上海石油化工研究院緊貼市場需求，研發(fā)并推動高水平、綠色化芳腈生產(chǎn)技術(shù)提升。

上海石油化工研究院技術(shù)團隊向傳統(tǒng)的有機合成法生產(chǎn)芳香腈發(fā)起挑戰(zhàn)。 攝影/周夢瑾

由中石化（上海）石油化工研究院有限公司（簡稱上海石油化工研究院）自主開發(fā)的氣相氨氧化一步法生產(chǎn)芳香腈技術(shù)入圍2024年度海灣能源信息卓越獎最佳石油化工技術(shù)獎提名，標(biāo)志著該項技術(shù)受到全球化工領(lǐng)域同行的高度認(rèn)可，對我國生產(chǎn)高端腈類化合物產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。

美國海灣能源信息公司是全球著名出版商。2023年，公司將旗下品牌雜志《烴加工》《石油經(jīng)濟學(xué)家》《管道與天然氣》相關(guān)獎項合并，設(shè)立海灣能源信息卓越獎。最佳石油化工技術(shù)獎作為下設(shè)的29個獎項之一，具有較大影響力。

氣相氨氧化一步法生產(chǎn)芳香腈技術(shù)是一種生產(chǎn)重要精細(xì)化工品芳香腈的新技術(shù)，可將甲苯、二甲苯和鹵代甲苯等芳香烴通過氣相氨氧化一步法合成芳香腈，理想副產(chǎn)物僅為水和碳氧化物，可顯著降低物耗能耗和“三廢”排放。

勇?lián)邪l(fā)重任

芳香腈是一類十分重要的高端精細(xì)化學(xué)品，品種多樣，可廣泛用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、樹脂及高端新材料等領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代以來，我國化工行業(yè)快速發(fā)展，尤其是高附加值的精細(xì)化工產(chǎn)品需求迅猛提升，芳香腈產(chǎn)業(yè)也是如此。

彼時，芳香腈的生產(chǎn)大多采用傳統(tǒng)的有機合成法，即通過芳香烴氧化成芳香酸再氨化成芳香酰胺，經(jīng)脫水制取芳香腈；或芳香烴經(jīng)側(cè)鏈鹵化，再經(jīng)氨化后脫水成芳香腈。但是，這種方法反應(yīng)工藝步驟復(fù)雜、副產(chǎn)多、產(chǎn)品純度差、“三廢”排放嚴(yán)重、技術(shù)落后，嚴(yán)重阻礙了我國高端腈類產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

隨后，國內(nèi)有科研單位開發(fā)了擋板流化床連續(xù)法生產(chǎn)技術(shù)，但存在催化劑壽命短、產(chǎn)品收率低、單套裝置規(guī)模僅百噸、生產(chǎn)效率低、反應(yīng)過程需大量添加水、物耗能耗和“三廢”排放較高的問題，與發(fā)達(dá)國家相比技術(shù)差距明顯、產(chǎn)品市場競爭力低。

為了破解上述難題，上世紀(jì)末，上海石油化工研究院勇?lián)厝?，開始了芳香烴氣相氨氧化技術(shù)的研究工作。二十余載，如白駒過隙。研究團隊持續(xù)創(chuàng)新，成功開發(fā)了系列芳香腈生產(chǎn)技術(shù)及其配套的氨氧化催化劑，形成了完整的芳香腈生產(chǎn)平臺技術(shù)，顯著提升了我國芳香腈生產(chǎn)技術(shù)水平和產(chǎn)品市場競爭力。

實現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)化

研究團隊從芳烴氨氧化反應(yīng)特性著手，研究了動力學(xué)和熱力學(xué)等反應(yīng)規(guī)律特點，制定了以具有高效撤熱的湍流流化床反應(yīng)工藝和細(xì)顆粒催化劑作為技術(shù)核心的開發(fā)方案。事實證明，這一方案研究起點高，技術(shù)行之有效。

在催化劑開發(fā)中，研究團隊基于多功能協(xié)同的催化劑設(shè)計思路，創(chuàng)制了系列高效芳烴氣相氨氧化催化劑，突破了高耐磨長壽命細(xì)顆粒湍流床催化劑的關(guān)鍵制備技術(shù)；在反應(yīng)工藝開發(fā)中，遵循高負(fù)荷、低接觸時間技術(shù)指標(biāo)，強化氣流流態(tài)化質(zhì)量，開發(fā)出無水低氨比高效生產(chǎn)工藝，形成了芳香腈生產(chǎn)平臺技術(shù)并拓展至多種芳腈產(chǎn)品生產(chǎn)，成功實現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用。該技術(shù)的成功開發(fā)，一方面解決了此前擋板流化床工藝中流化質(zhì)量差、催化劑磨損嚴(yán)重壽命短的問題；另一方面解決了撤熱難度大，裝置規(guī)模小、效率低以及物耗能耗高等技術(shù)問題。

