丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)研究

丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)研究

加快5G，大數(shù)據(jù)，人工智能等新一代信息技術(shù)與石化化工行業(yè)融合，不斷增強(qiáng)化工過程數(shù)據(jù)獲取能力，豐富企業(yè)生產(chǎn)管理、工藝控制、產(chǎn)品流向等方面數(shù)據(jù)，暢聯(lián)生產(chǎn)運(yùn)行信息數(shù)據(jù)孤島，構(gòu)建生產(chǎn)經(jīng)營、市場和供應(yīng)鏈等分析模型，強(qiáng)化全過程一體化管控，推進(jìn)數(shù)字孿生創(chuàng)新應(yīng)用，加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型。打造3-5家面向行業(yè)的特色專業(yè)型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，引導(dǎo)中小化工企業(yè)借助平臺加快工藝設(shè)備、安全環(huán)保等數(shù)字化改造。圍繞化肥、輪胎等關(guān)乎民生安全的大宗產(chǎn)品建設(shè)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈監(jiān)測、精益化服務(wù)系統(tǒng)。有序推進(jìn)煉化項(xiàng)目降油增化，延長石油化工產(chǎn)業(yè)鏈。增強(qiáng)高端聚合物、專用化學(xué)品等產(chǎn)品供給能力。嚴(yán)控?zé)捰?、磷銨、電石、黃磷等行業(yè)新增產(chǎn)能，禁止新建用汞的（聚）氯乙烯產(chǎn)能，加快低效落后產(chǎn)能退出。促進(jìn)煤化工產(chǎn)業(yè)高端化、多元化、低碳化發(fā)展，按照生態(tài)優(yōu)先、以水定產(chǎn)、總量控制、集聚發(fā)展的要求，穩(wěn)妥有序發(fā)展現(xiàn)代煤化工。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)。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)危險化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)搬遷改造任務(wù)全面完成，形成70個左右具有競爭優(yōu)勢的化工園區(qū)。到2025年，化工園區(qū)產(chǎn)值占行業(yè)總產(chǎn)值70%以上。（四）數(shù)字化轉(zhuǎn)型石化，煤化工等重點(diǎn)領(lǐng)域企業(yè)主要生產(chǎn)裝置自控率達(dá)到95%以上，建成30個左右智能制造示范工廠、50家左右智慧化工示范園區(qū)。（五）綠色安全大宗產(chǎn)品單位產(chǎn)品能耗和碳排放明顯下降，揮發(fā)性有機(jī)物排放總量比十三五降低10%以上，本質(zhì)安全水平顯著提高，有效遏制重特大生產(chǎn)安全事故。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。推進(jìn)示范引領(lǐng)，強(qiáng)化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能發(fā)布石化化工行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南，編制智能工廠、智慧園區(qū)等標(biāo)準(zhǔn)。針對行業(yè)特點(diǎn)，建設(shè)并遴選一批數(shù)字化車間、智能工廠、智慧園區(qū)標(biāo)桿。組建石化、化工行業(yè)智能制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，培育具有國際競爭力的智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商，提升化工工藝數(shù)字化模擬仿真、大型機(jī)組遠(yuǎn)程診斷運(yùn)維等服務(wù)能力?；谥悄苤圃欤茝V多品種、小批量的化工產(chǎn)品柔性生產(chǎn)模式，更好適應(yīng)定制化差異化需求。實(shí)施石化行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全分類分級管理，推動商用密碼應(yīng)用，提升安全防護(hù)水平。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。鼓勵企業(yè)提升品質(zhì)，培育創(chuàng)建品牌。完善創(chuàng)新機(jī)制，形成三位一體協(xié)同創(chuàng)新體系強(qiáng)化企業(yè)創(chuàng)新主體地位，加快構(gòu)建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新中心、共性技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)三位一體創(chuàng)新體系，推動產(chǎn)學(xué)研用深度融合。優(yōu)化整合行業(yè)相關(guān)研發(fā)平臺，創(chuàng)建高端聚烯烴、高性能工程塑料、高性能膜材料、生物醫(yī)用材料、二氧化碳捕集利用等領(lǐng)域創(chuàng)新中心，強(qiáng)化國家新材料生產(chǎn)應(yīng)用示范、測試評價、試驗(yàn)檢測等平臺作用，推進(jìn)催化材料、過程強(qiáng)化、高分子材料結(jié)構(gòu)表征及加工應(yīng)用技術(shù)與裝備等共性技術(shù)創(chuàng)新。支持企業(yè)牽頭組建產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、上下游合作機(jī)制等協(xié)同創(chuàng)新組織，支持地方合理布局建設(shè)區(qū)域創(chuàng)新中心、中試基地等。引導(dǎo)化工項(xiàng)目進(jìn)區(qū)入園，促進(jìn)高水平集聚發(fā)展推動化工園區(qū)規(guī)范化發(fā)展，依法依規(guī)利用綜合標(biāo)準(zhǔn)倒逼園區(qū)防范化解安全環(huán)境風(fēng)險，加快園區(qū)污染防治等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強(qiáng)園區(qū)污水管網(wǎng)排查整治，提升本質(zhì)安全和清潔生產(chǎn)水平。引導(dǎo)園區(qū)內(nèi)企業(yè)循環(huán)生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)耦合發(fā)展，鼓勵化工園區(qū)間錯位、差異化發(fā)展，與冶金、建材、紡織、電子等行業(yè)協(xié)同布局。鼓勵化工園區(qū)建設(shè)科技創(chuàng)新及科研成果孵化平臺、智能化管理系統(tǒng)。嚴(yán)格執(zhí)行危險化學(xué)品禁限控目錄，新建危險化學(xué)品生產(chǎn)項(xiàng)目必須進(jìn)入一般或較低安全風(fēng)險的化工園區(qū)（與其他行業(yè)生產(chǎn)裝置配套建設(shè)的項(xiàng)目除外），引導(dǎo)其他石化化工項(xiàng)目在化工園區(qū)發(fā)展。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)鼓勵推廣應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄，鼓勵利用先進(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)，消除危險源或降低危險源等級，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