乙醛酸工业合成方法——300786国林科技跟踪

找了一些乙醛酸合成、产物分离的相关资料看了看，做背景知识的了解。

一、乙醛酸的性质

乙醛酸，在工业上又被叫为甲醛甲酸或者二轻醋酸，分子式为C2H2O3。常温条件下为白色晶体，乙醛酸熔点有三种形式，一种是无水，其熔点是98℃，其水合物熔点另一种是含几个分子水，其熔点为70-75℃，而含

有一个水的乙醛酸，其熔点在50℃左右波动。乙醛酸是一种强腐蚀性酸，具有令人厌恶的气味，水溶液呈淡黄色。

乙醛酸应密封保存，其极易和水结合，短时间放置于空气中就能变为浆状。乙醛酸和水可以无限溶解，并且水溶液稳定性质良好，稳定的以水合物状态不变。

二、乙醛酸的用途

乙醛酸是同时具有醛和酸性质的最简单醛酸类化合物，它的这一特殊属性注定了它在化学应用中的重要地位。乙醛酸作为具有高附加值的有机化学中间体，可以与其他化合物发生氧化及缩合反应，制备出应用于各领域的化学产品。

现代化工业生产中，在医药方面，羟基苯甘氨酸（羟氨苄青霉素及头孢氨青霉素的原料）、对羟基苯乙酸、尿囊素（用做皮肤创伤的良好愈合剂、高档化妆品的添加剂以及植物生长调节剂等）为经常使用的药物中间体，而乙醛酸则是合成其的重要原料；

在精细化工方面，洋茉莉醛、香兰素等香料广泛应用于化妆品、食品及烟酒中，乙醛酸在香料制备过程中作为重要原料具有不可或缺的地位；乙醛酸和尿素在酸性条件下缩合生成的尿囊素是高档化妆品的重要添加剂。

在农业方面，乙醛酸是制备对羟基苯乙酸等农药除草剂的重要原料。

在2002年， 乙醒酸的消费构成中， 苯甘氨酸类占42.3%，尿囊素占31.6%，芳香醒类占20%，其他占6.1%。
1、制备医药及中间体

①制备扁桃酸

乙醒酸与苯反应可制得扁桃酸。扁桃酸及其盐和酯的售价均很高。扁桃酸可用来制备眼科药物羟苄唑、血管扩张药环扁桃酸酯、苯并二呋喃酮染料以及中枢神经兴奋药匹莫林。此外，扁桃酸还可制备苯乙酮酸。苯乙酮酸是医药胃长宁及高效安全除草剂苯嗪草酮的原料。

②制备泛解酸内酯

乙醛酸可用于制备泛解酸内酯，进一步与β-丙氨酸钙可制备d-泛酸钙和d1-泛酸钙，以前者为主，俗名维生素B5，通常用作保健品营养强化剂、医药、饲料添加剂等，它也是辅酶A的组成部分。另外，泛解酸内酯是合成泛醇的原料，泛醇又名维生素原B5，主要用作化妆品、医药、液体制剂的添加剂。

③制备苯甘氨酸

乙醛酸还可用于合成苯甘氨酸，包括左旋苯甘氨(DPG)、混旋苯甘氨酸(DLPG)等，通常指DPG. DPG现主要用来合成多肽激素、β-内酰胺类抗生素、农药，国内主要用来合成β-内酰胺类抗生素，主要产品包括:头孢氨苄、头孢克罗、苯咪唑青霉素、氨苄西林钠等。

④制备对羟基苯甘氨酸

乙醛酸、苯酚和尿素在酸催化作用下反应得到对羟基苯甘氨酸，有左旋对羟基苯甘氨酸(DHPG)、 混旋对羟基苯甘氨酸( DLPHG)等。目前，DHPG主要用于合成阿莫西林、羟氨苄唑头孢、头孢5号、头孢曲嗪、头孢哌酮等药物以及用作Fe、Si. P等的分析试剂，此外还用于感光领域，是用途广泛的有机中间体，发展前景良好。

⑤制备对羟基苯乙酸

对羟基苯乙酸是浅黄色或者白色的针状晶体，是一种重要的有机合成中间体，主要应用于农药和医药。农药方面：主要用来合成除虫的杀虫N-乙腈菊酸；医药方面：主要用于心血管药物、高血压药物及消炎镇痛药。除此之外，对羟基苯乙酸还可以应用于光电、生化领域及高分子领域。

