水相有機合成及高效清潔分離技術在化工工業(yè)中的應用課件

水相有機合成及高效清潔分離技術

在化工工業(yè)中的應用水相有機合成及高效清潔分離技術

在化工工業(yè)中的應用1目錄0102030405技術創(chuàng)新化工行業(yè)現(xiàn)狀精細化工工藝清潔指數(shù)技術創(chuàng)新打造新舊動能轉換新引擎未來發(fā)展方向目錄0102030405技術創(chuàng)新化工行業(yè)現(xiàn)狀精細化工2化工行業(yè)現(xiàn)狀01化工行業(yè)現(xiàn)狀013技術水平:

創(chuàng)新能力弱；與歐美日韓等發(fā)到國家有較大差距。環(huán)保現(xiàn)狀：安全系數(shù)低、產品檔次低、三廢排放量大、生態(tài)環(huán)境壓力大技術水平:4技術創(chuàng)新02技術創(chuàng)新025高校優(yōu)勢：基礎研究，揭示科學規(guī)律劣勢：對工程化問題不夠重視企業(yè)優(yōu)勢：工程技術，產業(yè)化實施劣勢：專業(yè)基礎理論相對薄弱缺乏科學向技術轉化的紐帶創(chuàng)新性技術與歐美差距較大高校優(yōu)勢：基礎研究，揭示科學規(guī)律劣勢：對工程化問題不夠重視企6為打通向科技成果轉化的最后一公里以推進供給側結構性改革為主線，實現(xiàn)新舊動能轉換為目標利用現(xiàn)代合成技術改造傳統(tǒng)產業(yè)，變劣勢產能為優(yōu)勢產能結束以犧牲環(huán)境為代價的時代，發(fā)展綠色化學、清潔化學為打通向科技成果轉化的最后一公里以推進供給側結構性改革為主線7實施成效開發(fā)集技術、環(huán)保、安全、質檢、設計、經濟效益分析于一體的整體工藝團隊建設工藝技術開發(fā)團隊中試放大工程團隊工程技術設計團隊中控分析保障團隊安全環(huán)保保障團隊經濟效益分析團隊讓專業(yè)的人干專業(yè)的事，做到人盡其才，才盡其用。實施成效開發(fā)集技術、環(huán)保、安全、質檢、設計、經濟效益分析于一8不斷進行技術創(chuàng)新，致力于水相有機反應及清潔分離共性關鍵技術的產學研一體化研究。

突破制約精細化工產業(yè)發(fā)展的瓶頸，從源頭上控制污染物的產生，助力中國從化工大國邁向“化工強國”。綠水青山就是金山銀山，天藍地綠的大美中國重現(xiàn)眼前不斷進行技術創(chuàng)新，致力于水相有機反應及清潔分離共性關鍵技術的9精細化工工藝清潔指數(shù)03精細化工工藝清潔指數(shù)0310國際評價工藝標準E因子用來衡量一個產品在生產過程中對環(huán)境造成的影響定義：每生產1kg期望產品與同時產生的廢物質量的比值

實際工業(yè)化生產中，固體廢物較易定量，而廢氣、廢液難統(tǒng)計準確國際評價工藝標準用來衡量一個產品在生產過程中對環(huán)境造成的影響11文獻調研科學探索技術創(chuàng)新成果轉化清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入原料的質量×100%（投入水不計算在內）90-100%：清潔工藝80-90%：較清潔工藝70-80%：一般工藝60-70%：污染工藝＜60%：重污染工藝文獻調研科學探索技術創(chuàng)新成果轉化清潔指數(shù)=產出的產品質量/投12叔丁醇-尿素法該工藝以硫酸為催化劑，由叔丁醇與尿素縮合生成叔丁脲，然后在氫氧化鈉溶液中，叔丁脲水解而成叔丁胺。清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入原料的質量×100%=20%異丁烯直接氨化法該工藝在催化劑條件下，以異丁烯和氨為原料，直接氨化制備叔丁胺。清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入原料的質量×100%=96.5%叔丁胺的制備叔丁醇-尿素法該工藝以硫酸為催化劑，由叔丁醇與尿素縮合生成叔13己二醇法該工藝以骨架鎳為催化劑，1,6-己二醇與氨反應生成1,6-己二胺。清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入原料的質量×100%=68.8%己二腈法在催化劑作用下，在溶劑中己二腈直接加氫制備得到己二胺。清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入原料的質量×100%=97.6%己二胺的制備己二醇法該工藝以骨架鎳為催化劑，1,6-己二醇與氨反應生成114清潔指數(shù)反映原子利用率反映產率、轉化率更直觀的指導實際工業(yè)化生產清潔指數(shù)反映原子利用率反映產率、轉化率更直觀的指導實際工業(yè)化15技術創(chuàng)新打造新舊動能轉換新引擎04技術創(chuàng)新打造新舊動能轉換新引擎0416甜菜堿鹽酸鹽無鹽工藝疊氮化鈉水相合成新工藝酮肟法鹽酸羥胺全水相合成新工藝2,4-二氯苯氧乙酸清潔生產新工藝硼酸鋅生產新工藝NS制備新工藝DM制備新工藝糠醛生產新工藝甜菜堿鹽酸鹽無鹽工藝疊氮化鈉水相合成新工藝酮肟法鹽酸羥胺全水17甜菜堿鹽酸鹽無鹽工藝

