南京工業(yè)大學(xué)開發(fā)連續(xù)苯酚加氫-膜分離制環(huán)己酮工藝

近日，南京工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一套基于膜法反應(yīng)器的環(huán)己酮生產(chǎn)工藝，并于2020年9月15日榮獲中國(guó)化工學(xué)會(huì)基礎(chǔ)研究成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

環(huán)己酮是合成纖維尼龍6及尼龍66等的重要中間體，在合成橡膠、纖維、染料、農(nóng)藥、涂料等領(lǐng)域具有重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)，我國(guó)環(huán)己酮產(chǎn)量逐年增加，具有廣闊的市場(chǎng)需求。

加氫反應(yīng)是石油化工、精細(xì)化工等生產(chǎn)過(guò)程中常見的化學(xué)單元反應(yīng)，傳統(tǒng)工藝大多采取間歇加氫的方法，需要在生產(chǎn)過(guò)程中不斷地人工操作升降溫、排放氣體，具有能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、安全隱患多等缺點(diǎn)。

該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)連續(xù)加氫的方法，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)化。反應(yīng)后的產(chǎn)物和催化劑顆粒分離技術(shù)是整個(gè)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)化的關(guān)鍵。該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用南京工業(yè)大學(xué)膜科學(xué)研究所研發(fā)的陶瓷膜，研制出連續(xù)苯酚加氫-膜分離耦合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)己酮的綠色合成。

膜分離是一種高效的分離技術(shù)，將膜分離過(guò)程與反應(yīng)過(guò)程集成在同一流程中，能實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)使用，減少催化劑流失，提高產(chǎn)品質(zhì)量。該研究團(tuán)隊(duì)采用催化劑原位分離，催化劑回收率大于99.9%，新工藝的環(huán)己酮收率為80%。

在傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中，每生產(chǎn)1 t環(huán)己酮會(huì)產(chǎn)生0.8 t廢水，而采用連續(xù)苯酚加氫-膜分離耦合技術(shù)，催化劑顆粒通過(guò)膜裝置實(shí)現(xiàn)分離，循環(huán)使用，氫氣零排放，產(chǎn)物只有環(huán)己酮與環(huán)己醇，而環(huán)己醇通過(guò)脫氫進(jìn)一步生成環(huán)己酮，無(wú)其他副產(chǎn)物。整個(gè)反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，在實(shí)現(xiàn)高效反應(yīng)的同時(shí)，“三廢”排放幾乎為零，從源頭上真正實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)，對(duì)環(huán)境更友好。

2019年，該研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出百噸級(jí)連續(xù)苯酚加氫-膜分離耦合制備環(huán)己酮工藝包，并建成了百噸級(jí)中試裝置。2020年初，對(duì)該中試裝置進(jìn)行了72 h運(yùn)行考核，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣分析標(biāo)定，產(chǎn)品合格。