其可以在碱性条的件下由苯酚和乙醛酸反应能够制得对羟基苯乙酸，反应式如图1．3，对羟基苯乙酸醚化能够制备对甲基苯乙酸，再氨化能够制备出对羟基苯乙酞胺，之后酯化能够制备出对羟基苯乙酸甲酯。

2、制备香料

①制备香兰素

香兰素在香料工业中产量最大， 应用广泛， 是 种重要的高级香料。在碱性条件下， 愈创木酚和乙醒酸先缩合生成3-甲氧基-4-胫基苯乙醇酸， 然后在催化剂作用下被氧化脱去二氧化碳生成粗品，最后提纯制成香兰素。本法工艺先进，生产成本低，产品质量好，对环境无污染。

香兰素可以直接应用于化妆品、烟酒、食品、药品以及饮料中，还可以作为防臭剂应用在塑料、橡胶以及其他工业中。另外，香兰素在电镀工业中与农业中分别被用做用作上光剂与催熟剂。

香兰素还是重要的有机合成中间体，其下游产品有4,5-三甲氧基苯甲醛(TMB)、儿茶酸(3,4-二羟基苯甲酸)、藜芦醛(3,4-二甲氧基苯甲醛)等诸多产品，国内应用前最广阔。

②制备乙基香兰素

乙醛酸与乙基愈疮木粉发生缩合反应可以制备乙基香兰素，这是国内厂家大多采用的生产方法。

乙基香兰素具有类似香荚兰豆香气，气味温和幽雅，留香持久。乙基香兰素属广谱型香料，是食品、化妆品、烟、酒等香精中不可缺少的重要原料。它的香味比同量香兰素香味强2~3.5倍，但价格仅为香兰素的1.5~2倍，将成为香兰素的更新替换产品。乙基香兰素近几年需求增长迅速，应用前景广阔。

③制备茴香醛、儿茶醛、洋茉莉醛

乙醛酸通过Friedei法可以制取茴香醛和儿茶醛。

茴香醛又称对甲氧基苯甲醛，广泛应用于医药、香料、食品以及日用化学工业等领域。医药工业方面，茴香醛用于制取抗微生物的羟氨苄基青霉素等，是抗组织胺药物的中间体。在无氰镀锌中，它还可以作为E添加剂的优良光亮剂，在较宽的电流范围内促进阳极极化，得到光亮镀层。

儿茶醛是重要的医药中间体，可用作抗氧剂和胶卷稳定剂。

此外，乙醛酸可用于制取洋茉莉醛(又称胡椒醛)。洋茉莉醛是重要的香料，直接用于日化、食品行业，配制花香型香精;在电镀工业上用作光亮剂。洋茉莉醛是国家规定的一类易制毒化学品。

3、制备农药

①制备二苯基乙酸

乙醛酸与苯反应可制取二苯基乙酸。可用二苯基乙酸合成偏二苯基丙酮，进而制造杀鼠剂敌鼠钠盐。此外，二苯基乙酸还用于合成除草剂双苯酰草胺。

②制备2-羟基喹恶咻

乙醛酸和邻苯二胺在适当的溶剂和少量催化剂作用下低温缩合制得2-羟基喹恶啉。2-羟基喹恶啉简称2-HQ，是重要的农药以及医药中间体，还可作为半导体刻蚀添加剂。2-HQ用于合成的产品有:用于合成除草剂以及一些抗癌新药的中间体 —2,6-二氯喹恶啉、6-氯-2-羟基喹恶啉;广谱高效的有机磷杀虫杀螨剂—喹硫磷;广泛用于球虫病的预防和治疗、促进禽畜生长的兽药一磺胺喹恶啉。

4、制备尿囊素

合成尿囊素是乙醛酸的另一大用途。以乙醛酸和尿素为原料，在一定的温度及催化剂作用下一步缩合而成尿囊素。

尿囊素用途极为广泛，下游产品有重氮烷基腺、聚半乳糖酸、艾迪奥克莎(adioxa)、艾克劳克莎(akcloxa) 以及尿囊素的水杨酸、氨基乙酸、抗坏血酸等复合物。尿囊素系列产品应用广泛在医药、农业、日用等行业，前景非常看好。

在医药领域，由于尿囊素具有促进细胞生长、加速伤口愈合以及软化角质蛋白等生理功能，多用于合成各种药物，可用作皮肤创伤愈合剂、抗溃疡药剂、治疗糖尿病和肝硬化等药物组分:在轻化工方面，由于尿囊素是一种两性化合物，能够结合多种物质生成复盐，具有抗氧化、避光、止痛、杀菌防腐作用，可用作护肤品、牙膏、收敛剂、护发剂、抗汗除臭洗剂等的添加剂;在农业上，尿囊素是优良的植物生长调节剂，促进农作物早熟。