甜菜堿鹽酸鹽是一種季銨鹽型生物堿，廣泛應用于養(yǎng)殖、食品及化妝品行業(yè)，我國年需求量約10萬噸。

存在問題：收率低（約85%）、灼殘高（約1.0%），三廢量大（1.75噸/噸）傳統(tǒng)工藝甜菜堿鹽酸鹽無鹽工藝甜菜堿鹽酸鹽是一種季銨鹽型生物堿，18采用鈉法工藝生產1t甜菜堿鹽酸鹽需要投入氯乙酸0.64t，三甲胺0.43t，氫氧化鈉0.27t，鹽酸（以純HCl計）0.25t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（甜菜堿鹽酸鹽）/m（氯乙酸）+m（三甲胺）+m（氫氧化鈉）+m（鹽酸）×100%=62.8%（污染工藝）采用鈉法工藝生產1t甜菜堿鹽酸鹽需要投入氯乙酸0.64t，三19開創(chuàng)了甜菜堿鹽酸鹽無鹽新工藝突破1氯乙酸甲酯和三甲胺季銨化反應制備甜菜堿甲酯鹽酸鹽新技術突破2高效催化甜菜堿甲酯鹽酸鹽高效催化水解制備甜菜堿鹽酸鹽技術突破3低濃度甲醇水相合成氯乙酸甲酯新技術開創(chuàng)了甜菜堿鹽酸鹽無鹽新工藝突破1氯乙酸甲酯和三甲胺季銨化反20采用新工藝生產1t甜菜堿鹽酸鹽需要投入氯乙酸0.63t，三甲胺0.38t，醇0.03t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（甜菜堿鹽酸鹽）/m（氯乙酸）+m（三甲胺）+m（醇）×100%=96.2%（清潔工藝）采用新工藝生產1t甜菜堿鹽酸鹽需要投入氯乙酸0.63t，三甲21甜菜堿鹽酸鹽無鹽新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢氯乙酸水解率僅為0.2~0.3%；三甲胺定量轉化；酯的定量水解和甲醇的定量回收及套用安全優(yōu)勢采用連續(xù)化反應技術和自動化控制裝備，提高生產過程安全性環(huán)保優(yōu)勢無三甲胺廢氣問題不加酸不加堿，無廢鹽問題成本優(yōu)勢

與堿法工藝相比，生產成本降低約30%產品品質

灼殘達到ppm級優(yōu)于美國藥典USP35產品質量標準所處階段產業(yè)化建設甜菜堿鹽酸鹽無鹽新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢氯乙酸水解率僅為22疊氮化鈉水相合成新工藝疊氮化鈉是一種重要的精細化工產品，廣泛應用于醫(yī)藥、農藥和生物等領域。傳統(tǒng)工藝存在問題：有機溶劑用量大（乙醇），產品收率低（82-85%），三廢量大（每噸產品排放三廢約2.9噸）。疊氮化鈉水相合成新工藝疊氮化鈉是一種重要的精細23生產1t疊氮化鈉需要投入氫氧化鈉0.74t，水合肼0.90t，亞硝酸鈉1.07t，硫酸0.80t，乙醇0.28t，同時產出水1.11t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（NaN3）+m（H2O）/m（NaOH）+m（N2H4·H2O）+m（NaNO2）+m（H2SO4）+m（C2H5OH）×100%=55.7%（重污染工藝）生產1t疊氮化鈉需要投入氫氧化鈉0.74t，水合肼0.90t24突破技術合成亞硝酸異丙酯聯(lián)產硝酸鈉新技術疊氮化鈉水相合成新技術疊氮化鈉母液循環(huán)套用新技術創(chuàng)新成果創(chuàng)建硝酸-異丙醇法疊氮化鈉水相合成新工藝產品收率達95%以上實現(xiàn)污染物零排放突破技術合成亞硝酸異丙酯聯(lián)產硝酸鈉新技術疊氮化鈉水相合成新技25生產1t疊氮化鈉需要投入氫氧化鈉0.62t，水合肼0.83t，亞硝酸鈉1.07t，硝酸（以純HNO3計）1.03t，醇0.08t，同時聯(lián)產硝酸鈉1.39t，產出水1.11t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（NaN3）+m（H2O）+m（NaNO3）/m（NaOH）+m（N2H4·H2O）+m（NaNO2）

+m（HNO3）+m（醇）×100%=96.4%（清潔工藝）生產1t疊氮化鈉需要投入氫氧化鈉0.62t，水合肼0.83t26疊氮化鈉水相合成新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢水代醇，工藝環(huán)保中間體氧化性低，產品收率達到95%以上安全優(yōu)勢

中間體毒性低、沸點高，變帶壓反應為常壓反應，生產過程中安全性更高環(huán)保優(yōu)勢以高附加值硝酸鈉代替硫酸鈉，解決廢鹽問題母液可套用150次以上，解決廢液問題成本優(yōu)勢

生產成本降低約20%產品品質優(yōu)于國家標準GB26754-2011優(yōu)等品指標所處階段已產業(yè)化疊氮化鈉水相合成新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢水代醇，工藝環(huán)保27酮肟法鹽酸羥胺全水相合成新工藝

