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《中国煤化工》
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一举解决PBS原料瓶颈!山西大学推出顺酐加氢制丁二酸酐联产丁二酸技术
作者: | 来源: 金宝搏官网下载| 时间:2021-09-06

目前较有发展的前景的石化基生物降解塑料包括PBAT(对苯二甲酸、己二酸和BDO的共聚酯)、PBS(丁二酸和BDO的共聚酯)、PBST(丁二酸、对苯二甲酸和BDO的共聚酯)。据预计,我国全生物降解塑料的需求量在2000万吨/年左右,所用对苯二甲酸、己二酸、丁二酸和BDO年需求量约在百万吨级。目前,对苯二甲酸、己二酸和BDO已有大规模生产技术,可满足未来生物降解塑料领域的大量需求。而丁二酸则产量严重不足,严重限制了生物降解塑料产业的快速发展。

丁二酸又称琥珀酸,是一种重要的二元羧酸,在医药、食品、合成塑料、生物可降解塑料等领域有广泛的应用。丁二酸和1,4丁二醇(BDO)同为生产PBS的核心原料。 目前,较为成熟的合成丁二酸技术包括生物发酵法、电化学还原法和顺酐加氢法。 电化学法是以马来酸(MA)或顺酐(MAH)为原料,以硫酸的水溶液为溶剂,电解还原得到丁二酸。在电解过程中,由于顺酐氧化会生成丁二酸异构分子——富马酸,同时伴随有小分子量的单酸生成(在电解槽上方形成酸气),电解结束后经结晶获得丁二酸,经洗涤去除小分子单酸。但由于该工艺经结晶获得产品,产品中的离子含量较高,特别是铁离子含量达10 ppm以上,灼烧残渣(灰分)含量为100 ppm。富马酸、铁和灰分严重影响着下游PBS的质量规格,这限制了其在PBS领域中的应用。 顺酐加氢法是将顺酐溶于溶剂加氢后经精馏获得丁二酸酐,后者水解后获得丁二酸。由于经精馏后获得丁二酸酐产品,顺酐中微量杂质以及反应过程中生产的副产品均可很好地分离,保障了丁二酸酐/丁二酸纯度,加氢法获得的丁二酸酐产品纯度可达99.67%以上,铁离子含量无,灰分含量≤1ppm。整个工艺流程采用Aspen APC先控和智能化RTO动态闭环管控,具有运行成本低,生产过程本质安全、无三废排放,清洁化生产,环境效益好的优点。与生物发酵法和电化学还原法相比,顺酐催化加氢法是目前生产丁二酸酐/丁二酸效率与经济效益最好的方法。

山西大学精细化学品工程研究中心自20世纪90年代就开展了顺酐选择加氢定向合成丁二酸酐的研究,从理论上揭示了催化剂活性组分存在形态及载体对催化剂活性、选择性和寿命的影响机理,掌握了该催化剂制备的关键技术,得到了顺酐加氢高活性、高选择性和长使用寿命的定向合成丁二酸酐催化剂。掌握了工业规模催化剂制备技术,并研发出反应工艺技术,共申请发明专利15项,其中11项已获授权。 山西大学于2013年7月开发出3000 吨/年工艺包,与合作企业(河南煤化)建成3000吨/年工业示范装置,达产达效。3000吨/年工业示范装置的运行表明,本技术工艺流程短,产品收率和品质皆显著高于同类技术,是原子经济、近零排放的绿色过程,具有极强的竞争优势,现已开发出2、5、10万吨/年工艺包。


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