尿囊素广泛的存在于自然界中，但是其含量很低，很难提取利用。很早以前国外就开始研究其化学合成方法，但是早期生产尿囊素的成本较高，不利于工业生产。随着技术的进步，合成尿囊素的方法越来越多，一些新的合成方法不断涌现，其中以乙醛酸缩合法反应条件最为温和、成本最低，目前使用最为广泛。

5、制备2-羟基膦酰基乙酸

2-羟基膦酰基乙酸(HPA)可由乙醛酸制备。HPA有优良的阻垢性能，安全无毒，水处理中用作黑色金属的阴极缓蚀剂，特别适用于低硬度水质、高温换热器。HPA是第三代缓蚀剂的典型代表，在国外已大范围推广使用，性能优于第二代产品，其缓蚀性能比国内常用的乙二胺四甲亚乙基膦酸、羟基亚乙基二膦酸高5~8倍。另外，HPA在医药上用作抗病毒剂。

6、制备苯井二呋喃酮

乙醛酸可用于制备苯并二呋喃酮系化合物。当前，苯并二呋喃酮系化合物是世界上公认的在超细纤维上应用性能最好的一类分散染料。此外，它在激光记录材料、液晶材料以及电子照相用感光材料等高技术领域应用广泛。

可见，乙醛酸在我们生活生产中具有极大的用途，随着现代社会的快速发展，对乙醛酸的需求量在不断增加，但是其生产总存在供不应求的现象，所以寻找一种高效，环保，节能的生产方法在现阶段备受关注。

三、乙醛酸的工业合成方法

在国外， 工业上生产乙醒酸起始千20世纪五十年代末， BASF、 Bayer、 奥地利Linz公司均是乙醒酸的重要提供商， 我国乙醛酸工业化 起步晚，从20世纪80年代初期才逐步开始，到2013年为止已有600多家生产厂家， 主要分布在华北， 中南和华东地区。

现阶段乙醛酸工业生产中仍存在环境污染大、选择性较低、投资大等问题。

这里我按原料的不同将乙醛酸的合成方法分位三类：分别是乙二醛、马来酸臭氧及草酸。

（1）乙二醛→乙醛酸

在现代化工艺生产过程中，乙二醛制备乙醛酸的方法很多。分为硝酸氧化法、电解法、双氧水氧化法、次氯酸钠氧化法、乙醇酸酶催化氧化法及金属催化空气氧化法等。其中，乙二醛硝酸氧化法是制备乙醛酸最常用的合成方法。

①硝酸氧化法

此工业合成方法用乙二醛溶液作为反应原料，将硝酸作为氧化剂，由亚硝酸引发氧化还原反应来制备乙醛酸。

以硝酸为氧化剂氧化乙二醛制备乙醛酸是目前为止最成熟的制备工艺方法，该方法流程简单，设备投资简易，目前国内外大部分企业都采用该方法。

该工业合成方法的工艺条件为：在的乙二醛溶液中加入少量亚硝酸钠，在搅拌的同时升温到在 40~50 ℃，升温完毕开始滴加60%硝酸溶液，连续反应 3 h，反应结束后经过真空浓缩、过滤等一系列工序，制备出目标产物乙醛酸。这种方法下的乙醛酸产率大约在 70~80%，对于反应中副产物草酸的处理，一般采用冷却结晶法将其分离。

乙二醛硝酸氧化法制备乙醛酸的方法具有反应条件温和，流程简单，但是反应中使用硝酸，会对仪器设备造成腐蚀，造成损耗，从而减少使用寿命；

在反应过程中由于硝酸浓度过高，会出现较危险的暴沸现象；同时会生成较多的过度氧化副产物草酸，反应完成的溶液中多余的硝酸难以分离，影响产品质量；反应中还会生成氮氧化物NOx，对环境造成严重污染。由于这些局限性，所以国内外用该法制备乙醛酸的规模都不大，随着国家对环境要求越来越高，这一工艺慢慢也会慢慢受到限制。

乙二醛硝酸氧化法不可避免的存在设备腐烛和环境污染问题， 并且制备的都是的乙醛酸水溶液。乙醛酸水溶液中存在大量水， 而且含有大量的醛类杂质如乙二醛等，难以满足工业高纯度固体乙醛酸的需求。

