《双酸催化剂催化废聚酯制备高值增塑剂DOTP及联产乙二醇关键技术》

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项目属精细化工领域。

对苯二甲酸二辛酯(DOTP)广泛用作高分子材料的增塑剂,由对苯二甲酸与异辛醇直接酯化制备,其生产存在以下弊端:原料对苯二甲酸难得且价高,生产成本难与DOP竞争;第二个羧基酯化困难,转化率低,升温后副反应明显增加;钛酸烷基酯等催化剂不能重复使用、三废处理量大。乙二醇是一种用途广泛的工业原料,由于聚酯工业需求强劲,国内市场对其需求保持快速增长态势,尽管中国先后有多套生产装置建成投产,但仍需大量进口。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种性能优良、用途广泛的高分子材料,中国每年约产生500万吨废PET,主要采用切片、造粒等技术生产附加值较低的再生材料进行二次使用。这些材料使用后不能再循环利用,未能实现废PET真正意义上的资源化利用,并导致环境污染。废PET与异辛醇的酯交换反应可制备DOTP和乙二醇两种用途广泛的精细化工产品,该法不仅可以解决原料对苯二甲酸难得价高的问题,还可减少废PET污染,变废为宝,实现废PET的高值化利用。

项目组在国家自然科学基金项目、教育部和山东省科技计划项目的资助下,经过10余年的潜心研究,创新制备了B-L双酸中心可调控且兼有协同催化效应的新型双酸催化剂,并在废聚酯、废油脂、松香松节油等资源深加工中得到成功应用,获授权国家发明专利6件,发表SCI学术论文9篇。

基于上述工作,该项目将创制的具有B-L双酸活性中心的新一类双酸催化剂用于催化废PET与异辛醇的酯交换反应,采用先进的反应-萃取分离耦合技术,高效制备出DOTP和乙二醇两种用途广泛的高值精细化工产品。工艺技术优势如下:废PET原料来源丰富、价廉易得;B-L双酸催化剂兼备酸中心可调控和协同促进的催化性能,有效降低反应活化能,具有催化活性高、选择性好、反应时间短、反应温度低、后处理简单、三废少、可自动分离和循环回用等突出优点;采用先进的反应-分离耦合技术实现了乙二醇从反应体系的及时分离和高效回收,解决了乙二醇不能及时分离而发生脱水缩合副反应,降低产品收率和品质的技术难题。

该项目分别在山东朗晖石油化学股份有限公司和无棣永昕生物工程有限公司进行了推广应用,单套装置的DOTP生产能力达8万吨/年。主要技术和质量指标为:废PET转化率100%,产品DOTP收率大于98%、含量大于99.5%,乙二醇收率大于98%、含量大于99.0%。近3年已累计加工处理废PET8.8万吨,生产DOTP17.4万吨和乙二醇2.8万吨,实现销售收入18.75亿元,新增利润3.15亿元和利税1.84亿元,增加就业岗位人数246个,经济和社会效益十分显著,为废PET资源化高值利用提供了新的示范工艺,推动了中国增塑剂产业及相关行业的可持续发展。

经测试表明,产品各项质量与国外进口产品齐平或更佳,可替代进口产品,满足市场要求。2017年06月由第三方评价机构青岛中天智诚科技服务平台有限公司主持的青岛市科技成果标准化评价结果为:项目整体技术达到国际先进水平。

成果说明

该项目技术于2011年底在无棣永昕生物工程有限公司建成3000吨/a规模的生产装置,2014年底将生产线扩建成了1万吨/a的生产规模,2013年底在山东朗晖石油化学股份有限公司建成5万吨/a规模DOTP的生产装置,2016年底扩产至8万吨/a,并在该两装置上实施了聚酯废弃物醇解制备高值增塑剂DOTP及联产乙二醇的工业化生产。多年来的生产证明,两装置的工艺流程合理、操作方便;产品质量稳定,装置的生产能力完全达到了设计规模要求,产品一次投产成功。整体上,该技术研发了适合聚酯废弃物醇解制备高值增塑剂DOTP及联

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