双酚A生产技术的研究进展

陈佳星

(河南平煤神马聚碳材料有限责任公司，河南 平顶山 467000)

引 言

作为一种重要的工业生产材料，双酚A的生产直接关系着多个工业产业的发展效益。现阶段，双酚A生产工艺技术类型多样，各种生产技术在催化剂、生产装置应用等层面具有较大差异。出于提升双酚A生产效率及质量考虑，有必要深化双酚A生产技术的深入研究，构建工艺技术、催化材料应用和生产设备相适应的现代化生产体系。

1 双酚A的工业用途

双酚A本质上是一种极为重要的有机化工原料，其化学式为C15H16O2；我们也习惯性将双酚A称为二酚基丙烷[1]。工业生产中，双酚A的用途极为广泛，其不仅可用于聚碳酸酯、环氧树脂生产，而且在聚砜树脂、聚苯醚树脂等高分子材料的加工中应用广泛。除增塑剂和阻燃剂外，双酚A也被用于抗氧剂等材料的加工当中。值得注意的是，双酚A本身具有较强的毒性，其容易造成人体内分泌失调，影响人体健康；也有研究指出，双酚A在一定程度上会引起新陈代谢紊乱，诱发肥胖和癌症等疾病。基于此，近年来，国家开始限制双酚A在矿泉水瓶、医疗器械及食品包装内的应用，双酚A的应用管理更加规范[2]。

2 双酚A生产技术的综述分析

苯酚和丙酮是双酚A生产中较为常用且主要的材料，选择酸性催化剂，对这些材料进行缩合反应处理，可获得双酚A。从催化剂材料来看，除硫酸、氯化氢外，强酸性阳离子交换树脂的也是常见的催化剂材料。基于这些催化材料，双酚A生产技术大致可分为三种形式。

2.1 硫酸法

硫酸法是一种双酚A的早期生产工艺，该工艺以硫酸为催化剂，酸浓度通常控制在72.5%～76.3%，反应温度约40 ℃左右。该环境下，通过搅拌釜进行间歇或者连续生产，生产产物经中和处理可而获得粗双酚A；随后对粗双酚A进行水萃取，即可获得精制双酚A。从生产过程来看，硫酸法所需要的设备较少，而且工艺整体较为简单，但不足之处在于生产过程需要消耗大量的原材料，且容易产生工业三废。结合工业生产实际可知，采用硫酸法生产双酚A时，异构体、三酚、色瞒等杂质较多，杂质种类多达40多种。并且由于杂质含量丰富，分离困难等因素的影响，双酚A的整体品质较差。实际生产中，以硫酸作为催化剂，还会对生产设备、管道等产生严重复腐蚀作用，环境污染问题严重。基于此，硫酸法常被用于中小型间歇生产企业；近年来，该方法已基本被淘汰。新时期，为了得到质量好的聚合级双酚A普遍采用的工业制法是以氯化氢气体作催化剂的方法。

2.2 盐酸法

现代情境下，盐酸法工艺在双酚A生产中的应用较多，是双酚A生产的主流工艺。据统计，在20世纪90年代末，世界上采用盐酸法生产双酚A的装置占双酚A生产总装置数量的90%。该工艺下，氯化氢充当催化剂的作用。从盐酸法应用过程来看，在整个反应体系中，要求反应压力不得超过0.2 MPa；而在生产温度控制中，需严控制反应过程的温度处于65 ℃左右。对反应物进行持续蒸馏，可依次得到氯化氢、水、丙酮，通过去除杂质，可有效提升双酚A的整体品质。

整个生产环节中，重结晶法的应用对于双酚A的品质具有较大影响。这是因为在盐酸法生产模式下，按照设计生产工艺操作会产生一定的邻对双酚。对比双酚A材料本身可知，两者在具有非常相似的相对挥发度，此时，基于重结晶法的控制和调节，该异构体材料会和双酚A区分开来。要注意的是，在重结晶法温度控制的基础上，还应重视压力的精准调节。现阶段，盐酸法工艺的应用大体可分为两个环节，第一步进行材料的裂化除；第二步进行裂化后材料的加合出来。通过氢氧化钠作用，可加速这两个环节反应，提升重结晶法的应用效果。

