以2,5-二氯苯酚为关键词在国家知识产权上进行搜索,共出现32条,整理出相关专利共19篇。其中,1,4-二氯苯氧化专利5篇,2,5-二氯苯胺的重氮化水解3篇。江苏蓝丰生物化工股份有限公司专利数最多(3篇),均是关于1,4-二氯苯氧化法的具体方法、工艺(表2)。虽然1,4-二氯苯氧化法专利申请积极性高,但至今没有工业应用案例,各研究院所对此法研究热情不高,这可能与2,5-二氯苯酚下游应用单一有关。
表2 国内2,5-二氯苯酚相关专利统计分析
序号 | 名称 | 反应条件 | 反应结果 | 单位 |
1 | 1,2,4-三氯苯酚水解 | 200℃,2 MPa,8 h,磺酸盐如对甲苯磺酸钠为催化剂 | 收率91.2% | 江苏扬农化工股份有限公司、江苏瑞祥化工有限公司、宁夏瑞泰科技股份有限公司 |
2 | 2,5-二氯苯胺的重氮化水解 | 亚硝酸甲酸代替亚硝酸钠 | / | 杭州师范大学 |
优化反应系统,通过重氮液返混,水解液返混实现连续操作,24 h | / | 山东潍坊润丰化工股份有限公司 |
管式反应器,长10 m,直径1 mm | / | 浙江工业大学 |
常压,2~8 h,铁钒或磷钼钒杂多酸为催化剂 | / | 江苏蓝丰生物化工股份有限公司 |
3 | 1,4-二氯苯氧化 | 对二氯苯卤化反应;50℃,常压,反应10 h,铜盐为催化剂水解:210℃、2 MPa,3 h | / | 四川福思达生物技术开发有限责任公司 |
20℃,6 h,H2O2为氧化剂,金属卟啉化合物为催化剂、磷酸为助催化剂 | 转化率98%,选择性92.3% | 南京工业大学 |
50~90℃,5~24 h,杂多酸或杂多酸盐为催化剂,H2O2为氧化剂 | / | 沈阳化工研究院有限公司 |
4 | 2,4-二氯苯酚异构化 | 300℃,2 h,SiO2/Al2O3,HZSM-5为催化剂 | 转化率52%,选择性91% | 美国孟山都公司 |
5 | 2,4-二氯苯酚羟基化 | 30℃,常压,2 h,VPO/Al2O3为催化剂 | 收率32.9% | 常州大学 |
6 | 2,5-二氯苯甲醚醇解 | 190℃,1.25 MPa,6 h,聚乙二醇或季胺盐或冠醚为催化剂 | 收率96.1% | 江苏扬农化工股份有限公司、江苏优嘉化学有限公司 |
7 | 邻氯苯酚催化氧化 | 酸性物质(三氯氧磷或硫酸)以保护羟基100℃,3.5 MPa氯化反应:50℃,0.5 MPa。水解:50℃,0.5 MPa | 收率91.66% | 连云港致诚化工有限公司 |
2,5-二氯苯酚未能找到直接的市场数据,但通过其主要下游应用领域麦草畏的市场分析,可推算出其市场容量。
1、麦草畏市场分析
从使用量来看,北美是全球最大的麦草畏消费市场,其次为欧洲和亚太地区。目前全球共有麦草畏产能5.2万吨。江苏扬农化工股份有限公司以25 000吨产能成为全球最大的麦草畏生产商(表3)。美国孟山都公司在2016年2季度宣布出资9.75亿美元扩建位于美国路易斯安那州的生产工厂,扩大麦草畏产能,按其投资额,估计产能不超过15 000吨,该项目计划于2019年年中完成,但受麦草畏飘移事件的影响,项目进度受到影响。预计到2020年,全球麦草畏产能将突破7万吨。
表3 全球麦草畏主要产能分布
企业 | 年产能(吨) |
德国巴斯夫公司 | 16 000 |
