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文档简介
《电子级四氢呋喃》编制说明
1.工作简况
有机溶剂是一大类在生活和生产中广泛应用的有机化合物,分子量不大,它存在于涂料、
粘合剂、漆和清洁剂中。在工业生产中广泛用于清洗、去污、稀释和萃取等过程,也被作为
中间体用于化学合成。经常使用有机溶剂如,苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚
和三乙醇胺等。从19世纪40年代开始用于工业生产以来,距今己有100多年的历史,现今
工业有机溶剂的种类己达3000余种。
2021年12月,经浙江省固废利用处置与土壤修复行业协会发起,由浙江工商大学牵头,
联合杭州三隆新材料有限公司、杭州青云新材料股份有限公司、诸暨清荣新材料有限公司、
杭州微源检测技术有限公司组成起草单位,对电子级四氢呋喃产品标准进行编制。2022年1
月,起草单位依次完成了资料收集和检索,制定了工作方案,并就不同产品纯度的试验方法
分别进行了试验验证工作。根据试验结论起草了《电子级四氢呋喃》团体标准(初稿)及编
制说明。
2.产品及行业概况
2.1电子级四氢呋喃产品综合情况
在工业生产中,四氢呋喃具有低毒、低沸点、流动性好等特点,是一种非常重要的溶剂
和有机合成原料,广泛应用于医药、防腐涂料、印刷油墨、电镀涂层等行业。四氢呋喃的来
源途径一是以1,4-丁二醇为原料环化脱水生产四氢呋喃(中国产能约80万吨,各厂家以自
用为主),途径二是生产可降解塑料PBAT和工程塑料PBT及生产医药中间体γ-丁内酯
等副产四氢呋喃(中国市场副产四氢呋喃合计产能约55万吨/年),未来5年内全球需求约
30万吨/年,其中高端需求集中于医药及电子行业约20万吨/年,中低端需求以副产为主。
中低端产品收市场影响价格波动较大,医药及电子级四氢呋喃的产品价格不受竞争影响,利
润空间较大且稳定。
3.电子级四氢呋喃产品生产工艺情况
目前工业化生产四氢呋喃工艺普遍采用糠醛法、雷珀法、丁二烯法、顺酐加氢法四种。
相比较而言,雷珀法工艺技术更为成熟、应用更广泛,并在现代化工领域也得到进一步的优
化与提升。
3.1糠醛法
糖醛法是工业上最早生产四氢呋喃的方法之一,是以多糖植物(如玉米芯、燕麦壳、甘
蔗渣等)为原料,在酸的作用下水解、脱水转化为糖醛。糖醛在锌-铬-锰氧化物(或钯)催
化剂和水的作用下于400℃脱去羰基而生成呋喃,然后以骨架镍为催化剂,于80℃下加氢制
得四氢呋喃。该生产方法原料消耗高,副产物多,污染严重,且难以得到高纯度的产品,不
利于大规模生产,己被逐步淘汰。
3.2丁二烯法
丁二烯法以1,4-二氯-2-丁烯为原料,进行水解反应生成丁烯二醇,再经催化加氢制得
1,4-丁二醇,1,4-丁二醇在酸性介质中发生分子内脱水生成四氢呋喃。此方法操作较为简便,
反应条件温和,四氢呋喃收率较高,催化剂的用量较少,选择性较好,但丁二烯、烯丙醇工
艺均属于短线产品,价格高昂,不宜采用。此外,丁二烯还可以通过直接氧化得到呋喃的工
艺路线生产四氢呋喃。
3.3顺酐法
顺酐法工艺路线包括液相加氢和气相加氢两种。液相加氢是用顺酐和氢气为原料,在铜、
铝、锌等金属混合氧化物催化剂作用下,直接生成四氢呋喃。该方法具有催化性能好、反应
条件温和,操作方法简单,收率高、流程短、投资少等特点。气相加氢是将酸酐与甲醇在酸
性树酯作用下发生酯化反应生成马来酸二甲酯,马来酸二甲酯在装有铜锰催化剂的固定床反
应器内发生加氢反应生成γ-丁内酯,1,4-丁二醇,联产四氢呋喃。在我国大多数地区,顺酐
和氢气多以煤焦为基础原料制得。因此,受能源和环境方面影响,该方法难以扩大与延伸。
3.4雷珀法