鹽酸羥胺是一種重要的有機合成中間體，在醫(yī)藥、農藥、染料、分析化學等領域有著廣泛的用途。

存在問題：原料毒性大（硫酸二甲酯），操作條件苛刻，產品收率低（56%），三廢量大（廢鹽2t/t，廢水16t/t，廢氣54m3/t)傳統(tǒng)工藝酮肟法鹽酸羥胺全水相合成新工藝鹽酸羥胺是一種重要的有機28采用硫酸二甲酯法生產1t鹽酸羥胺需要投入硫酸二甲酯1.62t，亞硝酸鈉1.78t，鹽酸（以純HCl計）0.75t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（鹽酸羥胺）/m（硫酸二甲酯）+m（亞硝酸鈉）+m（鹽酸）×100%=24.1%（重污染工藝）采用硫酸二甲酯法生產1t鹽酸羥胺需要投入硫酸二甲酯1.62t29突破技術水相催化氨肟化新技術肟化反應液一步脫氨除氧新技術肟水解制備鹽酸羥胺新技術水解母液凈化及回用新技術創(chuàng)建催化氨肟化-肟水解合成新工藝整個工藝只消耗雙氧水、氨和鹽酸，原子利用率高，操作條件溫和。突破技術水相催化氨肟化新技術肟化反應液一步脫氨除氧新技術肟水30新工藝生產1t鹽酸羥胺需要投入氨氣0.25t，雙氧水（以純有效氧計）0.24t，鹽酸（以純HCl計）0.55t，丁酮0.06t污染指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（鹽酸羥胺）/m（氨氣）+m（雙氧水）+m（鹽酸）+m（丁酮）×100%=94.3%（清潔工藝）新工藝生產1t鹽酸羥胺需要投入氨氣0.25t，雙氧水（以純有31催化氨肟化-肟水解合成新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢

開發(fā)水相催化氨肟化反應技術、肟水解技術、產品水相分離純化技術，產品收率≥98%環(huán)保優(yōu)勢以水為溶劑，解決有機廢氣問題；工藝無廢鹽；廢液量與現(xiàn)有工藝相比減少56%以上成本優(yōu)勢工藝操作簡單、能耗低、過程綠色，生產成本降低40%以上產品品質產品純度≥99%，氨含量≤0.05%指標優(yōu)于HG/T3736-2013優(yōu)等品要求所處階段已完成中試催化氨肟化-肟水解合成新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢開322,4-二氯苯氧乙酸清潔生產新工藝

存在問題：氯乙酸消耗量大（氯乙酸0.58t/t），產品顏色重，酚味大，三廢量大（每噸產品排放三廢約17噸）傳統(tǒng)工藝

2,4-D是一種高效植物生長激素和選擇性除草劑，在農林業(yè)中應用廣泛，我國年需求量約為3萬噸。2,4-二氯苯氧乙酸清潔生產新工藝存在問題：氯乙酸消耗33采用傳統(tǒng)工藝生產1t2,4-二氯苯氧乙酸需要2,4-二氯苯酚0.77t，氯乙酸0.57t，氫氧化鈉0.49t，鹽酸（以純HCl計）0.26t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（2,4-D）/m（酚）+m（氯乙酸）+m（氫氧化鈉）+m（鹽酸）×100%=47.8%（重污染工藝）采用傳統(tǒng)工藝生產1t2,4-二氯苯氧乙酸需要2,4-二氯苯酚34突破2突破4突破3突破12,4-D甲酯制備新技術2,4-D甲酯催化水解新技術2,4-D晶型控制技術回收甲醇水相合成氯乙酸甲酯套用新技術創(chuàng)建2,4-D制備新工藝，產品收率≥98%，純度≥99.5%，解決酚味重的問題，變廢鹽為高附加值的氯化鉀，實現(xiàn)污染物零排放突破2突破4突破3突破12,4-D甲酯制備新技術2,4-D35采用新工藝生產1t2,4-二氯苯氧乙酸需要2,4-二氯苯酚0.74t，氯乙酸0.44t，醇0.03t，氫氧化鉀0.28t，聯(lián)產氯化鉀0.37t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（2,4-D）+m（KCl）/m（酚）+m（氯乙酸）+m（氫氧化鉀）+m（醇）×100%=92.0%（清潔工藝）采用新工藝生產1t2,4-二氯苯氧乙酸需要2,4-二氯苯酚0362,4-D制備新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢氯乙酸甲酯的定量轉化和酚的定量回收，總收率≥98%；氯乙酸甲酯水相合成技術，解決稀甲醇去向問題環(huán)保優(yōu)勢氯化鉀代替低附加值的氯化鈉，解決廢鹽問題；母液的凈化及循環(huán)套用，解決廢液問題成本優(yōu)勢

節(jié)約成本約1000元/噸產品品質純度≥99.0%、無酚味，規(guī)則晶型所處階段已產業(yè)化2,4-D制備新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢氯乙酸甲酯的定量轉37硼酸鋅生產新工藝

2335型硼酸鋅具有阻燃、成炭、抑煙、抑陰燃等特點，被廣泛應用于塑料和橡膠的加工，以及涂料的生產中。

存在問題：硼原子利用率低（僅為85.7%），產品品質低（1%熱分解溫度320℃左右）、電導率高（鈉離子含量約為3000ppm），含硼酸的硫酸鈉廢鹽量大（1.36噸/噸），成本高。傳統(tǒng)工藝硼酸鋅生產新工藝2335型硼酸鋅具有阻燃、成炭、抑煙、38采用該工藝生產1t硼酸鋅需硫酸鋅0.35t，五水硼砂1.15t，氧化鋅0.043t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（硼酸鋅）/m（硫酸鋅）+m（五水硼砂）+m（氧化鋅）×100%=64.9%（污染工藝）采用該工藝生產1t硼酸鋅需硫酸鋅0.35t，五水硼砂1.1539突破技術次氧化鋅制備硝酸鋅新技術硝酸鈉和硼酸分離新技術硼酸鋅晶型控制新技術無機鹽替代物的回收和利用新技術創(chuàng)新成果硼的原子利用率99%以上粒徑可調控（1~7μm）重金屬含量極低＜10ppm熱分解溫度高≥340℃硝酸鈉代替硫酸鈉，解決廢鹽問題突破技術次氧化鋅制備硝酸鋅新技術硝酸鈉和硼酸分離新技術硼酸鋅40采用該工藝生產1t硼酸鋅需次氧化鋅0.36t，硝酸（以HNO3計）1.03t，五水硼砂1.01t，氫氧化鈉0.38t，產出1.42t硝酸鈉，0.09t鉛泥清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（硼酸鋅）+m（硝酸鈉）+m（鉛泥）/m（次氧化鋅）+m（硝酸）+m（五水硼砂）+m（氫氧化鈉）×100%=90.3%（清潔工藝）采用該工藝生產1t硼酸鋅需次氧化鋅0.36t，硝酸（以HNO412335型硼酸鋅生產新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢硼的利用率達到99%以上，解決了傳統(tǒng)工藝硫酸鈉和硼酸難分離、硼原子利用率低等問題環(huán)保優(yōu)勢

