季戊四醇

本网消息：除了传统的“钠法”和“钙法”生产工艺之外，季戊四醇的合成方法还有离子交换树脂催化法、混合碱催化法、缩合加氢法、连续法合成工艺以及光和γ-射线辐射法电渗析法等。

（1）离子交换树脂催化法。

在固定床间歇式反应器中，加入强碱性离子交换树脂作为缩合催化剂，使甲醛和乙醛在水溶液中反应得到季戊四醇。

该方法能有效地抑制甲醛的自身缩合产生副产物，但工艺较为复杂，工序较多的，离子交换树脂的再生和洗涤较为繁琐，且同样面临副产物甲酸钠的问题，产品规模也不大，目前该法还没有实现工业化。

（2）混合碱催化法。

该方法是采用碱性相对较弱的碳酸盐和碳酸氢盐混合物作为缩合反应的催化剂，合成原理与传统方法“钠法”相似，即先进行Aldol 醇醛缩合反应，再经过Cannizzaro反应得到季戊四醇和甲酸钠。

该方法反应条件温和，副反应少，无三废产生，对设备的腐蚀性较小，副产物甲酸盐在贵金属催化剂的作用下，通过氧化或水解转化成碳酸盐和碳酸氢盐，可以作为反应催化剂循环使用，是一种可持续发展的绿色工艺。

目前该工艺还处于中试阶段。

（3）缩合加氢法。

缩合加氢法是将甲醛、乙醛和三乙胺及水按一定比例混合后，在低温下缩合生成季戊四糖，再在减压下蒸馏，分离出来的三乙胺返回缩合工序。

季戊四糖在加压下催化加氢，使醛基还原为羟基而制得季戊四醇。

该法反应温度较低，后处理步骤简单，产品质量好，“三废”少，但该方法对氢源质量、加氢设备和催化剂要求高，目前还没有实现工业化生产。

（4）连续法合成工艺。

日本、意大利、捷克、西班牙等国对连续法合成工艺进行了深入的研究，大多数厂家均采用连续化生产工艺。

日本、捷克的连续化合成工艺为：反应体系由6个左右的串联反应器组成，每个反应器由混合段、冷却段和反应段组成，反应段的长径比约为7，将甲醛和碱连续送入第一个反应器的混合段，然后依次流经各反应器，乙醛分别由每个反应器的混合段进入（乙醛添加量各反应器依次递减），反应混合物在每个反应器的停留时间为5-30min，最后一个反应器的停留时间可以是30-60min。

季戊四醇四乙基己酸酯1. 介绍季戊四醇四乙基己酸酯（也称为PETIA或Pentaerythritol tetraester of hexanoic acid）是一种有机化合物，化学式为C21H44O8。

