丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)分析

丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)分析

加快突破新型催化、綠色合成、功能-結(jié)構(gòu)一體化高分子材料制造、綠氫規(guī)?；瘧?yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)，布局基礎(chǔ)化學(xué)品短流程制備、智能仿生材料、新型儲能材料等前沿技術(shù)，鞏固提升微反應(yīng)連續(xù)流、反應(yīng)-分離耦合、高效提純濃縮、等離子體、超重力場等過程強(qiáng)化技術(shù)。聚焦重大項(xiàng)目需求，突破特殊結(jié)構(gòu)反應(yīng)器、大功率電加熱爐、大型專用機(jī)泵、閥門、控制系統(tǒng)等重要裝備及零部件制造技術(shù)，著力開發(fā)推廣工藝參數(shù)在線檢測、物性結(jié)構(gòu)在線快速識別判定等感知技術(shù)以及過程控制軟件、全流程智能控制系統(tǒng)、故障診斷與預(yù)測性維護(hù)等控制技術(shù)。到2025年，石化化工行業(yè)基本形成自主創(chuàng)新能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)布局合理、綠色安全低碳的高質(zhì)量發(fā)展格局，高端產(chǎn)品保障能力大幅提高，核心競爭能力明顯增強(qiáng)，高水平自立自強(qiáng)邁出堅(jiān)實(shí)步伐。丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)丙烯酰胺的合成有化學(xué)法和微生物法兩種，其中化學(xué)法有硫酸水合法和銅催化水合法兩種，硫酸水合法工藝過程復(fù)雜，銅催化水合法因反應(yīng)中會生成加成反應(yīng)而含有少量加成反應(yīng)物。目前行業(yè)主要用微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺，產(chǎn)品收率高，安全性高、產(chǎn)生的三廢少。1、丙烯酰胺硫酸水合法美國氰胺企業(yè)采用等摩爾比的丙烯腈和水，在硫酸存在下，于80-100oC進(jìn)行水合，先生成丙烯酰胺硫酸鹽，然后再用氨（或燒堿、生石灰）中和，結(jié)晶分離出丙烯酰胺產(chǎn)品和副產(chǎn)品硫酸胺。該法優(yōu)點(diǎn)是易制得結(jié)晶單體。主要缺點(diǎn)是原料丙烯腈等消耗高，產(chǎn)品純度低，收率低，產(chǎn)生大量含丙烯酰胺的硫酸鹽和廢液，污染環(huán)境。2、丙烯酰胺催化水合法美日兩國先后開發(fā)了利用骨架銅催化劑使丙烯腈與水直接反應(yīng)生成丙烯酰胺的工藝，陶氏化學(xué)和日本東亞化學(xué)企業(yè)率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。催化水合法比硫酸水合法產(chǎn)品純度高，基本無三廢，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。該生產(chǎn)方法具有工藝較完善、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)勢，適合超大規(guī)模的生產(chǎn)模式。其缺點(diǎn)在于固定資產(chǎn)投資規(guī)模龐大，丙烯腈一次轉(zhuǎn)化率低，反應(yīng)溫度高，壓力高，催化劑活性低，易中毒，再生操作復(fù)雜，AM提濃精制工序復(fù)雜，AM水溶液電導(dǎo)率高，排含酸、堿、AM廢水多，最終導(dǎo)致化學(xué)法生產(chǎn)AM的成本較高。3、丙烯酰胺微生物法微生物法即生物酶催化水合法，采用生物酶作催化劑，應(yīng)用細(xì)胞固定技術(shù)，使丙烯腈水溶液通過含固定酶的生物反應(yīng)器生產(chǎn)丙烯酰胺。生物酶催化劑是繼骨架銅催化劑后的第三代技術(shù)，具有高選擇性、高清潔性和高收率的特點(diǎn)，丙烯腈反應(yīng)完全，無副產(chǎn)物，反應(yīng)條件溫和，能耗低，三廢少等特點(diǎn)。微生物法制取丙烯酰胺，系將丙烯腈、原料水和固定化生物催化劑調(diào)配成水合溶液，催化反應(yīng)后分離出廢催化劑就可得到丙烯酰胺產(chǎn)品。其特點(diǎn)是：在常溫常壓下反應(yīng)，設(shè)備簡單，操作安全；單程轉(zhuǎn)化率極高，無需分離回收未反應(yīng)丙烯腈；酶的特異性能使選擇性極高，無副反應(yīng)。目前，微生物法已經(jīng)成為國內(nèi)外生產(chǎn)丙烯酰胺的主流方向，相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，生產(chǎn)工藝逐步標(biāo)準(zhǔn)化。生化法的核心技術(shù)在于菌株的誘變選育及培養(yǎng)條件優(yōu)化研究、以及菌株酶活力、沉降性能及催化性能的優(yōu)化與改善。攻克核心技術(shù)，增強(qiáng)創(chuàng)新發(fā)展動力加快突破新型催化、綠色合成、功能-結(jié)構(gòu)一體化高分子材料制造、綠氫規(guī)?