以高附加值的硝酸鈉代替低附加值的硫酸鈉，解決了現(xiàn)有工藝含硼酸的硫酸鈉量大難分離、附加值低的問題成本優(yōu)勢

原料生產成本低、每噸降低3000元左右產品品質1%熱分解溫度≥340℃、重金屬含量≤5ppm粒徑可控（1~7μm）、電導率低（氯離子含量≤200ppm、鈉離子含量≤100ppm）所處階段產業(yè)化建設2335型硼酸鋅生產新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢硼的利用率達42NS制備新工藝

NS（N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺）是目前國內外用量最大的橡膠硫化促進劑，僅國內年需求量就達10萬噸以上。

存在問題：無機廢鹽量大每生產1噸產品，產生800kg的無機廢鹽；整個工藝收率低（≤91%）；母液成分復雜難處理，無法循環(huán)套用；產品品質差（純度約96%，初熔點104℃左右，顏色黃）等傳統(tǒng)工藝NS制備新工藝NS（N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺）43采用該工藝生產1tNS需2-巰基苯并噻唑0.77t，叔丁胺0.34t，次氯酸鈉0.34t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（NS）/m（2-巰基苯并噻唑）+m（叔丁胺）+m（次氯酸鈉）×100%=69.0%（污染工藝）采用該工藝生產1tNS需2-巰基苯并噻唑0.77t，叔丁胺044創(chuàng)建NS制備新工藝，從源頭上控制污染物的產生，產品收率達96%以上，NS產品品質高（純度≥99%，初熔點≥109℃，灰分≤0.01%），以技術的創(chuàng)新實現(xiàn)NS乃至整個橡膠促進劑行業(yè)的新舊動能轉換。突破1：雙氧水氧化合成NS新技術突破2：催化氧化反應新技術突破3：NS晶型晶貌控制新技術突破4：母液凈化及循環(huán)套用新技術創(chuàng)建NS制備新工藝，從源頭上控制污染物的產生，產品收率達45采用該工藝生產1tNS需2-巰基苯并噻唑0.71t，叔丁胺0.31t，雙氧水（以純有效氧計）0.068t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（NS）/m（2-巰基苯并噻唑）+m（叔丁胺）+m（雙氧水）×100%=91.9%（清潔工藝）采用該工藝生產1tNS需2-巰基苯并噻唑0.71t，叔丁胺046NS生產新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢整個工藝收率≥96%（以M計），解決了傳統(tǒng)工藝收率低的技術難題環(huán)保優(yōu)勢無無機廢鹽產生，分離產品后的母液經凈化處理可循環(huán)套用，污染物零排放產品品質純度≥99%，初熔點≥109℃，粒徑可調控，灰分≤0.01%，超過GB/T21840-2008產品質量指標要求所處階段中試建設NS生產新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢整個工藝收率≥96%（以47DM制備新工藝

DM，二硫化苯并噻唑，是天然膠及多種合成膠的硫化促進劑，還是一種重要的醫(yī)藥中間體，年需求量約為4萬多噸，國內市場供不應求。

存在問題：產生大量的廢鹽、廢水，反應時間較長，產品品質低，游離M和灼殘偏高等缺點，難于滿足國內外高端用戶的需求。傳統(tǒng)工藝DM制備新工藝DM，二硫化苯并噻唑，是天然膠及多種合成48采用該工藝生產1tDM需要投入2-巰基苯并噻唑1.12t，硫酸0.054t，亞硝酸鈉0.085t。清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（DM）/m（2-巰基苯并噻唑）+m（硫酸）+m（亞硝酸鈉）×100%=79.4%（一般工藝）采用該工藝生產1tDM需要投入2-巰基苯并噻唑1.12t，硫49雙氧水催化氧化M制備DM新技術水相非均相選擇性催化氧化技術制備DM開發(fā)母液凈化及連續(xù)套用技術創(chuàng)建DM制備新工藝，收率達98%以上，生產效率提高約20%、能耗降低約30%，無三廢排放、催化劑及母液可循環(huán)套用。雙氧水催化氧化M制備DM新技術水相非均相選擇性催化氧化技術制50采用新工藝生產1tDM需要投入2-巰基苯并噻唑1.027t，雙氧水（以純有效氧計）0.05t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（DM）/m（2-巰基苯并噻唑）+m（雙氧水）×100%=92.8%（清潔工藝）采用新工藝生產1tDM需要投入2-巰基苯并噻唑1.027t，51DM制備新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢以水為反應介質、雙氧水為氧化劑，清潔環(huán)保環(huán)保優(yōu)勢母液循環(huán)套用，解決廢液問題以雙氧水為氧化劑，解決廢鹽問題成本優(yōu)勢