在芳香腈系列產(chǎn)品中，苯甲腈、間苯二甲腈和鹵代苯甲腈是幾種需求量較大的高端化學(xué)品。上海石油化工研究院于本世紀(jì)初分別開發(fā)了BN型苯甲腈、NC型間苯二甲腈和鹵代苯甲腈催化劑及工藝技術(shù)并于2001年先后開展了相關(guān)催化劑的工業(yè)推廣應(yīng)用。這一系列催化劑的工業(yè)應(yīng)用均獲得成功，顯著提升了催化劑的穩(wěn)定性和產(chǎn)品收率，取得了良好的經(jīng)濟效益。

其中，2009年，新一代NC型間苯二甲腈催化劑及工藝技術(shù)在泰州百力化學(xué)股份有限公司開展工業(yè)應(yīng)用試驗，順利完成了試驗標(biāo)定，達(dá)到預(yù)期指標(biāo)。新一代催化劑經(jīng)過6年使用，與原擋板流化床技術(shù)相比，工業(yè)生產(chǎn)間苯二甲腈收率提升了24個百分點，催化劑使用壽命由半年延長至6年，且提升了生產(chǎn)負(fù)荷、降低了生產(chǎn)過程運行成本，經(jīng)濟效益顯著。目前，本項目芳腈系列催化劑及工藝技術(shù)已占據(jù)相關(guān)產(chǎn)品在國內(nèi)主要生產(chǎn)市場，技術(shù)水平國際領(lǐng)先。

近年來，上海石油化工研究院加快創(chuàng)新步伐，進(jìn)一步提高催化劑反應(yīng)性能，同時不斷升級芳腈生產(chǎn)裝置的效率和規(guī)模，通過大型冷模實驗結(jié)合理論計算等研究方法，開發(fā)出了大型湍流床反應(yīng)器。2023年，采用上海石油化工研究院開發(fā)的國內(nèi)首套萬噸級間苯二甲腈生產(chǎn)裝置在蘇利（寧夏）新材料科技有限公司一次投料成功，產(chǎn)品收率達(dá)到96.5%，標(biāo)志著我國芳香腈產(chǎn)業(yè)又邁出了重要的一步。

摘取豐碩成果

隨著芳烴氣相氨氧化技術(shù)成功工業(yè)應(yīng)用，催化劑生產(chǎn)和客戶生產(chǎn)過程中也不斷遇到一些問題。二十多年來，不論是大雪紛飛的寒冬還是烈日當(dāng)頭的酷暑，只要客戶有問題、有需求，科研人員便會背上行囊奔赴現(xiàn)場，為客戶解決問題。

“我們永遠(yuǎn)要把客戶的需求和問題放在首位”，這是團隊負(fù)責(zé)人顧龍勤常掛在嘴邊的一句話。二十余載如一日，他始終踐行把生產(chǎn)企業(yè)的需求和問題放在首位，將需求問題和創(chuàng)新有效結(jié)合，時刻戰(zhàn)斗在實驗室科研、催化劑生產(chǎn)和工業(yè)裝置應(yīng)用一線，為我國芳香腈產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步付出了巨大努力。

功夫不負(fù)有心人！國產(chǎn)芳烴氣相氨氧化技術(shù)不斷進(jìn)步，形成的芳香腈平臺技術(shù)得到了國內(nèi)諸多上市公司的一致好評。目前，該技術(shù)已在國內(nèi)17套芳烴氣相氨氧化生產(chǎn)裝置實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明，裝置能耗、物耗和“三廢”排放大幅度降低，產(chǎn)生了顯著的環(huán)保和經(jīng)濟效益。

該系列成果獲得國家發(fā)明專利授權(quán)20余項、PCT國際專利授權(quán)1項。相關(guān)技術(shù)獲得中國專利優(yōu)秀獎、中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會科技進(jìn)步獎一等獎、上海市優(yōu)秀產(chǎn)學(xué)研工程項目一等獎、上海市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎、上海市發(fā)明創(chuàng)造專利獎二等獎、中國石化科技進(jìn)步獎三等獎等獎項。

展望未來，上海石油化工研究院研究團隊將不斷夯實已有技術(shù)基礎(chǔ)，繼續(xù)提高現(xiàn)有芳香腈生產(chǎn)技術(shù)水平，拓展多種高端腈類化學(xué)品的生產(chǎn)技術(shù)，開發(fā)出更加高效、環(huán)保、安全的催化劑和反應(yīng)工藝。

責(zé)任編輯：鄭 丹

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