瑞士先正达公司 | 2 000 |
印度Gharda公司 | 1 000 |
美国孟山都公司 | 0(投资9.75亿美元,计划于2019年年中完成) |
江苏扬农化工股份有限公司 | 25 000 |
江苏长青农化股份有限公司 | 5 000(扩产6 000吨) |
浙江升华拜克生物股份有限公司 | 1 500 |
江苏嘉隆化工有限公司 | 1 000 |
江苏好收成韦恩农化股份有限公司 | 50 |
其他 | 100 |
总产能 | 51 650 |
耐麦草畏转基因作物的推广和与草甘膦复配混用是提升麦草畏需求的两大动力。根据孟山都公司对美国耐麦草畏大豆未来的种植预期,2017年新增种植面积为600万公顷,2019年将达到2 200万公顷,占美国大豆种植面积的2/3。按照1 kg/hm2的麦草畏施用量,2019年仅孟山都公司在美国种植大豆创造麦草畏增量为2.2万吨。目前,全球转基因大豆种植面积超过9 000 hm2,假设到2020年,抗麦草畏转基因大豆在全球渗透率达到2/3,将创造至少8万~10万吨麦草畏需求量。
按照开工率60%计算,2017年麦草畏产量约为1.5万吨,供应紧张;即使2020年的开工率能提升到100%,当年产量也仅为7万余吨,相比预估的8万~10万吨需求量,供不应求的局面仍未改变。
2、2,5-二氯苯酚市场预测
按2020年麦草畏产量7万吨计,假设:① 麦草畏生产全部采用2,5-二氯苯酚为原料生产;② 2,5-二氯苯酚生产采用现在应用最广的2,5-二氯苯胺重氮化水解法。1吨2,5-二氯苯胺可生产麦草畏0.67吨,以2,5-二氯苯胺制2,5-二氯苯酚转化率90%计,2020年2,5-二氯苯酚需求量约为9.4万吨。
2017年夏季在美国发生了多起麦草畏除草剂意外飘移事故,对大豆等作物造成了大面积破坏,此次飘移事故还在调查中,但对耐麦草畏转基因作物推广的负面影响不可估计,会影响到部分公司的麦草畏产能扩大,因此2020年麦草畏产量可能会少于7万吨。预计2020年2,5-二氯苯酚需求量小于9.4万吨,约为4.5万吨。
我国2,5-二氯苯酚生产工艺主要有传统工艺1,2,4-三氯苯水解法、2,5-二氯苯胺重氮化水解法和新工艺对二氯苯氧化法。其中,1,2,4-三氯苯水解法副反应多,二氯苯酚异构体分离困难,原料不易得,需要解决原料来源问题及改进工艺。2,5-二氯苯胺重氮化水解法为间歇操作,环保压力大,需要对现有工艺进行改进。对二氯苯氧化法反应路线短,其原料对二氯苯较易得,环保压力小,是未来值得深入研究开发的工艺,目前关于此法的公开研究资料较少,这可能与2,5-二氯苯酚下游应用领域单一、主要技术掌握在少数几家麦草畏生产商手中有关。
2,5-二氯苯酚的下游是麦草畏,国内麦草畏厂家集中在江浙地区,生产的麦草畏基本都用于出口。其上游是2,5-二氯苯胺,供应商稀缺,究其原因,主要用于生产下游产品麦草畏。2,5-二氯苯胺的上游是2,5-二氯硝基苯,供应商多集中于江浙地区。由此可见,2,5-二氯苯酚的上游供应商、下游需求商大多都在江浙地区。因此,生产2,5-二氯苯酚的装置适宜建设在江浙地区。
经估算2,5-二氯苯酚2020年需求量不足9.4万吨,其作为生产麦草畏的中间体,话语权掌握在下游厂家中,若能拓展其下游市场,如作为新型氮肥增效剂或皮革防霉剂,对刺激消化厂将有所帮助。
来源:《现代农药》2019第4期