工业,其次是农业。欧洲、亚太和美洲地区对甲酸的需求比例为4:2:1,欧洲(包
括非洲和中东地区)的甲酸产能过剩,产品主要出口美洲和亚太地区。2004年全球的甲酸需求量为43万~45万t,
全球甲酸需求的年均增长率为2%~3%。欧盟自2006年将全面禁用非处方饲料抗生素,因此欧洲用于饲料添加剂的
需求量将很大,年均增长率可达到8%~10%。亚洲地区的甲酸应用前景非常广阔,目前该地区的甲酸主要用作天然
橡胶的凝聚剂,预计未来亚洲的饲料市场也将有较大的增长。
国内市场前景看好
1989年我国开始生产甲酸,2006年我国共有生产企业60余家,总产能约24万t/a,其中山东肥城阿斯德化
工公司(6万t/a)、南京扬巴工程(5万t/a)、济南化工厂(2万t/a)和新安江化工厂(1万t/a)采用甲酸甲酯水解
工艺,其余皆为能耗较高、生产水平较低的甲酸钠法工艺。目前,国内甲酸的市场年消费量约为15万t。
甲酸是我国的传统出口产品之一,80%出口东南亚地区,12%出口欧洲。最近几年我国的甲酸出口量增长较快,
2004年出口量为1.41万t,2005年达2.73万t,同比增长93.6%。山东肥城阿斯德化工公司是目前亚洲最大的甲
酸生产企业,其甲酸出口量已占到全国总出口量的85%以上。
我国在甲酸技术研发方面也取得了长足发展。肥城阿斯德化工公司在引进美国酸胺技术公司的甲酸甲酯水解法
工艺后,经过不断创新,现已成功实现了催化剂国产化,形成了具有自主知识产权的技术。西南化工研究设计院、
昆明理工大学等单位开发了“净化黄磷尾气制甲酸技术”,将黄磷尾气回收净化,经羰基合成或转换成合成气,再
制得质量高、成本低的甲酸。该技术是黄磷工业废气处理和甲酸生产的一项重大创新。目前国内也有一些采用甲酸
甲酯法生产甲酸的新建或拟建项目,如贵州2万t/a(在建,预定2006年完工),山东鲁西化工股份有限公司工业
园区2万t/a(拟建,正招商引资)等。
近年来,一些国外公司已将甲酸生产重心向我国转移。巴斯夫与中方合资在南京建成了5万t/a甲酸装置,美
国AAT公司也把甲酸生产重点转向了中国,我国采用甲酸钠工艺的小装置将逐步退出市场。
表1 世界主要甲酸生产企业及其产能统计 万t/a
企业名称 产能 企业名称 产能
德国巴斯夫 19.3 俄罗斯Techmashimpor 8.0
芬兰Kemira 8.0 英国BP 6.5
