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：化小北 来源：煤化工信息网 浏览次数：3165次 更新时间：2021-09-01
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。
