【化工科技十年大发展】191-2020全球首套单原子催化剂制正丙醇装置投产

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正丙醇是一种用途比较广泛的化工产品，目前被广泛应用于涂料、油漆、胶黏剂、化妆品、塑料和杀菌剂等产品，也是食品添加剂、饲料添加剂、合成香料、清洁剂、防腐剂和刹车油等多个领域的重要原料。另外，正丙醇在医药中间体领域也有非常重要的用途，还被用于新能源汽车电解液。

2020年9月10日，宁波巨化化工科技有限公司对外宣布，该公司建设的5万吨/年多相催化乙烯氢甲酰化及其加氢制正丙醇工业装置全流程一次开车成功，并生产出合格产品。此次开车成功开创了两个先河——既是单原子催化剂的首次工业应用，也是烯烃多相催化氢甲酰化技术的首次工业应用。

该项目由宁波巨化公司和中国科学院大连化学物理研究所、中国寰球上海公司历经3年共同研发、设计、建设，在工艺路线选择、工艺流程设计、设备选型、自动控制等方面进行了大量优化和完善，采取了多项填补行业空白的先进控制技术，最终实现全流程一次开车成功。

该装置拥有完全国内自主知识产权，也是全球首套多相催化乙烯氢甲酰化工业应用装置。其主要工艺由中科院大连化物所丁云杰研究员团队研发完成，首次采用了具有高表面积、多级孔结构和高热稳定性的载体和配体双功能聚合物及其负载的贵金属多相单点催化剂，解决了70多年来一直无法解决的烯烃氢甲酰化均相催化多相化过程中贵金属和配体流失的世界性难题。

此外，相较于之前行业所使用的均相氢甲酰化工艺，该技术采用固定床反应工艺，活性贵金属和有机配体流失可以忽略不计，催化剂与反应物和产物等几乎无成本分离，反应体系中不采用有机溶剂，产品杂质少、纯度高。

该装置实现了单原子催化剂的全球首次工业应用，是中科院副院长张涛院士在国际上率先提出的单原子催化理论的工业化成果。单原子催化剂是一种特殊的负载型金属催化剂，专指载体上的所有金属组分都以单原子分散的形式存在，不存在同原子金属—金属键。不同于此前的均相催化剂以近百个金属原子组成的纳米颗粒为活性中心，单原子催化剂的贵金属原子利用率接近100%。

中国正丙醇产能约13.8万吨，而2019年正丙醇消费量高达19.5万吨，产能规模无法满足市场需求。这套装置的成功投产，将大幅扭转中国正丙醇市场的被动局面。

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月是故乡的圆 发表于 2023-7-26 19:00
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烯烃氢甲酰化反应是将烯烃、氢气和一氧化碳转化为醛类化合物的反应，该过程的原材料利用率接近100%，在优化利用资源方面具有重要意义。醛可以进一步转化成为醇、酸和酯等化学品，而这些化学品是洗涤剂、增塑剂、表面活性剂或医药和香料等高附加值精细化学品的主要原料。目前，全球每年单是通过烯烃氢甲酰化及其加氢技术生产的醛和醇的总产能已经达到了2400万吨左右，其中丙烯氢甲酰化生产丁辛醇的产量就已经达到1600万吨左右，其中我国的消费量就达500万吨的规模。但是，均相烯烃氢甲酰化催化过程中存在诸如催化剂与产物分离困难、贵金属和配体的流失、大量低品位反应热没能得到有效利用和大量使用溶剂等问题。

针对均相氢甲酰化工业生产过程中的上述问题，丁云杰研究团队多年来致力于研究氢甲酰化均相催化多相化技术，成功研发了在负载金属纳米晶粒上通过有机配体的修饰来原位生成均相催化活性位点的多相催化技术，但该技术存在贵金属利用率较低的问题。2012年，丁云杰、严丽研究团队从分子水平上设计并合成出乙烯基官能团化的含磷或氮原子的有机配体单体，制备出以高度裸露的磷或氮原子的骨架为结构单元、具有大比表面积、多级孔结构特点的有机聚合物材料，此类聚合物材料具有载体和配体的双重功能，与氢甲酰化活性金属单原子（铑和钴离子）形成具有多重配位结构和高稳定性的单原子催化剂。2017年乙烯多相氢甲酰化制丙醛/正丙醇中试技术通过了中国石油和化学工业联合会组织的技术鉴定。2018年底，5万吨/年乙烯氢甲酰化制备丙醛/正丙醇工业装置开始建设，2020年8月27日一次投产成功。

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jhenry 发表于 2023-10-4 09:28
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【化工科技十年大发展】系列汇总贴，持续更新中！
https://bbs.hcbbs.com/thread-3594069-1-1.html
(出处: 海川化工论坛网)

采用丁云杰研究员、严丽研究员团队自主研发的乙烯多相氢甲酰化及其加氢技术生产正丙醇工业化装置，在宁波巨化新材料有限公司全流程一次开车成功，产品丙醛和正丙醇的质量均达到国际优级品标准，正丙醇中酸含量只有2～3ppm，远低于美国材料实验协会的标准规定（正丙醇中酸含量小于30ppm）。
该技术的核心催化剂采用具有原始创新性的多相单原子催化剂，解决了80多年来均相催化多相化一直没有解决的配体和活性金属组分流失等难题。该装置采用径向固定床反应工艺进行氢甲酰化反应，不仅实现了无溶剂工业化生产，而且实现了催化剂核心技术和工艺关键技术的有机集成，解决了如何有效利用大量低品位反应热的难题。

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