產品收率提高4個百分點，降低成本產品品質

產品純度大于98%，初熔點穩(wěn)定在170℃左右，游離M及灼殘均小于0.1%。所處階段中試建設DM制備新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢以水為反應介質、雙氧水為52糠醛生產新工藝糠醛化學性質活潑，可以通過氧化、縮合等反應制取眾多的衍生物，被廣泛應用于合成塑料、醫(yī)藥、農藥等工業(yè)中。存在以下問題：（1）無機酸硫酸作催化劑易發(fā)生氧化、碳化反應，對設備腐蝕嚴重；（2）原料利用率低（1噸產品需9噸多玉米芯）；（3）高溫精制過程易發(fā)生歧化反應，精制率低；（4）含催化劑硫酸的醛渣燃燒產生大量的SOX，環(huán)境污染嚴重。

目前糠醛的工業(yè)化生產幾乎全部都采用“一步法”?？啡┥a新工藝糠醛化學性質活潑，可以通過氧化、縮合等反應制取53突破技術新型催化水解制備木糖新技術環(huán)化制備糠醛新技術糠醛精制新技術創(chuàng)新成果產品收率高（生產1噸產品需6噸玉米芯）不采用傳統(tǒng)的硫酸催化劑（無SOX廢氣）精制率提高2-5個百分點每噸生產成本降低30%以上突破技術新型催化水解制備木糖新技術環(huán)化制備糠醛新技術糠醛精制54糠醛生產新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢生產1噸糠醛產品僅需6噸玉米芯，精制率提高2-5個百分點環(huán)保優(yōu)勢

不使用硫酸，從源頭上解決了傳統(tǒng)工藝產生的SOX廢氣問題，成本優(yōu)勢與傳統(tǒng)一步法工藝相比每噸產品生產成本可降低30%以上產品品質采用本工藝制備的糠醛產品在水分含量、糠醛含量、初熔點和總餾出物等各項指標與國內其他廠家產品相比優(yōu)勢明顯所處階段中試建設糠醛生產新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢生產1噸糠醛產品僅需6噸55未來發(fā)展方向05未來發(fā)展方向0556連續(xù)化改變間歇法為主的生產現(xiàn)狀，將微通道連續(xù)流反應裝置應用到精細化工產業(yè)化生產中自動化實時定量加入、實時定量描述、實時安全監(jiān)測和實時有效控制的全自動遠程控制智能化能量流高效利用、物質流封閉循環(huán)、信息流智能管理，實現(xiàn)全封閉的智能化生產方式無人化將人工智能應用于工業(yè)生產，實現(xiàn)無人操作技術創(chuàng)新推動綠色發(fā)展連續(xù)化改變間歇法為主的生產現(xiàn)狀，將微通道連續(xù)流反應裝置應用到57謝謝謝謝58水相有機合成及高效清潔分離技術

在化工工業(yè)中的應用水相有機合成及高效清潔分離技術

在化工工業(yè)中的應用59目錄0102030405技術創(chuàng)新化工行業(yè)現(xiàn)狀精細化工工藝清潔指數(shù)技術創(chuàng)新打造新舊動能轉換新引擎未來發(fā)展方向目錄0102030405技術創(chuàng)新化工行業(yè)現(xiàn)狀精細化工60化工行業(yè)現(xiàn)狀01化工行業(yè)現(xiàn)狀0161技術水平:

創(chuàng)新能力弱；與歐美日韓等發(fā)到國家有較大差距。環(huán)?，F(xiàn)狀：安全系數(shù)低、產品檔次低、三廢排放量大、生態(tài)環(huán)境壓力大技術水平:62技術創(chuàng)新02技術創(chuàng)新0263高校優(yōu)勢：基礎研究，揭示科學規(guī)律劣勢：對工程化問題不夠重視企業(yè)優(yōu)勢：工程技術，產業(yè)化實施劣勢：專業(yè)基礎理論相對薄弱缺乏科學向技術轉化的紐帶創(chuàng)新性技術與歐美差距較大高校優(yōu)勢：基礎研究，揭示科學規(guī)律劣勢：對工程化問題不夠重視企64為打通向科技成果轉化的最后一公里以推進供給側結構性改革為主線，實現(xiàn)新舊動能轉換為目標利用現(xiàn)代合成技術改造傳統(tǒng)產業(yè)，變劣勢產能為優(yōu)勢產能結束以犧牲環(huán)境為代價的時代，發(fā)展綠色化學、清潔化學為打通向科技成果轉化的最后一公里以推進供給側結構性改革為主線65實施成效開發(fā)集技術、環(huán)保、安全、質檢、設計、經濟效益分析于一體的整體工藝團隊建設工藝技術開發(fā)團隊中試放大工程團隊工程技術設計團隊中控分析保障團隊安全環(huán)保保障團隊經濟效益分析團隊讓專業(yè)的人干專業(yè)的事，做到人盡其才，才盡其用。實施成效開發(fā)集技術、環(huán)保、安全、質檢、設計、經濟效益分析于一66不斷進行技術創(chuàng)新，致力于水相有機反應及清潔分離共性關鍵技術的產學研一體化研究。

突破制約精細化工產業(yè)發(fā)展的瓶頸，從源頭上控制污染物的產生，助力中國從化工大國邁向“化工強國”。綠水青山就是金山銀山，天藍地綠的大美中國重現(xiàn)眼前不斷進行技術創(chuàng)新，致力于水相有機反應及清潔分離共性關鍵技術的67精細化工工藝清潔指數(shù)03精細化工工藝清潔指數(shù)0368國際評價工藝標準E因子用來衡量一個產品在生產過程中對環(huán)境造成的影響定義：每生產1kg期望產品與同時產生的廢物質量的比值