它是通过将季戊四醇与己酸酯化反应制得的。

PETIA具有许多重要的应用领域，包括塑料添加剂、润滑剂和防腐剂等。

本文将从不同的方面介绍这种化合物的性质、制备方法和应用。

2. 性质2.1 外观和物理性质季戊四醇四乙基己酸酯是一种无色到淡黄色的油状液体。

其密度约为0.98g/cm³，熔点为-30°C，沸点约为330°C。

PETIA在常温下不溶于水，可溶于醇类和酮类溶剂。

2.2 化学性质PETIA是一种稳定的物质，具有良好的耐热性和耐化学性。

它在高温下不易分解，可用于高温条件下的应用。

此外，PETIA对酸、碱和氧化剂的稳定性也较好。

3. 制备方法3.1 醇酸反应PETIA的制备通常通过醇酸反应来实现。

首先，将适量的己酸加入反应容器中，然后加入过量的季戊四醇。

反应容器中加入催化剂，如酸性或碱性催化剂。

在适当的温度和压力条件下，进行反应。

反应结束后，通过蒸馏和净化等步骤，得到纯度较高的季戊四醇四乙基己酸酯产物。

3.2 己酸酯化反应此外，还可以通过己酸酯化反应来制备PETIA。

在此方法中，使用己酸的烷基酯作为起始物质。

将己酸烷基酯与季戊四醇进行反应，生成PETIA。

该方法可以通过控制反应条件和催化剂的类型来调节反应效率和产物纯度。

4. 应用4.1 塑料添加剂PETIA作为塑料添加剂的应用正在逐渐增加。

它可以增强塑料的耐热性和耐候性，提高产品的性能和质量。

此外，PETIA还可以改善塑料的加工性能和流动性。

4.2 润滑剂由于PETIA具有良好的润滑性能，因此在润滑剂中有广泛应用。

它可以降低摩擦系数，减少磨损和磨粒的产生，保护机械设备。

4.3 防腐剂PETIA对微生物和氧化剂具有抑制作用，因此可用作防腐剂。

季戊四醇的生产技术及市场前景季戊四醇是由甲醛和乙醛缩合而成的一种典型的新戊基结构四元醇，又名四羟甲基甲烷，化学名称为2,2-双-1,3-丙二醇，外观为白色粉末状结晶，可溶于乙醇、甘油、乙二醇、甲酰胺、丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和石油醚等。

季戊四醇具有多元醇的典型化学性质，可以进行多元醇所能参与的各种反应，如硝化、氧化、醚化以及卤化等。

在工业生产中，根据由缩合产物中分离出的季戊四醇的成分以及含量的不同，可以分为工业级季戊四醇、单季级季戊四醇、双季级季戊四醇和三季级季戊四醇。

不同的产品具有不同的应用领域。

单季戊四醇主要用于生产醇酸树脂，合成润滑油及其添加剂用脂肪酸酯，松香酯及妥儿油酯，**，聚醚多元醇和聚酯多元醇生产的起始剂等；双季戊四醇主要用于生产防火涂料及高级汽车及摩托车用润滑油。

一般认为，双季、三季属于季戊四醇系列产品中档次较高的产品，主要用于合成高档涂料和润滑油。

1 季戊四醇的生产技术及进展1.1 生产技术现状季戊四醇是由甲醛和乙醛在碱性缩合剂存在下反应制得的，同时副产甲酸盐。

用氢氧化钙作为碱性催化剂的季戊四醇生产工艺称之为“钙法”。

“钙法”产品质量较好，原料成本低廉，但该方法操作步骤多，后处理必须增加沉淀和过滤步骤以除去钙离子。

此外，产品中残余“钙灰”在高温下对季戊四醇的分解有催化作用。

2价钙离子也会催化甲醛缩合为甲醛聚糖的副反应，对提高季戊四醇收率不利。

用氢氧化钠作为碱性催化剂的季戊四醇生产工艺称之为“钠法”。

氢氧化钠法的价格虽然较贵，但由于副产物甲酸钠易溶于水，使后处理步骤减少。

此外，产品中“钠灰”的存在不致促进季戊四醇的分解反应。

根据反应温度的不同，“钠法”又可分为高温法和低温法。

高温法是使反应温度控制在40-80℃，在反应终了时升温至85℃，以甲醛自身的Ca izzaro反应破坏过量的甲醛。

低温法则将反应温度控制在25-30℃，以减少副反应。

但无论那种方法均存在不合理的方面：季戊四醇的合成分两步进行，第一步的阿尔德尔反应是吸热反应，第二步的Ca izzaro反应是放热反应，缩合过程要求温升曲线平缓否则副反应就会发生。

季戊四醇的生产技术和市场需求1 前言季戊四醇是一种重要的化工原料和中间体，我国主要用来生产醇酸树脂、聚氨酯、高级润滑剂、松香酯和增塑剂。

季戊四醇又名四羟甲基甲烷，化学名称为2,2-二羟甲基-1,3-丙二醇[2,2-bis(hydroxymethyl) propane-1,3-diol]，季戊四醇为白色粉末状晶体，密度1.393 g/cm3，熔点261-262℃，无嗅，略有甜味，微溶于水(15℃时，1g季戊四醇能溶解于18mL水中)。