以下是该方法的反应原理：

②电解法

近年来，用电解法制备乙醛酸的方法被大量学者研究，最常见的方法是使用草酸电解还原法和乙二醛电解氧化法制备乙醛酸。

乙二醛电解氧化法是将乙二醛溶液阳极电解氧化生成乙醛酸，阴极使用 Cl2，乙二醛的转化率在 90%左右，乙醛酸的产率为 66%~82%。

此工业生产方法工艺简单，但是生成的副产物HCl 对设备腐蚀性大，会在一定程度上减少设备的使用寿命，而且反应中的副产物较多，不易提纯分离。

反应方程式如下：

③双氧水氧化法

双氧水氧化法是利用双氧水做氧化剂，氧化乙二醛制备乙醛酸。

这种方法一般使用 30%-40%的乙二醛水溶液，并添加硫酸亚铁作为催化剂，实验温度控制在 0~30 ℃。双氧水氧化法是 H2O2 提供其中的一个氧，反应后生成水。这在极大程度上减小了对环境的污染，这种方法的操作简单，产品的纯度较高，但是该反应过程对催化剂硫酸亚铁的需求量较大，这在一定程度上使得生产成本提高；同时过氧化氢在温度过高的条件下极易加速分解，乙二醉在氧化过程中会放出大量的热， 因此在反应过程中需要冷冻设备，大大增加了设备成本，不易于工业化。

该方法的反应方程式：

④次氯酸钠氧化法

次氯酸钠氧化法是用乙二醛作为原材料，次氯酸钠作为氧化剂制备乙醛酸。

此方法反应时间较短，为 3 h，操作简便；但是反应中所用的次氯酸钠不稳定易分解，反应产物中存在金属盐也不容易分离，还有待于进一步的优化。

该反应的反应方程式为：

⑤乙醇酸酶催化氧化法

此方法为这儿年研究的最频繁的合成方法之一。在乙醇酸氧化酶、双氧水酶、黄素单核什催化剂以及乙二胺的存在下， 在515°C时往乙醇酸溶液中通入115MPa 的纯氧气作用制备乙醉酸。该工艺流程非常简易，而且产物的纯度很高、无环境污染等，但是需要高压设备，而且此反应过程非常缓慢，需要长时间的反应。

⑥金属催化空气氧化法

金属催化空气氧化法，是将乙二醛溶液作为反应原料，氧化剂为空气中的氧气，使用金属催化剂催化空气氧化乙二醛制备乙醛酸。

现阶段使用金属催化剂催化乙二醛制备乙醛酸的研究被大量学者关注，进行多相催化有利于产物与催化剂的分离和催化剂的回收再利用，在一定程度上节约资源降低成本。此方法在制备过程中避免了硝酸的使用，减少其对环境造成的污染，同时减小耗电量，方法简单，反应条件较为温和，克服了反应产物与催化剂难以分离的缺点，工艺不会对环境造成污染，极大的符合绿色催化发展理念。但是这种方法也存在副产物较多、产率较低的情况。因此，使用此方法要结合实际情况，对载体进行有效筛选，控制负载金属量以及寻找最优的反应条件，从而进一步提高乙二醛的转化率、乙醛酸的选择性及产率，这些都是众多学者需要攻克的难题。其反应化学方程式为：

由一系列的研究进展可以看出，贵金属催化乙二醛氧化制乙醛酸仍存在选择性和产率较低的问题。

（2）马来酸臭氧→乙醛酸

①马来酸臭氧氧化法

1903年Harries首次用马来酸水溶液直接通臭氧氧化合成了乙醛酸，但马来酸的利用率只有50%。1966 年，Blackl22]等将马来酸的水溶液在15~25°C下通入体积分数为4%的O3/O2进行臭氧化，乙醛酸产率接近50%。1972 年，Callighan等首次用臭氧氧化-催化加氢法合成乙醛酸，乙醛酸产率高达95%。

以下是该方法的反应原理：

此法污染少，但投资大、电耗高、操作不便。国外DSM公司、日本三井东压化学公司等厂采用此法生产，国内对此法也有研究，但无采用此法生产的厂家。

②马来酸酐(酯)臭氧氧化

马来酸酐臭氧氧化法是将马来酸酐溶于甲醇或甲酸中，通入氧气稀释的臭氧，在10C以下进行臭氧氧化反应。用催化加氢或锌粉还原的方式分解臭氧化物，分离加氢催化剂或锌渣，水解，蒸出过量溶剂得成品。

奥地利Linz公司于20世纪90年代建成万吨级马来酸酐臭氧氧化法生产乙醛酸装置，该法收率在90%以上，副产物为二氧化碳和少量的草酸。其优点是产品质量好，“三废”排放量少，缺点是技术要求高，生产过程中温度难以控制，而且反应中需用过量臭氧，臭氧发生技术要求高，给操作带来极大的不便，且设备投资巨大，电耗大，每吨产品约耗电1万度，生产成本高。尽管顺酐臭氧氧化法是目前比较先进的生产方法，但由于其设备投资大和技术要求高，不适合我国目前国情，不易推广。

