甲酸生产工艺技术及其市场应用的统计分析

1、甲酸生产工艺技术及其市场应用的统计分析甲酸，又名蚁酸，化学分子式为HCOOH，无色，有刺激性气味，具有腐蚀性，是最简单的一元酸。甲酸作为基础有机化工原料被广泛用于医学，橡胶，皮革，染料等工业生产中。在医药工业，甲酸可用于合成咖啡因、安乃近、氨基比林、氨茶碱、维生素B1、甲硝唑、甲苯咪唑等；在橡胶行业，甲酸主要用于有机合成天然橡胶凝聚剂，橡胶防老剂等；在皮革行业，甲酸可用于制造皮革鞣软剂，脱灰剂、中和剂等；在染料工业，甲酸用与制造印染煤染剂，纤维和纸张的染色剂、处理剂等。由于甲酸在使用过程中可以分解成二氧化碳和水，对环境影响小，不产生污染。随着社会对企业环保要求的提高，国内外市场对甲酸的需求量日

2、益增加，未来甲酸应用具有非常广阔的市场前景。本文综述了国内外甲酸生产工艺技术的现状和发展趋势，同时，对各种甲酸生产技术进行分析及近期市场分进行预测。1 甲酸生产的主要工艺目前，国内外甲酸生产的工艺主要可以概括为传统生产工艺，生物法生产工艺和二氧化碳法生产工艺三种工艺。1.1 传统甲酸生产工艺传统甲酸生产工艺有4 种：甲酰胺法、轻烃氧化法、甲酸钠法和甲酸甲酯水解法。目前，实际生产中甲酰胺法已经被淘汰，轻烃氧化法也没有发展前景。这里重点叙述普遍使用的甲酸钠法和甲酸甲酯水解法。1.1.1 甲酸钠法生产甲酸工业最早的工艺就是甲酸钠法，其原理是在特定的反应条件下，一氧化碳和氢氧化钠反应，生成甲酸钠；甲酸

3、钠继续与硫酸发生酸解反应，生成甲酸和硫酸钠。以上反应均在由多级反应群组成的反应器中，具体工艺过程为：经过脱硫和压缩后的一氧化碳通入装有NaOH 溶液比重为20%30%的反应器中，加热到160200 ，待反应结束后，出料到蒸发釜，加热浓缩，经蒸馏、冷凝后，得到干燥的甲酸钠。然后在甲酸钠中加入浓硫酸，常温酸化反应半小时，反应得甲酸和硫酸钠，加热蒸发出甲酸。成品甲酸可通过浓度配比得到。甲酸钠法生产甲酸技术成熟，流程简单，但是所需的原料成本高，污染严重，产生的废水多，劳动强度大。该工艺是目前国内才用的最主要的生产甲酸的工艺，但国外已经基本淘汰。1.1.2 甲酸甲酯水解法上世纪八十年代，甲酸甲酯水解法生

4、产甲酸工艺开发成功并开始投入生产，是目前主流的甲酸生产工艺，其原理是：甲醇和羰基在催化剂作用下生成甲酸甲酯，然后甲酸甲酯发生水解生成甲酸和甲醇。具体的工艺过程为：由CO与甲醇发生羰基化反应生成甲酸甲酯，该反应的工艺条件是温度80 ，压力4.0 MPa甲醇钠做为催化剂。然后在温度140 和压力1.8 MPa下甲酸甲酯水解得到甲酸和甲醇，此时的甲醇可循环使用，成品甲酸可通过分离精制得到，其浓度可达85%以上。甲酸甲酯水解法生产甲酸的原料成本只是甲酸钠工艺的65%。随着此工艺工业化进程，不少国际大公司参与研发升级，目前应用广泛的有：K-L工艺、SD-Bethlehem工艺、BASF工艺和USSR工艺

5、。这四种各有其优缺点，其中BASF工艺甲酸甲酯转化率高，催化剂寿命长，但是是需要有机溶剂，工艺路线长，工艺操作困难；SD-Bethlehem工艺用甲醇钾作为催化剂，可低价使用较低浓度的合成气生产高纯度甲酸；USSR工艺工艺操作控制困难，投资高；K-L工艺投资最省，工艺过程最为经济合理。1.2 生物法生产工艺生物法生产工艺生产甲酸原理是：在氧气充足，反应完全的情况下，1 mol葡萄糖能氧化生成6 mol甲酸。由于甲酸易分解，该工艺需要严格的反应温度，反应时间以及催化剂，以保证甲酸成品有较高的收率。此工艺才用清洁环保的生物质能作为原料，在节约能源和环境无危害方面有重大的意义。然而，目前此工艺仍处于

