1,3-丙二醇(1,3-PDO)是一种非常重要的化学品,已经被广泛应用于制药、化妆品以及聚合物等行业,尤其是1,3-PDO 可作为生产高性能聚酯材料聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的关键单体。PTT具有柔软、弹性好、耐污等其他聚酯所不具备的优势,广泛应用于装饰材料、纺织纤维、服装、工程塑料和薄膜,被誉为“21世纪新型聚酯纤维”。PTT商业化应用的增加,预计到2027年,全球 市场规模将达到14.4亿美元年增长率为14.2% 。作为生产PTT的重要单体,其开发生产也必将成为21世纪化工领域的一个竞争焦点。
1,3-丙二醇的工业化生产路线
目前,1,3-丙二醇的工业化生产路线主要可分为化学法和生物法两大类。化学法路线代表性的有Shell(壳牌)公司采用的环氧乙烷羰基化法、德国Degussa(德固赛)公司采用的丙烯醛水合氢化法。生物法指的是使用生物发酵法生产1,3-丙二醇,目前是工业上生产1,3-丙二醇的主流工艺,生产方式上呈现甘油发酵法与葡萄糖转化法并存的局面。以生物发酵法生产1,3-丙二醇的公司,国外具有代表性的有杜邦泰特利乐生物公司、法国迈陀保利克公司,国内企业主要有江苏东方盛虹股份有限公司、张家港华美生物材料有限公司、广东清大智兴生物技术有限公司等。
从国内市场规模来看,据统计,2020年中国PDO需求量约4.3万吨(因此大家在设计产能时请注意,总需求量也才5万吨左右,不要整个十几万吨几十万吨的厂子),15-20年CAGR(复合年均增长率)达26%,而受限于国内工业化技术和量产瓶颈,PDO仍主要依赖进口,20年进口依赖度约78%,进口产品主要来自杜邦,并由其在中国地区的PTT聚酯代工企业加工生产PTT聚酯。
化学法
环氧乙烷羰基化法指的是环氧乙烷与合成气(CO+H2)发生羰基化反应制备1,3-丙二醇,若该反应在催化剂催化下直接制得1,3-丙二醇,则称为一步法环氧乙烷羰基化法。
环氧乙烷羰基化法
丙烯醛水合氢化法第一步是将丙烯醛水合生成3-羟基丙醛,第二步与两步法环氧乙烷羰基化法一致,再通过加氢反应生成1,3-丙二醇。
总体而言,丙烯醛水合氢化法生产工艺较为成熟,反应条件温和,对生产设备要求不高,可从工业大宗化学品丙烯出发氧化制得原料丙烯醛,但需指出的是,丙烯醛属于有毒、易燃、易爆物品,难以储存和运输。