来看一段此工艺发展的介绍：

903年Harries将臭氧通入马来酸溶液中进行氧化合成乙醉酸，但是这种方法原料的利用率很低，而且无法检测出反应是否已经结束。1964年，Thompson在低温状态下(-40°C左右）臭氧化马来酸丁酷，然后加入次磷酸酕还原得到乙醉酸丁酕。1966年，Pappas等在-50°C左右条件下，臭氧化溶千甲醇溶液的马来酸，再千2°C用二甲硫酰将其还原，此法所制得的乙醉酸的收率达到91%。之后Pryde和Moore等对该方法做了进一步改进，乙醉酸的收率又再次增加，但是反映产物难以得到很好的分离，而且甲醇回收也十分困难。

1972年，Callighan等将马来酸和丙酮或乙酸乙酕混合成溶液，在5 °C左右臭氧化至反应结束，并将反应完全后的产物通过S02 进行 还原，还原结束后加入生石灰，中和掉反应物里面的S03,然后加入少量水减压蒸馆之后可得到乙醉酸水合晶体，该方法所制得的乙醉酸产率高达95%，而且简单易行，但是该过程所使用和生成的酸性气体都会严重腐蚀设备， 很容易造成环境污染。同年Callighan等采用臭 氧氧化－ 催化加氢法制备乙醉酸，使用 Pd/Ali03 作为催化剂，对臭氧化马来酸之后的产物进行催化加氢，经过过滤分离和减压蒸馈后得到乙醉酸的半缩醉，水解之后蒸出甲醇即可得到乙醉酸的水溶液，此方法乙醉酸的产率也高达95%，并且催化剂还可以重复使用，但是乙醉酸的产率特别依赖催化剂的用量，如果减少催化剂产率会受到很大影响。1991年，Alexander对该工艺流程进行了大量改进，在阳离子交换树脂作为催化剂的条件下将马来酸酐用乙醇、正丁醇等酕化作为前处理， 然后再过量的甲醇中进行臭氧化，通入氮气赶走残余的臭氧，加入贵金属催化剂(Pt或Pd等）对上述产物进行催化加氢。因为马来酸酕化，使得反应温度可以提高，降低的设备要求， 同时也延长了催化剂的寿命，但是该工艺流程过于复杂，而且生产成本高，技术要求太高， 目前全世界只有奥地利Linz公司在使用此种工艺。（现在也没用了）

（3）草酸→乙醛酸

①电解法

草酸电解还原法是将草酸溶液阴极电解还原生成乙醛酸，阳极使用无机酸，此方法制备乙醛酸的产率在85%~93%。

工艺过程一般为在隔膜电解槽中，以铅、铅梯合金、二氧化铅或钉、钦为阳极，以铅板为阴极。阴极液为草酸溶液，一般为饱和的草酸溶液，阳极液为低浓度的无机酸， 一般是H2S04溶液。电解的电流密度可达到1600A/m2,阴极液温度在8~25°C之间。电解结束后对产品进行蒸熘、冷却结晶回收未反应的草酸，制得质量分数为20%~50％的乙酵 酸产品。该工艺乙醒酸收率一般在85%~93%，阴极电流效率大约为65%~90%。草酸 电解还原法具有无污染，原料易得价廉，工艺流程短，产品收率高产品纯度好等优点。该方法具有选择性、产率较高、产品质量高、工艺简单等优点，但同时这种制备方法也存在一些问题，已知草酸为弱电解质，且在水中的溶解度较小，这使得电解过程只能在较低的浓度以及较小的电流密度下进行，其次这种方法的离子膜性能差，电极容易失活使用寿命短，对设备投资大，耗电量高而无法创造较高的经济效益， 因此无法大规模生产。

草酸电解还原法存在阳离子交换膜性能差、溶液挥发量大以及电极材料不理想等缺点。

由于我国草酸资源丰富，价格低廉，如果该工艺过程中出现的技术问题能够解决好， 该工艺在我国将会有很大的发展空间。

反应方程式如下：

②草酸化学还原法

刘俊显等在一定合适的反应条件下使用硅铝酸盐作为脱氢催化剂化学还原草酸，所还原的乙醉酸产率高达87%，虽然该工艺流程不会产生环境污染，但是反应条件必须是高温，而且催化剂的制备方法非常麻烦， 因此整个工艺无法规模化。

