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《中國煤化工》
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一舉解決PBS原料瓶頸!山西大學推出順酐加氫制丁二酸酐聯產丁二酸技術
作者: | 來源:國家煤化工網 | 時間:2021-09-06

目前較有發展的前景的石化基生物降解塑料包括PBAT(對苯二甲酸、己二酸和BDO的共聚酯)、PBS(丁二酸和BDO的共聚酯)、PBST(丁二酸、對苯二甲酸和BDO的共聚酯)。據預計,我國全生物降解塑料的需求量在2000萬噸/年左右,所用對苯二甲酸、己二酸、丁二酸和BDO年需求量約在百萬噸級。目前,對苯二甲酸、己二酸和BDO已有大規模生產技術,可滿足未來生物降解塑料領域的大量需求。而丁二酸則產量嚴重不足,嚴重限制了生物降解塑料產業的快速發展。

丁二酸又稱琥珀酸,是一種重要的二元羧酸,在醫藥、食品、合成塑料、生物可降解塑料等領域有廣泛的應用。丁二酸和1,4丁二醇(BDO)同為生產PBS的核心原料。 目前,較為成熟的合成丁二酸技術包括生物發酵法、電化學還原法和順酐加氫法。 電化學法是以馬來酸(MA)或順酐(MAH)為原料,以硫酸的水溶液為溶劑,電解還原得到丁二酸。在電解過程中,由于順酐氧化會生成丁二酸異構分子——富馬酸,同時伴隨有小分子量的單酸生成(在電解槽上方形成酸氣),電解結束后經結晶獲得丁二酸,經洗滌去除小分子單酸。但由于該工藝經結晶獲得產品,產品中的離子含量較高,特別是鐵離子含量達10 ppm以上,灼燒殘渣(灰分)含量為100 ppm。富馬酸、鐵和灰分嚴重影響著下游PBS的質量規格,這限制了其在PBS領域中的應用。 順酐加氫法是將順酐溶于溶劑加氫后經精餾獲得丁二酸酐,后者水解后獲得丁二酸。由于經精餾后獲得丁二酸酐產品,順酐中微量雜質以及反應過程中生產的副產品均可很好地分離,保障了丁二酸酐/丁二酸純度,加氫法獲得的丁二酸酐產品純度可達99.67%以上,鐵離子含量無,灰分含量≤1ppm。整個工藝流程采用Aspen APC先控和智能化RTO動態閉環管控,具有運行成本低,生產過程本質安全、無三廢排放,清潔化生產,環境效益好的優點。與生物發酵法和電化學還原法相比,順酐催化加氫法是目前生產丁二酸酐/丁二酸效率與經濟效益最好的方法。

山西大學精細化學品工程研究中心自20世紀90年代就開展了順酐選擇加氫定向合成丁二酸酐的研究,從理論上揭示了催化劑活性組分存在形態及載體對催化劑活性、選擇性和壽命的影響機理,掌握了該催化劑制備的關鍵技術,得到了順酐加氫高活性、高選擇性和長使用壽命的定向合成丁二酸酐催化劑。掌握了工業規模催化劑制備技術,并研發出反應工藝技術,共申請發明專利15項,其中11項已獲授權。 山西大學于2013年7月開發出3000 噸/年工藝包,與合作企業(河南煤化)建成3000噸/年工業示范裝置,達產達效。3000噸/年工業示范裝置的運行表明,本技術工藝流程短,產品收率和品質皆顯著高于同類技術,是原子經濟、近零排放的綠色過程,具有極強的競爭優勢,現已開發出2、5、10萬噸/年工藝包。


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