實際工業(yè)化生產中，固體廢物較易定量，而廢氣、廢液難統(tǒng)計準確國際評價工藝標準用來衡量一個產品在生產過程中對環(huán)境造成的影響69文獻調研科學探索技術創(chuàng)新成果轉化清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入原料的質量×100%（投入水不計算在內）90-100%：清潔工藝80-90%：較清潔工藝70-80%：一般工藝60-70%：污染工藝＜60%：重污染工藝文獻調研科學探索技術創(chuàng)新成果轉化清潔指數(shù)=產出的產品質量/投70叔丁醇-尿素法該工藝以硫酸為催化劑，由叔丁醇與尿素縮合生成叔丁脲，然后在氫氧化鈉溶液中，叔丁脲水解而成叔丁胺。清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入原料的質量×100%=20%異丁烯直接氨化法該工藝在催化劑條件下，以異丁烯和氨為原料，直接氨化制備叔丁胺。清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入原料的質量×100%=96.5%叔丁胺的制備叔丁醇-尿素法該工藝以硫酸為催化劑，由叔丁醇與尿素縮合生成叔71己二醇法該工藝以骨架鎳為催化劑，1,6-己二醇與氨反應生成1,6-己二胺。清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入原料的質量×100%=68.8%己二腈法在催化劑作用下，在溶劑中己二腈直接加氫制備得到己二胺。清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入原料的質量×100%=97.6%己二胺的制備己二醇法該工藝以骨架鎳為催化劑，1,6-己二醇與氨反應生成172清潔指數(shù)反映原子利用率反映產率、轉化率更直觀的指導實際工業(yè)化生產清潔指數(shù)反映原子利用率反映產率、轉化率更直觀的指導實際工業(yè)化73技術創(chuàng)新打造新舊動能轉換新引擎04技術創(chuàng)新打造新舊動能轉換新引擎0474甜菜堿鹽酸鹽無鹽工藝疊氮化鈉水相合成新工藝酮肟法鹽酸羥胺全水相合成新工藝2,4-二氯苯氧乙酸清潔生產新工藝硼酸鋅生產新工藝NS制備新工藝DM制備新工藝糠醛生產新工藝甜菜堿鹽酸鹽無鹽工藝疊氮化鈉水相合成新工藝酮肟法鹽酸羥胺全水75甜菜堿鹽酸鹽無鹽工藝

甜菜堿鹽酸鹽是一種季銨鹽型生物堿，廣泛應用于養(yǎng)殖、食品及化妝品行業(yè)，我國年需求量約10萬噸。

存在問題：收率低（約85%）、灼殘高（約1.0%），三廢量大（1.75噸/噸）傳統(tǒng)工藝甜菜堿鹽酸鹽無鹽工藝甜菜堿鹽酸鹽是一種季銨鹽型生物堿，76采用鈉法工藝生產1t甜菜堿鹽酸鹽需要投入氯乙酸0.64t，三甲胺0.43t，氫氧化鈉0.27t，鹽酸（以純HCl計）0.25t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（甜菜堿鹽酸鹽）/m（氯乙酸）+m（三甲胺）+m（氫氧化鈉）+m（鹽酸）×100%=62.8%（污染工藝）采用鈉法工藝生產1t甜菜堿鹽酸鹽需要投入氯乙酸0.64t，三77開創(chuàng)了甜菜堿鹽酸鹽無鹽新工藝突破1氯乙酸甲酯和三甲胺季銨化反應制備甜菜堿甲酯鹽酸鹽新技術突破2高效催化甜菜堿甲酯鹽酸鹽高效催化水解制備甜菜堿鹽酸鹽技術突破3低濃度甲醇水相合成氯乙酸甲酯新技術開創(chuàng)了甜菜堿鹽酸鹽無鹽新工藝突破1氯乙酸甲酯和三甲胺季銨化反78采用新工藝生產1t甜菜堿鹽酸鹽需要投入氯乙酸0.63t，三甲胺0.38t，醇0.03t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（甜菜堿鹽酸鹽）/m（氯乙酸）+m（三甲胺）+m（醇）×100%=96.2%（清潔工藝）采用新工藝生產1t甜菜堿鹽酸鹽需要投入氯乙酸0.63t，三甲79甜菜堿鹽酸鹽無鹽新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢氯乙酸水解率僅為0.2~0.3%；三甲胺定量轉化；酯的定量水解和甲醇的定量回收及套用安全優(yōu)勢采用連續(xù)化反應技術和自動化控制裝備，提高生產過程安全性環(huán)保優(yōu)勢無三甲胺廢氣問題不加酸不加堿，無廢鹽問題成本優(yōu)勢

與堿法工藝相比，生產成本降低約30%產品品質

灼殘達到ppm級優(yōu)于美國藥典USP35產品質量標準所處階段產業(yè)化建設甜菜堿鹽酸鹽無鹽新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢氯乙酸水解率僅為80疊氮化鈉水相合成新工藝疊氮化鈉是一種重要的精細化工產品，廣泛應用于醫(yī)藥、農藥和生物等領域。傳統(tǒng)工藝存在問題：有機溶劑用量大（乙醇），產品收率低（82-85%），三廢量大（每噸產品排放三廢約2.9噸）。疊氮化鈉水相合成新工藝疊氮化鈉是一種重要的精細81生產1t疊氮化鈉需要投入氫氧化鈉0.74t，水合肼0.90t，亞硝酸鈉1.07t，硫酸0.80t，乙醇0.28t，同時產出水1.11t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（NaN3）+m（H2O）/m（NaOH）+m（N2H4·H2O）+m（NaNO2）+m（H2SO4）+m（C2H5OH）×100%=55.7%（重污染工藝）生產1t疊氮化鈉需要投入氫氧化鈉0.74t，水合肼0.90t82突破技術合成亞硝酸異丙酯聯(lián)產硝酸鈉新技術疊氮化鈉水相合成新技術疊氮化鈉母液循環(huán)套用新技術創(chuàng)新成果創(chuàng)建硝酸-異丙醇法疊氮化鈉水相合成新工藝產品收率達95%以上實現(xiàn)污染物零排放突破技術合成亞硝酸異丙酯聯(lián)產硝酸鈉新技術疊氮化鈉水相合成新技83生產1t疊氮化鈉需要投入氫氧化鈉0.62t，水合肼0.83t，亞硝酸鈉1.07t，硝酸（以純HNO3計）1.03t，醇0.08t，同時聯(lián)產硝酸鈉1.39t，產出水1.11t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（NaN3）+m（H2O）+m（NaNO3）/m（NaOH）+m（N2H4·H2O）+m（NaNO2）