雷珀法包括乙炔化、加氢、脱水三步主要反应。是以乙炔和甲醛为基础原料,在离子交
换树酯作用下,温度在90-110℃,0.5-2MPa条件下发生炔化反应,生成1,4-丁炔二醇;精
制后的丁炔二醇溶液在金属镍催化剂作用下,温度在100-130℃,20-30MPa条件下加氢生
成1,4-丁二醇,再将1,4-丁二醇在硫酸或磷酸及酸离子的交换树脂下酸性脱水,生成水、四
氢呋喃和少量副产物混合溶液,混合溶液再送入到变压脱水塔中,利用共沸精馏原理,将脱
水反应产生的水脱除。再经过产品精制去除原料以及反应过程中带入的金属离子、轻组分物
质、重组分物质,得到高纯的四氢呋喃产品或者电子级的四氢呋喃产品(图1)。该法是国
际上较先进可行的生产方法,工艺技术成熟,副产品少,催化剂活性良好寿命长,回收率高,
投资较低,经济性良好,适于大规模化生产。
图11,4-丁二醇制备电子级四氢呋喃工艺流程
4电子级四氢呋喃产品国内外标准情况
经起草单位和归口单位进行国内外标准资料的收集工作,目前查到的国外标准有日本的
JISK9705-2013《四氢呋喃(试剂)》标准。总的来说,本次制定团体标准无国外标准可采
用。国内标准有GB/T24772-2009《工业用四氢呋喃》和HG/T5347-2018《化学试剂四氢
呋喃》,未查到电子级四氢呋喃相关标准。国内产品指标规格见表1,各产品分析方法见分
析方法表2。
表1四氢呋喃国内标准技术指标对照表
GB/T24772-2009HG/T5347-2018
项目名称
优等品合格品分析纯化学纯
四氢呋喃含量,w/%≥99.9599.8099.599.0
色度,Hazen单位(铂-钴号)≤5101020
水分,w/%≤0.020.050.050.1
密度(20℃),ρ/(g/mL)//0.886-0.889
折光率(20)
nD//1.406-1.409
蒸发残渣,w/%≤//0.0050.01
过氧化物(以H2O2计),w%≤//0.0150.02
表2四氢呋喃分析方法对照表
项目GB/T24772-2009HG/T5347-2018
四氢呋喃含量GCGC
色度目测法目测法
密度/密度瓶法
水分卡尔·费休法卡尔·费休法
折光率/阿贝折射仪
蒸发残渣/称重法
过氧化物/滴定法
5标准制定要点
5.1主要工作的思路
根据查找到的四氢呋喃国内外标准资料,综合考虑了用户对产品质量的要求和各生产厂
的实际质量状况,力求使本次制定的标准技术先进,经济合理,安全可靠,以适应市场经济
的发展和对外贸易的需求,标准制定的主要内容包括:
——对项目设置和指标进行认真研究,优化指标的设置;
——对所制订的项目及指标,根据需要制定配套的测试方法,为产品检测提供可行手段;
——对产品的包装,检验规则和安全等方面的内容做相应的规定。
5.2系列标准结构的考虑
5.2.1关于标准涵盖的产品规格
四氢呋喃产品只在国标有进行产品规格分型。考虑在国家标准中给出市场适用的主要规
格,所以本次制定的团标,均按产品纯度分型,设有一级品和特级品。
5.2.2关于试验方法的引用
电子级四氢呋喃产品标准均控制主产品纯度、有机杂质含量、色度、残渣含量、水分含
量、过氧化物项目,其试验方法(凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准)引
用的考虑:
——纯度和有机杂质含量引用GB/T9722《化学试剂气相色谱法》;
——色度引用GB/T3143《液体化学品颜色测定法(Hazen单位--铂-钴色号)》;
——水分引用GB/T6283《化工产品中水分含量的测定》;
——过氧化物引用GB/T32102《有机过氧化物含量的测定》;
——金属离子引用GB/T39486《化学试剂电感耦合等离子体质谱分析方法通则》