四、乙醛酸主要工业合成方法及优缺点

目前工业上主要使用的是三种方法：乙二醛硝酸氧化法、草酸电解法、马来酸酐(顺酐)臭氧氧化法。三种方式各有优劣，其中乙二醛硝酸氧化法使用最为广泛。

乙二醛硝酸氧化法：

优点：

该工艺反应条件温和，流程短，过程简单，投资小，容易实现大规模生产，经济效益明显。

缺点：

（1）反应中使用硝酸，会对仪器设备造成腐蚀，造成损耗，从而减少使用寿命；

（2）在反应过程中由于硝酸浓度过高，会出现较危险的暴沸现象；

（3）会生成较多的过度氧化副产物草酸，工业上采用冷却结晶法以除去副产物草酸，而未被氧化的乙二醛，一般除去的方法足用环已醇、脂肪醛等溶剂反复提取，操作繁琐。反应完成的溶液中多余的硝酸难以分离，影响产品质量；

（4）反应中还会生成氮氧化物NOx，对环境造成严重污染。由于这些局限性，所以国内外用该法制备乙醛酸的规模都不大，随着国家对环境要求越来越高，这一工艺慢慢也会慢慢受到限制，而国外正逐步淘汰。

草酸电解法：

优点：

该法工艺简单，原料来源广，收率高，副产物少，无污染、产品质量好。

缺点：

（1）常温下， 草酸在水中的溶解度较小， 本身又是较弱的电解质，故该电解过程无法在较高浓度和较大的电流密度下进行，设备时空利用率低；

（2）随着电流密度和产品溶液中乙醛酸含量的提高， 反应选择率和电流效率明显下降。

（3）电解只能达到较低浓度的乙醛酸溶液， 需经多步蒸发浓缩才能达到商品浓度， 因此电解耗能和设备投资较大。

（4） 该工艺阳极反应介质多为硫酸， 介质中水在铅电极上进行析氧反应， 阳 极电流完全未被利用， 同时阳极表面上二氧化铅、 硫酸铅生成， 电阻较 大， 能耗增加， 生热严重， 而且脱落下来， 是妨碍设备正常运转、 造成离子交换膜损伤的主要因素。

（5）电极活化困难， 文献报道平均电流效率为60%，但据实际调查， 电流效率仅为40％左右。

（6）溶液挥发量大。

（7）离子膜使用寿命短， 造价高。

（8）乙醛酸的色度深不能被用户接受.

由于我国草酸资源丰富，价格低廉，如果该工艺过程中出现的技术问题能够解决好， 该工艺在我国将会有很大的发展空间。

马来酸臭氧氧化法：

优点：

该法收率在90％以上，产品质量好，生产过程中“三废”排放量少。

缺点：

（1）生产过程中温度难以控制，而且反应中需用过量臭氧，对臭氧发生技术要求高。

（2）设备投资大。

（3）生产成本高：电耗大，每吨产品约耗电1万度，生产成本高；原料顺酐价格高。

五、国林科技改良版马来酸氧化法

顺酐臭氧氧化法：

顺酐臭氧氧化法的生产工艺就是以顺丁烯二酸酐为原料，以甲醇或甲酸作为反应液，在 10℃的条件下，通入氧气和臭氧进行反应。反应产物的处理过程就是用加还原剂去除臭氧化物，分离然后进行蒸馏，最终得到目标产物乙醛酸。这一种方法应用的比较成功的是奥地利的Lizn 公司，利用顺酐臭氧氧化法的反应工艺，在上世纪九十年代建成了一条产量万吨的生产线，这条工艺线路产物收率可以达到90%以上，具有产品质纯净的优势，因为其副产物只有少量的草酸和气体二氧化碳，而且这一副产物对环境的污染也非常小。但是这一条工艺线路对臭氧发生技术的设备要求是非常严苛的，投入资金大，造成成本比较没有优势，这就造成了其想要大规模的推广比较困难。

国林的合成方法就是在这个工艺的基础上改良而来，臭氧氧化顺酐法通过将顺酐加入水中进行水解，再通过臭氧氧化后，进行蒸馏得到晶体乙醛酸一水合物和副产品甲酸溶液。经过近十年的乙醛酸生产工艺研究与改良，通过产品定性、小试、中试，目前已完全具备实施高品质晶体乙醛酸项目产业化的条件，且几乎无环境污染。特点是可以得到高纯度的固体乙醛酸。