2 季戊四醇生产技术2.1 目前的生产技术幸戊四醇由甲醛和乙醛在碱性条件下缩合后进行还原制得，根据催化剂使用的不同可以分为“钙法”和“钠法”。

“钙法”使用氢氧化钙作催化剂，生产的季戊四醇质量较好，原料成本低，但工艺流程较多，后处理必须增加沉降和过滤工序以除去钙离子，且产品中残留的“钙灰”在高温下对季戊四醇的分解有催化作用，钙离子也能催化甲醛自聚，对提高季戊四醇的收率不利。

“钠法”使用氢氧化钠作为缩合催化剂，根据反应温度的不同可以分为高温法和低温法。

与“钙法”比较，“钠法” 的生产成本稍高，但“钠法”副产物甲酸钠易溶于水，后处理步骤少，工艺流程较短，且剩余的“钠灰”不会使季戊四醇分解。

目前多数厂家采用“钠法”生产。

2.2 合成工艺的进展传统的生产方法存在较多的问题，主要有：1)与季戊四醇等物质量的副产品甲酸钠市场需求非常有限，价格低且难分离；2)传统的结晶方法中，母液中还存在大量未结晶析出的季戊四醇产物，排放后造成资源的浪费，同时又污染了环境；3)强碱性氢氧化钠催化剂对设备有严重的腐蚀作用，也影响产品质量的提高。

因此，季戊四醇的合成工艺一直在不断研究中，主要有用色可赛思树脂催化法、缩合加氢法、辐射催化缩合法和连续合成法等。

2.2.1 色可赛思树脂催化法用色可赛思强碱催化剂，使用固定床间歇式反应器，反应停留时间1-2h，使甲醛和乙醛在水溶液中反应合成季戊四醇，交换柱流出物经蒸馏分离出甲醛，母液经浓缩分离出季戊四醇和甲酸钠。

季戊四醇以甲醛和乙醛为原料，在碱性催化剂（氢氧化钙或氢氧化钠。

用氢氧化钙的季戊四醇生产工艺称为“钙法”；用氢氧化钠的季戊四醇生产工艺称为“钠法”）存在条件下反应制得。

首先甲醛和乙醛缩合生成反应中间物五碳赤丝藻糖（季戊四糖），五碳赤丝藻糖与甲醛反应，还原生成季戊四醇，同时生成甲酸盐。

副产物主要有：聚季戊四醇、季戊四醇甲醚类、季戊四醇缩甲醛、树胶和甲醛聚糖。

通过合理选择和严格控制反应条件可抑制这些副反应的发生。

反应物是甲醛和乙醛混合物水溶液，反应原料配比决定了最终反应产物的比例。

使用NaOH为催化剂，副产物为甲酸钠。

随着原料配比中甲醛对乙醛的比例增加，相应的产物中二季戊四醇量增加，单季戊四醇量减少。

国外季戊四醇生产多数采用低温钠法，连续缩合，加压脱醛，多效蒸发及先进的精制技术，产品品种多，消耗低，副产品回收完全，污染小。

) n6 I, o# V9 l* J4 D/ C*国内生产现状近年来，中国季戊四醇发展迅速，不仅产能快速增加，而且生产技术也取得较大进步。

1997年中国季戊四醇生产能力和产量分别为5万吨和2万吨，2002年分别增加到10万吨以上和5万吨左右。

目前中国有季戊四醇生产厂家近30家，其中规模超过万吨级的企业主要有衡阳三化实业公司、湖北宜化集团公司、云天化集团公司和保定化工原料厂等。

湖北宜化宜都分公司的万吨季戊四醇生产线投产，新生产线为该公司新增1.5万吨季戊四醇产量，加上原有的1.5万吨产能，该公司已经具备了年产3万吨季戊四醇的生产能力，排名亚洲第一、世界第三，季戊四醇的年销售收入将达到2.5亿元，成为该公司新的利润增长点。