6.标准限值的确定
本产品标准试验方法引用通用试验方法国家标准或产品化工行业标准,对没有标准可以
引用的项目采用国内生产企业、用户通常使用的试验方法。
——纯度的测定:均采用气相色谱法。
——色度的测定均采用GB/T3143《液体化学品颜色测定法(Hazen单位--铂-钴色号)》
的目视比色法。
——水分的测定:采用卡尔费休库仑法(仲裁法)。
表3标准起草单位中企业电子级四氢呋喃产品检测结果(节选)
检验批次
项目名称
abcdefghij
四氢呋喃含量/
99.954799.963399.981699.956899.953899.984199.949099.955699.955799.9596
(w/%)
色度/Hazen单
2221211111
位(铂-钴色号)
水分/(w/%)0.00590.00430.00750.00850.00560.0070.00750.00570.00750.0091
2,6-二叔丁基对
甲酚(BHT)/0.029510.02560.01520.0330.03440.02590.03030.02870.02590.0277
(w/ppm)
pH6.866.897.037.056.926.837.046.926.886.95
过氧化物(以
H2O2计)/3.22.81.50.560.281.033.292.172.051.71
(w/ppm)
总金属离子含
7.53.211.5215.29.67.38.512.5915.2113.2
量/ppb
粒子个数/ml0.0460.0480.0070.0080.0110.0060.0120.0320.00090.0025
表3为本标准起草单位中企业对电子级四氢呋喃产品的自检结果,为了进一步验证产品
质量,本标准牵头单位随机抽取上述产品,并由标准编制组中具有认证资质的检测单位对企
业电子级四氢呋喃产品品质进行了验证性检测,结果如表4所示。
表4随机样品验证性结果
批次四氢呋喃(%)BHT(%)
199.98330.0053
299.9921ND
399.9938ND
499.96020.0398
从检测结果来看,随机抽取的4组产品能达到一级品以上纯度,除个别样品外,杂质含
量也能满足相应等级的限值要求。
图2验证性样品检测图谱
7.标准条文解释
7.1范围
本标准适合于具备危险化学品经营许可证,并从事以1,4-丁二醇或四氢呋喃为原料,生
产电子级四氢呋喃的企业。本标准规定了用1,4-丁二醇或四氢呋喃生产电子级四氢呋喃的要
求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输、贮存和安全等要求。该条文明确了本标准
适用范围。
7.2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款,凡是不注日期的引用文件,
其最新版本适用于本标准。
GB190危险货物包装标志
GB/T191包装储运图示标志
GB12463危险货物运输包装通用技术条件
GB/T3143液体化学产品颜色测定法(Hazen单位――铂-钴色号)
GB/T6283化工产品中水分含量的测定卡尔·费休法(通用方法)
GB/T6678化工产品采样总则
GB/T6680液体化工产品采样通则
GB/T33087仪器分析用高纯水规格及试验方法
GB/T9722化学试剂气相色谱法通则
GB/T39486化学试剂电感耦合等离子体质谱分析方法通则
GB/T32102有机过氧化物含量的测定
GB/T19077粒度分布激光衍射法
该条文对本标准所引用的相关标准进行了界定,并对其适用性和更新要求进行了说明。
7.3要求
7.3.1电子级四氢呋喃的外观为透明液体,无机械杂质。该条文明确了电子级四氢呋喃产品