；瘧?yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)，布局基礎(chǔ)化學(xué)品短流程制備、智能仿生材料、新型儲能材料等前沿技術(shù)，鞏固提升微反應(yīng)連續(xù)流、反應(yīng)-分離耦合、高效提純濃縮、等離子體、超重力場等過程強(qiáng)化技術(shù)。聚焦重大項(xiàng)目需求，突破特殊結(jié)構(gòu)反應(yīng)器、大功率電加熱爐、大型專用機(jī)泵、閥門、控制系統(tǒng)等重要裝備及零部件制造技術(shù)，著力開發(fā)推廣工藝參數(shù)在線檢測、物性結(jié)構(gòu)在線快速識別判定等感知技術(shù)以及過程控制軟件、全流程智能控制系統(tǒng)、故障診斷與預(yù)測性維護(hù)等控制技術(shù)。加快綠色低碳發(fā)展（一）發(fā)揮碳固定碳消納優(yōu)勢，協(xié)同推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈碳減排有序推動石化化工行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳，提高行業(yè)能效水平。擬制高碳產(chǎn)品目錄，穩(wěn)妥調(diào)控部分高碳產(chǎn)品出口。提升中低品位熱能利用水平，推動用能設(shè)施電氣化改造，合理引導(dǎo)燃料以氣代煤，適度增加富氫原料比重。鼓勵(lì)石化化工企業(yè)因地制宜、合理有序開發(fā)利用綠氫，推進(jìn)煉化、煤化工與綠電、綠氫等產(chǎn)業(yè)耦合示范，利用煉化、煤化工裝置所排二氧化碳純度高、捕集成本低等特點(diǎn)，開展二氧化碳規(guī)模化捕集、封存、驅(qū)油和制化學(xué)品等示范。加快原油直接裂解制乙烯、合成氣一步法制烯烴、智能連續(xù)化微反應(yīng)制備化工產(chǎn)品等節(jié)能降碳技術(shù)開發(fā)應(yīng)用。（二）著力發(fā)展清潔生產(chǎn)綠色制造，培育壯大生物化工滾動開展綠色工藝、綠色產(chǎn)品、綠色工廠、綠色供應(yīng)鏈和綠色園區(qū)認(rèn)定，構(gòu)建全生命周期綠色制造體系。鼓勵(lì)企業(yè)采用清潔生產(chǎn)技術(shù)裝備改造提升，從源頭促進(jìn)工業(yè)廢物減量化。推進(jìn)全過程揮發(fā)性有機(jī)物污染治理，加大含鹽、高氨氮等廢水治理力度，推進(jìn)氨堿法生產(chǎn)純堿廢渣、廢液的環(huán)保整治，提升廢催化劑、廢酸、廢鹽等危險(xiǎn)廢物利用處置能力，推進(jìn)（聚）氯乙烯生產(chǎn)無汞化。積極發(fā)展生物化工，鼓勵(lì)基于生物資源，發(fā)展生物質(zhì)利用、生物煉制所需酶種，推廣新型生物菌種；強(qiáng)化生物基大宗化學(xué)品與現(xiàn)有化工材料產(chǎn)業(yè)鏈銜接，開發(fā)生態(tài)環(huán)境友好的生物基材料，實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)石油基產(chǎn)品的部分替代。加強(qiáng)有毒有害化學(xué)物質(zhì)綠色替代品研發(fā)應(yīng)用，防控新污染物環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。（三）促進(jìn)行業(yè)間耦合發(fā)展，提高資源循環(huán)利用效率推動石化化工與建材、冶金、節(jié)能環(huán)保等行業(yè)耦合發(fā)展，提高磷石膏、鈦石膏、氟石膏、脫硫石膏等工業(yè)副產(chǎn)石膏、電石渣、堿渣、粉煤灰等固廢綜合利用水平。鼓勵(lì)企業(yè)加強(qiáng)磷鉀伴生資源、工業(yè)廢鹽、礦山尾礦以及黃磷尾氣、電石爐氣、煉廠平衡尾氣等資源化利用和無害化處置。有序發(fā)展和科學(xué)推廣生物可降解塑料，推動廢塑料、廢棄橡膠等廢舊化工材料再生和循環(huán)利用。實(shí)施三品行動，提升化工產(chǎn)品供給質(zhì)量圍繞新一代信息技術(shù)、生物技術(shù)、新能源、高端裝備等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，增加有機(jī)氟硅、聚氨酯、聚酰胺等材料品種規(guī)格，加快發(fā)展高端聚烯烴、電子化學(xué)品、工業(yè)特種氣體、高性能橡塑材料、高性能纖維、生物基材料、專用潤滑油脂等產(chǎn)品。積極布局形狀記憶高分子材料、金屬-有機(jī)框架材料、金屬元素高效分離介質(zhì)、反應(yīng)-分離一體化膜裝置等新產(chǎn)品開發(fā)。提高化肥、輪胎、涂料、染料、膠粘劑等行業(yè)綠色產(chǎn)品占比。鼓勵(lì)企業(yè)提升品質(zhì)，培育創(chuàng)建品牌。統(tǒng)籌項(xiàng)目布局，促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展依據(jù)國土空間規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境分區(qū)管控和國家重大戰(zhàn)略安排，統(tǒng)籌重大項(xiàng)目布局，推進(jìn)新建石化化工項(xiàng)目向原料及清潔能源匹配度好、環(huán)境容量富裕、節(jié)能環(huán)保低碳的化工園區(qū)集中。