六、乙醛酸的品质及形式

乙醛酸是一种重要的有机化工中间体，市场上主要以30wt％．50wt％水溶液的形式销售，含有大量的水、副产物草酸及有色杂质的乙醛酸产品形式很难满足当今医药和食品等行业对高品质乙醛酸的需求，也不能应用于非水相反应，因此化工市场迫切的需要高纯度固体乙醛酸(一水合乙醛酸含量在98wt％以上)，但目前高纯度固体乙醛酸在国内尚无生产。

目前国内已经有20多个乙醛酸的生产厂家，年产超过了5万吨之多，并且还不能够满足市场的需求，而高品质的乙醛酸国内生产的很少。国内生产的乙醛酸存在着一些问题，如：乙醛酸溶液的色泽问题、乙醛酸溶液中杂质含量问题(主要指草酸)、乙醛酸溶液中乙醛酸含量问题等等，使许多企业不得不依赖于进口高品质的乙醛酸。由于进口的价格比较的昂贵，尤其针对高纯度固体乙醛酸的价格更贵，每25g大约需要200元。国内目前也能生产一些固体乙醛酸(一水合乙醛酸)，但是这些乙醛酸的纯度依然不能和国外生产的固体乙醛酸相比。许多医药中间体还需要依靠国外进口的固体乙醛酸作为原材料，成本比较高，制约了固体乙醛酸在高端、高附加值市场的应用。现今市场上乙醛酸主要以水溶液的形式进行销售，其含量在30wt．50wt％，其中据了解50wt％乙醛酸溶液价格大约6500元／吨，而高纯度的固体乙醛酸价格大约是其6．10倍。面对这高昂的利益，许多科研人员与企业纷纷地投入到开发可用于工业生产的高纯度固体乙醛酸的制备工艺中。

七、不同工艺合成乙醛酸的提纯

乙醛酸水溶液中存在大量水以及醛类等杂质， 纯度比较低，无法满足食品、医药等行业对高纯度固体乙醛酸产品的需求。

采用乙醛酸的各种合成方法， 最后都要对产品进行纯化。不同的合成方法， 产品体系就会含有不同的成分。因此针对于不同的合成体系要采用不同的纯化方法。

乙二醛硝酸氧化法产品中含有乙醛酸、未反应的硝酸和乙二醛、副产物草酸；

草酸电解还原法中的组分为草酸、乙醛酸、乙醇酸等。

顺酐臭氧氧化法生产的固体乙醛酸中主要含有乙醛酸， 其次含有少量草酸和甲酸， 根据固体乙醛酸以及杂质的性质， 提法。

1、乙二醛硝酸氧化法提纯

在硝酸氧化法中，乙二醛为过量物质，由文献可知， 当硝酸含量小于2％时，硝酸会丧失其氧化性能。因此该体系产物的纯化即未反应掉的硝酸、过量的乙二醛、反应产物乙醛酸、副产物草酸的分离。通常采用的方法为将产物浓缩，在浓缩过程中，硝酸的浓度增大，使得硝酸具有氧化性，进而氧化乙醛酸生成草酸，最终被消耗掉。经过此法处理后，硝酸含量降低到一定的范围。将此产物冷却，结晶、过滤草酸晶体，最终得到乙醛酸粗产品。品的分离纯化方法。

2016年宋磊受湖北省宏源药业科技股份有限公司(厂方)委托，有一篇关于高纯度固体乙醛酸提纯的论文。其中提到：

本研究项目的合作厂方也申请了一篇关于乙醛酸精制的专利，此专利中厂家直接对乙醛酸原料用钙化剂进行除草酸，之后就是浓缩结晶，离心分离，最后进行真空干燥。该方法在结晶过程中反应釜中还要保持一定的真空度，对设备的要求较高；只进行一次结晶，产品的收率较低；结晶出的产品的纯度最高只有97％左右和国外进口的固体乙醛酸仍有一定的差距。

其通过使用活性炭处理乙醛酸的原料，使其色度由原来的450度降低到150度；使用过渡金属盐新型沉淀利实现了对乙醛酸原料中草酸来质的有效去除，可使乙醛酸中的草酸含量由0.92wt%下降到0.22wt%。

但其中未提到乙二醛的去除。

而国内乙二醛主要采用乙二醇氧化法生产, 用其制得的乙醛酸含有少量乙醇醛和乙醇酸, 并且很难分离, 使用范围受到很大限制。

产品中乙二醛的存在会对香兰素、尿囊素等乙醛酸下游产品的合成有严重影响，因此乙二醛与乙醛酸的分离得到了国内外研究者的重视。如德国开发了多次萃取的方法，以乙酸乙酯、苯乙酮、环已醇为萃取柱，除去未反应的乙二醛。日本则采用以丙醛或异丁醛为萃取剂，直接萃取残留的乙二醛。BASF开发了将三月桂胺、庚烷、甲苯按照一定比例组成萃取剂,处理乙二醛硝酸氧化法得到含有乙醛酸、乙二醛、草酸、硝酸和甲胺的反应产品。