的外观。
7.3.2电子级四氢呋喃应符合表1所示的技术要求。
该条文为标准的核心内容,对电子级四氢呋喃产品的等级进行了详细分级,共分为一级
品和特极品,各等级产品中,不仅对产品纯度进行了明确,同时对水分、色度及最大概然杂
质成分包括金属离子、过氧化物的上限含量进行了限定,并同时约定当生产商应用户要求提
供可能存在的主要杂质的信息,必要时提供杂质含量数据。
7.4试验方法
7.4.1警示
试验方法规定的一些试验过程可能导致危险情况,操作者应采取适当的安全和防护措
施。该条文为特别提醒,由于有机溶剂的易燃易爆特性,在试验过程中必须注意安全防护。
7.4.2一般规定
本标准所用的试剂和水,在没有注明其他要求时均指分析纯试剂和GB/T33087中规定的
一级水。该条文明确了在进行电子级四氢呋喃测定分析过程中对试剂和水的纯度要求,以降
低系统误差。
7.4.3外观的测定
目视观察。该条文对电子级四氢呋喃的外观检测进行了明确。
7.4.4四氢呋喃、有机杂质含量的测定
按GB/T9722的规定进行。该条文对电子级四氢呋喃的产品质量及BHT等含量进行了
检测方法要求,具体参照GB/T9722中的具体规定进行。
7.4.5过氧化物含量的测定
按GB/T32102的规定进行。该条文对过氧化物等杂质含量进行了检测方法要求,具体
参照GB/T32102中的具体规定进行。
7.4.5水分含量的测定
按GB/T6283的规定进行。该条文明确了电子级四氢呋喃产品中的水分测定方法,直
接参照GB/T6283进行。
7.4.6色度的测定
按GB/T3143的规定进行。该条文明确了电子级四氢呋喃产品色度检测方法,直接参照
GB/T3143进行。
7.4.7金属离子的测定
按照GB/T39486的规定进行。该条文明确了电子级四氢呋喃产品金属离子的检测方法,
直接参照GB/T39486进行。
7.5检验规则
该条文分别对电子级四氢呋喃的出场检验要求、范围、批次、采样、存样及结果判定等
进行了详细说明。
7.6标志、包装、运输和贮存
该条文分别对电子级四氢呋喃产品的标志、包装、运输和贮存要求进行了详细说明。
7.7安全
该条文对电子级四氢呋喃过程的安全注意事项及相关应急处理要求进行了明确。
电子级四氢呋喃编制说明
(初稿)
《电子级四氢呋喃》编制说明
1.工作简况
有机溶剂是一大类在生活和生产中广泛应用的有机化合物,分子量不大,它存在于涂料、
粘合剂、漆和清洁剂中。在工业生产中广泛用于清洗、去污、稀释和萃取等过程,也被作为
中间体用于化学合成。经常使用有机溶剂如,苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚
和三乙醇胺等。从19世纪40年代开始用于工业生产以来,距今己有100多年的历史,现今
工业有机溶剂的种类己达3000余种。
2021年12月,经浙江省固废利用处置与土壤修复行业协会发起,由浙江工商大学牵头,
联合杭州三隆新材料有限公司、杭州青云新材料股份有限公司、诸暨清荣新材料有限公司、
杭州微源检测技术有限公司组成起草单位,对电子级四氢呋喃产品标准进行编制。2022年1
月,起草单位依次完成了资料收集和检索,制定了工作方案,并就不同产品纯度的试验方法
分别进行了试验验证工作。根据试验结论起草了《电子级四氢呋喃》团体标准(初稿)及编
制说明。
2.产品及行业概况
2.1电子级四氢呋喃产品综合情况
在工业生产中,四氢呋喃具有低毒、低沸点、流动性好等特点,是一种非常重要的溶剂
和有机合成原料,广泛应用于医药、防腐涂料、印刷油墨、电镀涂层等行业。四氢呋喃的来
源途径一是以1,4-丁二醇为原料环化脱水生产四氢呋喃(中国产能约80万吨,各厂家以自