在双酚A生产中，盐酸法的应用特征包括：其一，该方法能有效提升成品双酚A的质量。其二，氯化氢具有较强的腐蚀性，且会对管道材料、设备造成一定的腐蚀，锈钢根本无法抵抗其腐蚀，所以在生产设备或者管道选择控制中，若这些设备材料需要接触氯化氢，则应尽可能的使用不锈钢材料，或者应通过四氟材料为钢铁设备制造内衬保护结构。采用钢化玻璃后，钢化玻璃受吹扫、真空负压和振动的等情况容易发生开裂问题，而当钢化玻璃开裂后，盐酸外泄容易造成环境污染。其三，基于丙酮材料较高的转化率，盐酸法有效地提升了双酚A的选择性。在间歇分配反应器系统下，丙酮基本上会发生完全反应，这在提升反应选择性上，有效地减少了生成物中的杂质成分，对于后期的分离控制具有积极作用。其四，在盐酸法生产中，应注意工业废水排放的系统管理，研究表明，该工艺下工业排水呈酸性，这与氯化氢无法很好地与水分离有较大关系，故而应注重废水排放的系统管理。

2.3 离子交换树脂法

新时期，双酚A的生产技术得到了持续发展，离子交换树脂法的应用逐渐增多。结合该工艺生产特征来看，其在反应原理上与盐酸法基本相似，首先加工人员需要进行原料回收和结晶纯化处理，待加合物材料发生分解后，还需要对其进行提浓处理，最后进行材料造粒。同时在实际反应中，其会采用一定的固体催化剂，这为反应物与催化剂的分离创造了有利条件，有效保证了材料生产的灵活性。

实际生产中，一旦反应产物离开了反应器，则需要对其进行精馏处理，以此来去除反应物中的丙酮、水、部分苯酚以及轻质杂质，在连续精馏作用下，这些杂质会被系统去除。一旦排出杂质后，则不论是剩余的丙酮，还是苯酚材料，都可以被再次回收利用。在丙酮与苯酚材料分离中，需通过重结晶法进一步蒸发混合液中的苯酚。在完成结晶后，需对生成物进行过滤，并彻底将滤饼清除干净。滤饼熔融后进行二次结晶。现阶段，在双酚A处理中，通常需要准确一个固定床反应器作为操作基础平台，并且该平台与主反应器有较大差异性，即在反应器的离子反应并不需要催化剂进行辅助处理[3]。

3 双酚A生产技术的应用及发展建议

要进一步提升双酚A的生产效率和质量，在未来生产中，还应注重以下几点：一方面，随着双酚A生产技术研究的深入，硫酸法逐渐被淘汰，目前较为常用的技术包含盐酸法和离子交换树脂法。相对而言，后者的产能较高，物耗较少，而且生产效率、产品质量及环保性能较为突出；另一方面，高精度设备的选择和应用对于双酚A的生产有较大影响，但结合我国当前生产现状可知，双酚A的反应设备多通过国外引进方式获得，这不利于双酚A生产工艺的持续发展。基于此，在新时期，还应在深化双酚A技术研究的同时，加大催化剂的研发，并努力设计、生产国产化的双酚A加工设备，促进双酚A生产技术的国产化、生产业务的产业化发展。

4 结语

双酚A的生产技术研究对于现代工业生产具有深刻影响。新时期，人们只有充分认识到双酚A的工业价值，然后深化双酚A生产技术研究，并加大在双酚A生产设备、催化剂等方面的探索，这样才能有效地提升双酚A的生产效率与质量，为现代工业产业发展奠定良好条件。