推動現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)示范區(qū)轉(zhuǎn)型升級，穩(wěn)妥推進(jìn)煤制油氣戰(zhàn)略基地建設(shè)，構(gòu)建原料高效利用、資源要素集成、減污降碳協(xié)同、技術(shù)先進(jìn)成熟、產(chǎn)品系列高端的產(chǎn)業(yè)示范基地。持續(xù)推進(jìn)城鎮(zhèn)人口密集區(qū)危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)搬遷改造。落實(shí)推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展要求，推進(jìn)長江、黃河流域石化化工項(xiàng)目科學(xué)布局、有序轉(zhuǎn)移。加快改造提升，提高行業(yè)競爭能力動態(tài)更新石化化工行業(yè)鼓勵(lì)推廣應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄，鼓勵(lì)利用先進(jìn)適用技術(shù)實(shí)施安全、節(jié)能、減排、低碳等改造，推進(jìn)智能制造。引導(dǎo)烯烴原料輕質(zhì)化、優(yōu)化芳烴原料結(jié)構(gòu)，提高碳五、碳九等副產(chǎn)資源利用水平。加快煤制化學(xué)品向化工新材料延伸，煤制油氣向特種燃料、高端化學(xué)品等高附加值產(chǎn)品發(fā)展，煤制乙二醇著重提升質(zhì)量控制水平。夯實(shí)安全發(fā)展基礎(chǔ)（一）推廣先進(jìn)技術(shù)管理，提升本質(zhì)安全水平壓實(shí)安全生產(chǎn)主體責(zé)任，推進(jìn)實(shí)施責(zé)任關(guān)懷，支持企業(yè)、園區(qū)提高精細(xì)化運(yùn)行管理水平，建立健全健康安全環(huán)境（HSE）管理體系、安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控和隱患排查治理雙重預(yù)防機(jī)制，建立完善滅火救援力量，提升應(yīng)急處置能力。持續(xù)在危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)建設(shè)，推動《全球化學(xué)品統(tǒng)一分類和標(biāo)簽制度》（GHS）實(shí)施。鼓勵(lì)企業(yè)采用微反應(yīng)、氣體泄漏在線微量快速檢測等先進(jìn)適用技術(shù)，消除危險(xiǎn)源或降低危險(xiǎn)源等級，推進(jìn)高危工藝安全化改造和替代。（二）增強(qiáng)原料資源保障，維護(hù)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全穩(wěn)定拓展石化原料供給渠道，構(gòu)建國內(nèi)基礎(chǔ)穩(wěn)固、國際多元穩(wěn)定的供給體系，適度增加輕質(zhì)低碳富氫原料進(jìn)口。按照市場化原則，推進(jìn)國際鉀鹽等資源開發(fā)合作。加強(qiáng)國內(nèi)鉀資源勘探，積極推進(jìn)中低品位磷礦高效采選技術(shù)、非水溶性鉀資源高效利用技術(shù)開發(fā)。多措并舉推進(jìn)磷石膏減量化、資源化、無害化，穩(wěn)妥推進(jìn)磷化工以渣定產(chǎn)。加強(qiáng)化肥生產(chǎn)要素保障，提高生產(chǎn)集中度和骨干企業(yè)產(chǎn)能利用率，確保化肥穩(wěn)定供應(yīng)。保護(hù)性開采螢石資源，鼓勵(lì)開發(fā)利用伴生氟資源。主要目標(biāo)到2025年，石化化工行業(yè)基本形成自主創(chuàng)新能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)布局合理、綠色安全低碳的高質(zhì)量發(fā)展格局，高端產(chǎn)品保障能力大幅提高，核心競爭能力明顯增強(qiáng)，高水平自立自強(qiáng)邁出堅(jiān)實(shí)步伐。（一）創(chuàng)新發(fā)展原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新能力持續(xù)增強(qiáng)，到2025年，規(guī)上企業(yè)研發(fā)投入占主營業(yè)務(wù)收入比重達(dá)到1．5%以上；突破20項(xiàng)以上關(guān)鍵共性技術(shù)和40項(xiàng)以上關(guān)鍵新產(chǎn)品。（二）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)大宗化工產(chǎn)品生產(chǎn)集中度進(jìn)一步提高，產(chǎn)能利用率達(dá)到80%以上；乙烯當(dāng)量保障水平大幅提升，化工新材料保障水平達(dá)到75%以上。（三）產(chǎn)業(yè)布局城鎮(zhèn)人口密集區(qū)危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)搬遷改造任