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【大工技述】第104期:高端精细化学品连续化绿色制造技术

2022-03-10 校友工作处 点击:[]

精细化工产品种类多、附加值高、用途广、产业关联度大,直接服务于国民经济的诸多行业和高新技术产业的各个领域。大力发展精细化工已成为世界各国调整化学工业结构、提升化学工业产业能级和扩大经济效益的战略重点。连续化、微型化、智能化、数字化是精细化学品绿色制造的发展方向;而连续化反应工艺具有安全、高效、经济、绿色等优势,有利于提升行业技术水平和创新能力。

                                             

大连理工大学化工学院高岩教授创新团队基于多年来积累的精细化学品合成工艺开发、微流体连续化设备设计、制造及精细化学品连续制备工艺开发等核心技术,提出“精细化学品连续化绿色智能制造”的相关共性技术和特色产品专有技术,具有绿色、高效、可实现微型化、易实现自动化和智能化特征,结合微化工、回路反应器等反应设备及关键技术,面向精细化工清洁制备、精细化学品绿色制造等研究方向的关键共性技术,从安全、环保,节能减排等多方面开展科学研究和技术创新,解决化工行业中的部分“卡脖子”问题。

高岩教授围绕精细化工绿色制造关键领域,开发了独有的连续化生产设备和创新共性工艺技术,部分科研成果成功实现转移转化。开发了丙烯腈下游产品连续化制备工艺技术开发,如丙二胺衍生物系列产品、3-氨基-1-丙醇等高附加值精细学品。

图 基于微反应器的连续化工艺技术

丙烯腈下游产品的连续化制备工艺

丙烯腈原料充足、下游产品丰富、市场容量大、附加值高,基于微反应器的连续化工艺技术优势明显,市场前景广阔。例如丙烯腈连续氨化、还原生产千吨级1,3-丙二胺和百吨级N-甲基1,3-丙二胺工艺开发、百公斤级丙烯腈水合制备氨基丙醇等。

系列产品1——3-氨基丙醇连续化制备工艺

3-氨基丙醇主要是用于生产泛醇,也用于合成环磷酰胺、心可定等药物。国内市场需求量每年>5000吨,全部巴斯夫进口,供应价格约8~10万元/吨。

工艺创新:基于微通道反应器或固定床反应器的连续化耦合集成工艺技术。水合反应中间产物选择性85%以上,连续化加氢产物选择性95%

中试目标为200/年,年产值可达2000万元,实现年利税>500万元;目标年产量1000吨,年产值>1亿元,实现年利税>3000万元。

系列产品2——丙二胺系列衍生物连续化制备工艺

采用微通道连续工艺,通过丙烯腈氨化法合成中间体胺基丙腈,胺基丙腈进一步经回路循环反应器连续化催化加氢,得到产品1,3-丙二胺,解决了丙烯腈氨化产物选择性调控的卡脖子技术问题。创新工艺技术成果国际国内独有,产品突破国际垄断。1,3-丙二胺国内市场年需求量在2万吨以上,目前已实现部分国产化,售价约为5万元/吨,中试目标为200/年(自用),产业化目标1000/年,年产值可达5000万元。

系列产品3——系列医药中间体

1)丙二胺衍生物制备噻嘧啶中间体甲基四氢嘧啶绿色生产工艺

噻嘧啶作为一广谱高效驱肠虫药,用途广泛,市场需求量大,其中间体主要包括甲基四氢嘧啶和噻吩甲醛。

团队面向其重要中间体甲基四氢嘧啶规模化清洁制备技术开展研究,利用微通道反应器,以原料充足、价格低廉的丙烯腈和甲胺为原料,经过连续化氨化反应,加氢反应得到中间体N-甲基-1,3-丙二胺,之后经缩合、成环反应得到噻嘧啶中间体甲基四氢嘧啶。工艺技术绿色、环保,节能30%,节水50%。此项目于20191月完成中试放大,并实现百吨级连续化生产。

2)恶喹酸抗菌剂绿色生产工艺

高岩教授面向精细化学品清洁制备,成功开发“杀菌剂恶喹酸绿色规模化制备”技术。恶喹酸为喹啉酮类抗菌剂,它具有广谱抗菌作用,对大多数革兰氏阴性菌均有杀灭作用。其具有抑菌能力强,肠道吸收快,毒副作用低且没有致畸性等优点。

团队以胡椒环OA-1为原料,经溴化、胺化、缩合、环化和最后的水解,5步反应制备得到,总收率达到85%。与传统工艺相比,此创新工艺技术条件温和、选择性好、收率高、三废少,安全性高,绿色环保,有效降低成本,经济效益可观。

系列产品4——DMPU连续化制备工艺

1,3-二甲基环丙撑脲(DMPU)作为王牌溶剂,主要用于医药合成,电子晶片清洗等,国际国内市场需求万吨/年以上,国内需求>2000/年,目前以进口为主,供应价格约18~20万元/吨。

高岩教授团队进行了工艺创新,百公斤两步连续化生产,安全、环保、副反应少,反应收率>90%。中试目标为200/年,年产值可达4000万元,实现年利税>1000万元;目标年产量1000吨,年产值>2亿元,实现年利税>5000万元。

高岩教授组建的创新团队已与多家企业建立科研合作,面向企业提出的产品、工艺技术需求,开展产业化技术联合攻关,开发和验证中试工艺技术、产品10余项。开发阿替卡因中间体、甲磺酸伊马替尼中间体、曲美布丁中间体、恩杂鲁胺中间体、环丁酮、螺环菌胺中间体、比卡鲁胺中间体、伊马替尼中间体、吡西卡尼中间体等医药中间体绿色生产工艺技术。提高了企业的工艺技术水品、生产效率和产品的深加工能力,为企业的高质量发展提供了有力的科技支撑。

老师简介

高岩,教授,博士生导师,现担任精细化工国家重点实验室副主任;辽宁省精细化工专业委员会主任;辽宁省精细化工产业共性技术创新平台副主任,专家委员会秘书长;辽宁省精细化工技术研究院副院长;全国精细化工原料及中间体行业协作组,副理事长;中国氰胺产业技术创新战略联盟,理事,专家委员会委员。辽宁省高等学校创新人才。长期从事精细化工方面教学科研工作,在太阳能转化,光、电催化有机合成、微流体连续生产工艺开发等领域拥有丰富的研究和实践经验。

主要学术和应用研究方向为:1)太阳能转换新材料,新型储能材料的开发;(2)精细化学品绿色制造共性技术和工艺开发。


文字作者:王薇

编辑排版:景博

责任编辑:景博 蔡琳


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