6、实验室研究阶段，要实现工业化生产任重而道远。1.3 二氧化碳法生产工艺二氧化碳法生产甲酸工艺的原理是：在催化剂作用下，二氧化碳和氢直接反应生成甲酸。该工艺原料利用率高，方法简单，对环境无污染。该工艺的关键是催化剂，在以往的研究中使用过铁镍合金、甘油、乙醇作为催化剂，结果都差强人意。最新研究提出使用异丙醇作为催化剂，该方法比以前的催化剂拥有显著优势，大大提高了甲酸产率。目前，对于二氧化碳法生产甲酸的工艺仍在继续研究中。2 国内外甲酸市场应用探讨甲酸作为基础有机化工原料被广泛用于医学，橡胶，皮革，染料等工业生产中。在医药工业，甲酸可用于合成咖啡因、安乃近、氨基比林、氨茶碱、维生素B1、甲硝唑、甲苯

7、咪唑等；在橡胶行业，甲酸主要用于有机合成天然橡胶凝聚剂，橡胶防老剂等；在皮革行业，甲酸可用于制造皮革鞣软剂，脱灰剂、中和剂等；在染料工业，甲酸用与制造印染煤染剂，纤维和纸张的染色剂、处理剂等。2.1 国际甲酸市场应用探讨世界范围内，甲酸的需求趋势呈稳步增长。国际甲酸市场应用最大量的是皮革，主要用于制造皮革鞣软剂，脱灰剂、中和剂，防止皮革发霉等。其次是农业，用于保存青饲料和谷物。下表1为国外主要地区甲酸市场应用。美国的甲酸市场14.9%的甲酸用于橡胶化学品， 14.1%用于医药，12%用于催化剂，其次为皮革，增塑剂，植物印染等行业，据统计美国年甲酸消耗量为2.5 t；西欧为甲酸最大的需求地区，占

8、世界总需求的60%，每年约45%的甲酸用于是饲料青贮，18%用于橡胶化学品，18%用于皮革行业，其余用于医学和植物印染等，据统计西欧每年甲酸消费量约30 万t。特别是2006年后，欧盟禁止在饲料中添加抗生素防霉，甲酸的市场需求量显著增加，年增长量约3%，市场也尤为广阔。日本甲酸市场应用30%用于印染，30%用于医药，25%用于皮革业，据统计日本甲酸年消耗约万余吨。另外，东南亚也是重要的甲酸市场，主要用于橡胶行业，有机合成天然橡胶凝聚剂，橡胶防老剂等。泰国、印尼和马来西亚三大天然橡胶产量国，每年橡胶产量速度增长可达3%，甲酸需求量也将逐年增加。目前，马来西亚的每的甲酸年需求量就可达1 万t；泰国

9、，其橡胶产量占世界总量的36%，而所需甲酸完全依赖进口。未来，东南亚地区甲酸的需求量稳中有升，而且国际甲酸市场用于保存青饲料的应用有很大的增长势头。2.2 国内甲酸市场应用目前，随着我国经济的增长和工业化水平的提高，国内甲酸的产量和消费量均不断增长。我国生产的甲酸80% 以上远销东南亚和日本，其次是欧洲约占12%，剩余均到大洋洲。国内甲酸主要用于医学，化工，农药，橡胶等，其中医学约占甲酸总消耗量的50%。3 结 语与国际市场相比，甲酸在国内的皮革、印染、青贮饲料霉等方面的应用基本上属于空白。随着中国政府对环保的高度重视，作为皮革加工和纺织生产大国，甲酸在国内皮革和印染行业中的市场需求量将大大提高；同时，随着我国正在开发的青饲料保鲜剂和谷物防霉剂，甲酸因加工质童高、环境污染小等突出优点将有较大的潜在市场。参考文献：【1】 宁忠培，戴志谦.甲酸生产工艺技术与应用.化学工程师，200