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新型反应-分离集成技术是化工中间体实现清洁生产和节能减排的重要途径之一。南京工业大学通过工艺技术集成创新,将不同工况反应与蒸馏集成技术成功用于化工中间体生产,有效促进了精细有机中间体向低能耗、低污染、低成本的清洁生产方向发展。这项获得7项中国发明专利的项目被授予2008年度的国家技术发明二等奖。
该项目科研人员从“八五”期间开始科技攻关,历时十余年发明了常压反应-减压蒸馏、低温反应-常压蒸馏、高温反应-蒸馏等不同工况的反应与蒸馏集成技术,打破了传统反应蒸馏技术的局限性。有关成果应用于一系列氯产品、二苯胺等产品的生产,提高了这些有机化工中间体产品的生产水平,同时在技术和产品两个方面进行了拓展和延伸。
据负责该项目的南京工业大学副校长乔旭教授介绍,在有机化工中间体的生产中,许多反应属于连串、可逆过程,由于原料转化率低和目标产物选择性低,导致生产成本和能耗高、环境污染严重等问题,单位产品的废弃物排放量和能耗,相比基础大宗化学品要高几倍甚至几十倍。作为化工领域的研究热点之一,反应蒸馏耦合技术可以对反应过程进行强化,提高原料转化率和目标产物选择性,是实现清洁生产和节能减排的重要途径之一。
内容来自中华人民共和国图鉴社 然而,由于传统的反应-分离耦合技术通常是将反应和分离过程安排在同一设备中进行,存在着反应和分离的工况条件需保持一致;反应能力和分离能力难以优化匹配;反应能力受到设备空间的限制,难以进行工程放大等局限。到目前为止,在工业化和实验室研究中采用反应蒸馏技术的反应过程仅为100余个,而成功实现工业化的只有MTBE(甲基叔丁基醚)、醋酸甲酯、乙苯等十余种产品。
基于这样的背景,打破传统耦合过程的局限性,提出新型反应-分离集成技术,并应用于相关精细有机化工中间体的生产就显得十分必要。乔旭教授领衔的课题组根据强化化工连串、可逆反应过程的原理和清洁生产的需要,按照集成创新的理念,发明了不同工况反应与蒸馏集成技术以及与之配套的循环生产、分离提纯方法,并应用于一系列重要化工中间体的生产,大幅度提高了反应转化率和选择性,减少了副产物生成,降低了能耗。
该项目发明了不同工况反应与蒸馏集成技术,可根据不同体系的特殊要求,对反应和蒸馏的操作条件、设备结构与大小进行自由调整;发明了常压反应与减压蒸馏、低温反应与常压蒸馏过程集成技术,应用于(氯代)甲苯、环己烷、乙酸等化工中间体,生产成本降低10%~20%;发明了苯胺高温缩合反应-蒸馏脱氨集成生产二苯胺和产品提纯的技术,苯胺转化率从20%~23%提高到25%~30%,分离能耗降低7%~10%。
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同时,项目组还面向产品拓展技术,开发了成套(氯代)苯甲醛清洁生产工艺,产品总收率不低于98%;发明了乙酸光氯化合成三氯乙酸技术,反应时间由100小时以上缩短到约44小时,反应转化率、选择性和产品质量含量均达到99%以上。
目前,该项目组以苯甲醛、氯代环己烷等产品的专利技术入股,联合组建了南通市天时化工有限公司进行产业化开发;二苯胺、氯乙酸等产品的相关专利技术已在江苏飞亚化工、江苏快达农化、浙江善高化学等企业实现了产业化;建成了亚洲最大的苯甲醛、氯代环己烷和二苯胺工业生产装置,近3年来累计新增产值15.62亿元,新增利税2.86亿元。
据悉,采用该项目成果建成的工业装置已显示出明显的节能减排效果。譬如,年产2000吨氯代环己烷装置,每年减排持久性有机污染物多氯重组分145吨;年产2万吨二苯胺装置,每年可少用6000吨煤和180万千瓦时电;年产8000吨苯甲醛生产装置,每年减排废水量达到2.5万吨左右。
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