这些方法都属于混合溶剂萃取法，采用溶剂萃取的方法，要消耗大量的溶剂，当达到很好的分离效果时，产品损失率会很大。

2、草酸电解还原法提纯

草酸阴极电解合成乙醛酸产品中的杂质主要是草酸， 但草酸溶解度在低温下较小， 很容易除去， 因此产品质量很高。

在草酸电解还原合成乙醛酸的生产中，产品中乙醛酸的浓度一般很低左右，乙醛酸产品浓度一般为20%、40%、50%三种。要达到这种效果一般采用减压蒸馏法，将乙醛酸提浓，冷却结晶分离草酸，该工艺能耗较大。

3、顺酐臭氧氧化法提纯

在臭氧氧化法制备固体乙醛酸时，会有大量的低浓度甲酸溶液产生，质量分数为13%-16%。国林低浓度甲酸回收采用的方法是甲酸钾法：副产品甲酸溶液加入氢氧化钾进行酸碱中和反应制取甲酸钾，蒸馏后得到甲酸钾结晶，副产品收率、反应效率达到 99%以上。

草酸采用压蒸馏法，再冷却结晶分离。

总结：

草酸电解还原法、顺酐臭氧氧化法都能得到纯度高的乙醛酸。
乙二醛氧化法产品中杂质较多， 主要是乙二醛和氯离子， 其中乙二醛是干扰乙醛酸与其它亲核试剂缩合的主要杂质，近年来国内外研究乙醛酸的纯化技术主要是除去反应液中乙二醛等杂质，其进展主要有以下几个方面 :

(1)德国开发以环已醇、苯乙酮、乙酸乙酯等为萃取剂，通过萃取剂等多次萃取除去乙二醛。

(2)日本开发了用丙醛或异丁醛直接萃取反应液中残留乙二醛的方法。

(3) 巴斯夫新开发出用三月桂胺、庚烷和甲苯组成的混合液处理乙醛酸，可使乙二醛浓度降至0. 2%。

(4)我国开发的用氢氧化钙控制不同pH值,使草酸和乙醛酸先后生成钙盐析出，用离子交换树脂处理，可得较纯乙醛酸溶液。

但目前不管哪中纯化方法都很难将乙二醛彻底除去，因此该领域有待进一步研究。

乙二醛氧化法乙醛酸产品色度很浅, 但其中夹杂的乙二醛活性大于乙醛酸, 影响所有下游产品合成反应, 国内外为改进产品质量已作了大量研究工作。目前某些进口乙醛酸和国内许多企业生产的乙醛酸质量都不能达到使用要求。

另外，草酸电解法合成的乙醛酸产品色度深, 一般并不影响使用效果, 但这种结论很难为用户认同和达到出口要求。

八、国林臭氧技术优势

2014年付敏敏论文《臭氧氧化法制备固体乙醛酸工艺优化研究与设计》：

本课题组曾对臭氧氧化法制备固体乙醛酸工艺过程进行研究,采用顺酐作为原料,水作为溶剂，顺酐水解生成顺酸，用臭氧氧化顺酸得到液体乙醛酸粗品，通过减压蒸馏将乙醛酸与副产物分离，然后结晶得到固体乙醛酸。该项目与青岛国林实业有限责任公司合作，建设了一套50t/a规模的臭氧法制备固体乙醛酸的中试装置，实现了规模化生产。但中试过程中发现，生产工艺过程存在以下问题需要进一步优化:

(1)    中试过程中臭氧发生器是以空气为气体原料，由于氧气在空气中的含量只有21%，臭氧发生器产生的臭氧浓度比较低，导致臭氧化时间较长。另外，由于空气中的氮气在臭氧存在下易生成大量的氮氧化物，导致产品纯度低，并存在安全隐患。

(2)    受到臭氧发生器规格的限制，中试过程中采用的臭氧发生器5Kg/h规格的，导致臭氧通入速率过慢，臭氧化时间较长。

文中将5Kg/h规格的臭氧发生器改为了20Kg/h规格的，结果表明， 与优化前相比，反应时间显著缩短， 固体乙醛酸收率与纯度均有所提高。而现在国林用的是120Kg/h规格的。