该公司为了确保1.5万吨季戊四醇新生产线的竞争优势，购买韩国三洋化学实业公司的单季及双季戊四醇专有技术，生产的季戊四醇羟基含量高达98%，达到国际领先水平。

前5年间，中国季戊四醇产能和产量年均增长率分别为15%和20%，表观消费量从1998年的2.8万吨增加到2002年的6.1万吨、2003年的约6万吨，年均增长率约17%。

前言季戊四醇是由甲醛和乙醛缩合而成，在涂料、汽车、轻工、建筑、合成树脂、炸药等方面具有广泛的应用，此外，还用于医药、农药等生产。

基于在山西三维有限公司实习所得，同时结合专业课的深入学习以及老师的悉心教导，我开展了对季戊四醇的车间工艺设计。

本次设计内容以甲醛、乙醛和氢氧化钠为原料经过缩合反应，得到季戊四醇混合物，在经过中和、脱醛、蒸发、结晶工序得到季戊四醇晶体，最后经过分离、干燥等工序得到季戊四醇产品。

由此工艺可知，设计任务是非常庞大的，这不仅要求我们要有扎实的专业理论知识，更要有灵敏的理解感悟能力，同时要熟练掌握计算机，熟练运用画图工具，其成果包括工艺流程图、主设备图、车间布置图、物料衡算、热量衡算、工艺设备选型设计、经济核算、设计说明书的撰写、查阅英文文献并翻译等。

由此可见任务极其艰巨，在设计中我多次无从下手，苦恼之极，但静下心来仔细研究、摸索，终有路可寻，虽然很辛苦，当从中所学知识及能力是无法估量的，精神上更加丰富。

本设计为初步设计，我按照设计任务书要求内容，一步一步完成，但由于经验不足，理论和实践知识不够扎实，在设计中还有大量不足之处，诚请老师给予指正。

2011年05月30日年产10000吨季戊四醇生产车间工艺设计摘要本设计为年产10000吨季戊四醇生产车间工艺设计。

季戊四醇是一种典型的新戊基结构四元醇，又名四羟甲基甲烷，化学名称为2，2—双（羟甲基）—1，3—丙二醇，其外观为白色粉末状结晶、无臭，略有甜味，可燃，无毒，溶于水，微溶于乙醇，不可溶于甘油、乙二醇、甲酰胺、丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和石油醚等有机溶剂。

本设计所采用的工艺路线为：以甲醛和乙醛为原料，氢氧化钠为催化剂在缩合釜内发生缩合反应，再通入中和釜中进行中和，通入脱醛塔脱除甲醛，经过蒸发器蒸出部分水，再在结晶釜中结晶出季戊四醇，在通过干燥器干燥晶体，最终就可获得产品。

本设计内容主要包括工艺设计，物料衡算，热量衡算，工艺设备计算与选型，安全与环保，经济核算。

1.4 季戊四醇的制备美国人于20世纪30年代发现，甲醛与乙醛在碱性催化剂氢氧化钠作用下，可以发生缩合反应，偶然间发现了制备出季戊四醇的方法，从此季戊四醇的工业化生产便在美国实现了。

季戊四醇的应用范围及市场需求不断扩大，导致国内及国外都加大了对季戊四醇生产技术的研究，季戊四醇的开发研究进入了火热的时期。

季戊四醇的制备根据催化剂的不同，总体来说分为两种途径，一种途径是选用强碱性催化剂，例如氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化钙，然而这个过程最大的缺点是形成大量副产物甲酸盐，甲酸盐没有合适的销路；另一种途径是选择碱性较弱的胺类作为反应的催化剂，尤其是三乙胺，非常适合作为此反应的催化剂，在三乙胺的催化作用下，甲醛与乙醛发生反应，三羟甲基乙醛是羟醛缩合反应的主要产物，然后通过加氢反应，制得最终产物季戊四醇[30]。