用为主),途径二是生产可降解塑料PBAT和工程塑料PBT及生产医药中间体γ-丁内酯
等副产四氢呋喃(中国市场副产四氢呋喃合计产能约55万吨/年),未来5年内全球需求约
30万吨/年,其中高端需求集中于医药及电子行业约20万吨/年,中低端需求以副产为主。
中低端产品收市场影响价格波动较大,医药及电子级四氢呋喃的产品价格不受竞争影响,利
润空间较大且稳定。
3.电子级四氢呋喃产品生产工艺情况
目前工业化生产四氢呋喃工艺普遍采用糠醛法、雷珀法、丁二烯法、顺酐加氢法四种。
相比较而言,雷珀法工艺技术更为成熟、应用更广泛,并在现代化工领域也得到进一步的优
化与提升。
3.1糠醛法
糖醛法是工业上最早生产四氢呋喃的方法之一,是以多糖植物(如玉米芯、燕麦壳、甘
蔗渣等)为原料,在酸的作用下水解、脱水转化为糖醛。糖醛在锌-铬-锰氧化物(或钯)催
化剂和水的作用下于400℃脱去羰基而生成呋喃,然后以骨架镍为催化剂,于80℃下加氢制
得四氢呋喃。该生产方法原料消耗高,副产物多,污染严重,且难以得到高纯度的产品,不
利于大规模生产,己被逐步淘汰。
3.2丁二烯法
丁二烯法以1,4-二氯-2-丁烯为原料,进行水解反应生成丁烯二醇,再经催化加氢制得
1,4-丁二醇,1,4-丁二醇在酸性介质中发生分子内脱水生成四氢呋喃。此方法操作较为简便,
反应条件温和,四氢呋喃收率较高,催化剂的用量较少,选择性较好,但丁二烯、烯丙醇工
艺均属于短线产品,价格高昂,不宜采用。此外,丁二烯还可以通过直接氧化得到呋喃的工
艺路线生产四氢呋喃。
3.3顺酐法
顺酐法工艺路线包括液相加氢和气相加氢两种。液相加氢是用顺酐和氢气为原料,在铜、
铝、锌等金属混合氧化物催化剂作用下,直接生成四氢呋喃。该方法具有催化性能好、反应
条件温和,操作方法简单,收率高、流程短、投资少等特点。气相加氢是将酸酐与甲醇在酸
性树酯作用下发生酯化反应生成马来酸二甲酯,马来酸二甲酯在装有铜锰催化剂的固定床反
应器内发生加氢反应生成γ-丁内酯,1,4-丁二醇,联产四氢呋喃。在我国大多数地区,顺酐
和氢气多以煤焦为基础原料制得。因此,受能源和环境方面影响,该方法难以扩大与延伸。
3.4雷珀法
雷珀法包括乙炔化、加氢、脱水三步主要反应。是以乙炔和甲醛为基础原料,在离子交
换树酯作用下,温度在90-110℃,0.5-2MPa条件下发生炔化反应,生成1,4-丁炔二醇;精
制后的丁炔二醇溶液在金属镍催化剂作用下,温度在100-130℃,20-30MPa条件下加氢生
成1,4-丁二醇,再将1,4-丁二醇在硫酸或磷酸及酸离子的交换树脂下酸性脱水,生成水、四
氢呋喃和少量副产物混合溶液,混合溶液再送入到变压脱水塔中,利用共沸精馏原理,将脱
水反应产生的水脱除。再经过产品精制去除原料以及反应过程中带入的金属离子、轻组分物
质、重组分物质,得到高纯的四氢呋喃产品或者电子级的四氢呋喃产品(图1)。该法是国
际上较先进可行的生产方法,工艺技术成熟,副产品少,催化剂活性良好寿命长,回收率高,
投资较低,经济性良好,适于大规模化生产。
图11,4-丁二醇制备电子级四氢呋喃工艺流程
4电子级四氢呋喃产品国内外标准情况
经起草单位和归口单位进行国内外标准资料的收集工作,目前查到的国外标准有日本的
JISK9705-2013《四氢呋喃(试剂)》标准。总的来说,本次制定团体标准无国外标准可采
用。国内标准有GB/T24772-2009《工业用四氢呋喃》和HG/T5347-2018《化学试剂四氢
呋喃》,未查到电子级四氢呋喃相关标准。国内产品指标规格见表1,各产品分析方法见分
析方法表2。
表1四氢呋喃国内标准技术指标对照表
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