+m（HNO3）+m（醇）×100%=96.4%（清潔工藝）生產1t疊氮化鈉需要投入氫氧化鈉0.62t，水合肼0.83t84疊氮化鈉水相合成新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢水代醇，工藝環(huán)保中間體氧化性低，產品收率達到95%以上安全優(yōu)勢

中間體毒性低、沸點高，變帶壓反應為常壓反應，生產過程中安全性更高環(huán)保優(yōu)勢以高附加值硝酸鈉代替硫酸鈉，解決廢鹽問題母液可套用150次以上，解決廢液問題成本優(yōu)勢

生產成本降低約20%產品品質優(yōu)于國家標準GB26754-2011優(yōu)等品指標所處階段已產業(yè)化疊氮化鈉水相合成新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢水代醇，工藝環(huán)保85酮肟法鹽酸羥胺全水相合成新工藝

鹽酸羥胺是一種重要的有機合成中間體，在醫(yī)藥、農藥、染料、分析化學等領域有著廣泛的用途。

存在問題：原料毒性大（硫酸二甲酯），操作條件苛刻，產品收率低（56%），三廢量大（廢鹽2t/t，廢水16t/t，廢氣54m3/t)傳統(tǒng)工藝酮肟法鹽酸羥胺全水相合成新工藝鹽酸羥胺是一種重要的有機86采用硫酸二甲酯法生產1t鹽酸羥胺需要投入硫酸二甲酯1.62t，亞硝酸鈉1.78t，鹽酸（以純HCl計）0.75t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（鹽酸羥胺）/m（硫酸二甲酯）+m（亞硝酸鈉）+m（鹽酸）×100%=24.1%（重污染工藝）采用硫酸二甲酯法生產1t鹽酸羥胺需要投入硫酸二甲酯1.62t87突破技術水相催化氨肟化新技術肟化反應液一步脫氨除氧新技術肟水解制備鹽酸羥胺新技術水解母液凈化及回用新技術創(chuàng)建催化氨肟化-肟水解合成新工藝整個工藝只消耗雙氧水、氨和鹽酸，原子利用率高，操作條件溫和。突破技術水相催化氨肟化新技術肟化反應液一步脫氨除氧新技術肟水88新工藝生產1t鹽酸羥胺需要投入氨氣0.25t，雙氧水（以純有效氧計）0.24t，鹽酸（以純HCl計）0.55t，丁酮0.06t污染指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（鹽酸羥胺）/m（氨氣）+m（雙氧水）+m（鹽酸）+m（丁酮）×100%=94.3%（清潔工藝）新工藝生產1t鹽酸羥胺需要投入氨氣0.25t，雙氧水（以純有89催化氨肟化-肟水解合成新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢

開發(fā)水相催化氨肟化反應技術、肟水解技術、產品水相分離純化技術，產品收率≥98%環(huán)保優(yōu)勢以水為溶劑，解決有機廢氣問題；工藝無廢鹽；廢液量與現(xiàn)有工藝相比減少56%以上成本優(yōu)勢工藝操作簡單、能耗低、過程綠色，生產成本降低40%以上產品品質產品純度≥99%，氨含量≤0.05%指標優(yōu)于HG/T3736-2013優(yōu)等品要求所處階段已完成中試催化氨肟化-肟水解合成新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢開902,4-二氯苯氧乙酸清潔生產新工藝

存在問題：氯乙酸消耗量大（氯乙酸0.58t/t），產品顏色重，酚味大，三廢量大（每噸產品排放三廢約17噸）傳統(tǒng)工藝

2,4-D是一種高效植物生長激素和選擇性除草劑，在農林業(yè)中應用廣泛，我國年需求量約為3萬噸。2,4-二氯苯氧乙酸清潔生產新工藝存在問題：氯乙酸消耗91采用傳統(tǒng)工藝生產1t2,4-二氯苯氧乙酸需要2,4-二氯苯酚0.77t，氯乙酸0.57t，氫氧化鈉0.49t，鹽酸（以純HCl計）0.26t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（2,4-D）/m（酚）+m（氯乙酸）+m（氫氧化鈉）+m（鹽酸）×100%=47.8%（重污染工藝）采用傳統(tǒng)工藝生產1t2,4-二氯苯氧乙酸需要2,4-二氯苯酚92突破2突破4突破3突破12,4-D甲酯制備新技術2,4-D甲酯催化水解新技術2,4-D晶型控制技術回收甲醇水相合成氯乙酸甲酯套用新技術創(chuàng)建2,4-D制備新工藝，產品收率≥98%，純度≥99.5%，解決酚味重的問題，變廢鹽為高附加值的氯化鉀，實現(xiàn)污染物零排放突破2突破4突破3突破12,4-D甲酯制備新技術2,4-D93采用新工藝生產1t2,4-二氯苯氧乙酸需要2,4-二氯苯酚0.74t，氯乙酸0.44t，醇0.03t，氫氧化鉀0.28t，聯(lián)產氯化鉀0.37t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（2,4-D）+m（KCl）/m（酚）+m（氯乙酸）+m（氫氧化鉀）+m（醇）×100%=92.0%（清潔工藝）采用新工藝生產1t2,4-二氯苯氧乙酸需要2,4-二氯苯酚0942,4-D制備新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢氯乙酸甲酯的定量轉化和酚的定量回收，總收率≥98%；氯乙酸甲酯水相合成技術，解決稀甲醇去向問題環(huán)保優(yōu)勢氯化鉀代替低附加值的氯化鈉，解決廢鹽問題；母液的凈化及循環(huán)套用，解決廢液問題成本優(yōu)勢