1.4.1 Cannizzaro 缩合法甲醛、乙醛会发生反应生成三羟甲基乙醛，该制备过程选择的催化剂大多为碱性较强的催化剂，生产的中间产物再经过Cannizzaro 反应生成季戊四醇，整个反应过程的机理研究已相当成熟，Cannizzaro 缩合法制备季戊四醇的过程分为两个阶段，Cannizzaro 缩合法的第一步反应是过量甲醛与乙醛混合发生羟醛缩合反应，生成三羟甲基乙醛[31]。

Cannizzaro 缩合法的第一步反应是可逆反应，具体的反应过程如下所示：CH 3CHO +CH 2OHCH 2CHOCH 2OHCH 2CHO HCHO +OH -OH 2OH)2CHCHO (CH 2OH)2CHCHO+2OH)3CCHO经过羟醛缩合反应制得中间产物三羟甲基乙醛，再与甲醛进一步发生Cannizzaro 反应，最终制得产物季戊四醇，并且有相应的副产物甲酸盐生成，第二步反应的具体机理如下：(CH 2OH)3CCHO HCHO ++-(CH 2OH)4C +HCOO -Cannizzaro反应的反应速度较慢，是不可逆反应，通常是在30℃以上、pH<9的碱性条件下完成的。

季戊四醇以甲醛和乙醛为原料，在碱性催化剂（氢氧化钙或氢氧化钠。

用氢氧化钙的季戊四醇生产工艺称为“钙法”；用氢氧化钠的季戊四醇生产工艺称为“钠法”）存在条件下反应制得。

首先甲醛和乙醛缩合生成反应中间物五碳赤丝藻糖（季戊四糖），五碳赤丝藻糖与甲醛反应，还原生成季戊四醇，同时生成甲酸盐。

副产物主要有：聚季戊四醇、季戊四醇甲醚类、季戊四醇缩甲醛、树胶和甲醛聚糖。

通过合理选择和严格控制反应条件可抑制这些副反应的发生。

反应物是甲醛和乙醛混合物水溶液，反应原料配比决定了最终反应产物的比例。

使用NaOH为催化剂，副产物为甲酸钠。

随着原料配比中甲醛对乙醛的比例增加，相应的产物中二季戊四醇量增加，单季戊四醇量减少。

国外季戊四醇生产多数采用低温钠法，连续缩合，加压脱醛，多效蒸发及先进的精制技术，产品品种多，消耗低，副产品回收完全，污染小。

国内生产现状近年来，中国季戊四醇发展迅速，不仅产能快速增加，而且生产技术也取得较大进步。

1997年中国季戊四醇生产能力和产量分别为5万吨和2万吨，2002年分别增加到10万吨以上和5万吨左右。

目前中国有季戊四醇生产厂家近30家，其中规模超过万吨级的企业主要有衡阳三化实业公司、湖北宜化集团公司、云天化集团公司和保定化工原料厂等。

湖北宜化宜都分公司的万吨季戊四醇生产线投产，新生产线为该公司新增1.5万吨季戊四醇产量，加上原有的1.5万吨产能，该公司已经具备了年产3万吨季戊四醇的生产能力，排名亚洲第一、世界第三，季戊四醇的年销售收入将达到2.5亿元，成为该公司新的利润增长点。

该公司为了确保1.5万吨季戊四醇新生产线的竞争优势，购买韩国三洋化学实业公司的单季及双季戊四醇专有技术，生产的季戊四醇羟基含量高达98%，达到国际领先水平。

前5年间，中国季戊四醇产能和产量年均增长率分别为15%和20%，表观消费量从1998年的2.8万吨增加到2002年的6.1万吨、2003年的约6万吨，年均增长率约17%。