節(jié)約成本約1000元/噸產品品質純度≥99.0%、無酚味，規(guī)則晶型所處階段已產業(yè)化2,4-D制備新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢氯乙酸甲酯的定量轉95硼酸鋅生產新工藝

2335型硼酸鋅具有阻燃、成炭、抑煙、抑陰燃等特點，被廣泛應用于塑料和橡膠的加工，以及涂料的生產中。

存在問題：硼原子利用率低（僅為85.7%），產品品質低（1%熱分解溫度320℃左右）、電導率高（鈉離子含量約為3000ppm），含硼酸的硫酸鈉廢鹽量大（1.36噸/噸），成本高。傳統(tǒng)工藝硼酸鋅生產新工藝2335型硼酸鋅具有阻燃、成炭、抑煙、96采用該工藝生產1t硼酸鋅需硫酸鋅0.35t，五水硼砂1.15t，氧化鋅0.043t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（硼酸鋅）/m（硫酸鋅）+m（五水硼砂）+m（氧化鋅）×100%=64.9%（污染工藝）采用該工藝生產1t硼酸鋅需硫酸鋅0.35t，五水硼砂1.1597突破技術次氧化鋅制備硝酸鋅新技術硝酸鈉和硼酸分離新技術硼酸鋅晶型控制新技術無機鹽替代物的回收和利用新技術創(chuàng)新成果硼的原子利用率99%以上粒徑可調控（1~7μm）重金屬含量極低＜10ppm熱分解溫度高≥340℃硝酸鈉代替硫酸鈉，解決廢鹽問題突破技術次氧化鋅制備硝酸鋅新技術硝酸鈉和硼酸分離新技術硼酸鋅98采用該工藝生產1t硼酸鋅需次氧化鋅0.36t，硝酸（以HNO3計）1.03t，五水硼砂1.01t，氫氧化鈉0.38t，產出1.42t硝酸鈉，0.09t鉛泥清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（硼酸鋅）+m（硝酸鈉）+m（鉛泥）/m（次氧化鋅）+m（硝酸）+m（五水硼砂）+m（氫氧化鈉）×100%=90.3%（清潔工藝）采用該工藝生產1t硼酸鋅需次氧化鋅0.36t，硝酸（以HNO992335型硼酸鋅生產新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢硼的利用率達到99%以上，解決了傳統(tǒng)工藝硫酸鈉和硼酸難分離、硼原子利用率低等問題環(huán)保優(yōu)勢

以高附加值的硝酸鈉代替低附加值的硫酸鈉，解決了現(xiàn)有工藝含硼酸的硫酸鈉量大難分離、附加值低的問題成本優(yōu)勢

原料生產成本低、每噸降低3000元左右產品品質1%熱分解溫度≥340℃、重金屬含量≤5ppm粒徑可控（1~7μm）、電導率低（氯離子含量≤200ppm、鈉離子含量≤100ppm）所處階段產業(yè)化建設2335型硼酸鋅生產新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢硼的利用率達100NS制備新工藝

NS（N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺）是目前國內外用量最大的橡膠硫化促進劑，僅國內年需求量就達10萬噸以上。

存在問題：無機廢鹽量大每生產1噸產品，產生800kg的無機廢鹽；整個工藝收率低（≤91%）；母液成分復雜難處理，無法循環(huán)套用；產品品質差（純度約96%，初熔點104℃左右，顏色黃）等傳統(tǒng)工藝NS制備新工藝NS（N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺）101采用該工藝生產1tNS需2-巰基苯并噻唑0.77t，叔丁胺0.34t，次氯酸鈉0.34t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（NS）/m（2-巰基苯并噻唑）+m（叔丁胺）+m（次氯酸鈉）×100%=69.0%（污染工藝）采用該工藝生產1tNS需2-巰基苯并噻唑0.77t，叔丁胺0102創(chuàng)建NS制備新工藝，從源頭上控制污染物的產生，產品收率達96%以上，NS產品品質高（純度≥99%，初熔點≥109℃，灰分≤0.01%），以技術的創(chuàng)新實現(xiàn)NS乃至整個橡膠促進劑行業(yè)的新舊動能轉換。突破1：雙氧水氧化合成NS新技術突破2：催化氧化反應新技術突破3：NS晶型晶貌控制新技術突破4：母液凈化及循環(huán)套用新技術創(chuàng)建NS制備新工藝，從源頭上控制污染物的產生，產品收率達103采用該工藝生產1tNS需2-巰基苯并噻唑0.71t，叔丁胺0.31t，雙氧水（以純有效氧計）0.068t清潔指數(shù)=產出的產品質量/投入的原料的質量×100%=m（NS）/m（2-巰基苯并噻唑）+m（叔丁胺）+m（雙氧水）×100%=91.9%（清潔工藝）采用該工藝生產1tNS需2-巰基苯并噻唑0.71t，叔丁胺0104NS生產新工藝——技術成熟度技術優(yōu)勢整個工藝收率≥96%（以M計），解決了傳統(tǒng)工藝收