我國尿素法合成碳酸二甲酯技術(shù)研發(fā)與工業(yè)化獲得重大突破。記者7月12日-14日在江蘇晉煤恒盛化工股份有限公司采訪時(shí)了解到，由華東理工大學(xué)和該公司合作研發(fā)的、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的尿素二步法合成碳酸二甲酯（簡稱DMC）工藝技術(shù)之第一步：尿素與丙二醇合成碳酸丙烯酯1000噸/年工業(yè)化、連續(xù)化中試生產(chǎn)獲得成功。這是繼今年5月份，亞申科技研發(fā)中心（上海）有限公司與山東飛揚(yáng)化工有限公司合作開發(fā)的萬噸級尿素醇解法合成DMC裝置打通全流程后，我國DMC工業(yè)化技術(shù)開發(fā)取得的又一項(xiàng)成果。
　　該中試裝置經(jīng)過半年多的試運(yùn)行，在間歇反應(yīng)中，尿素單程轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%，碳酸丙烯酯收率達(dá)90%~91%。在連續(xù)反應(yīng)中，尿素轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%，碳酸丙烯酯收率為92%~95%。從而，驗(yàn)證了尿素與丙二醇合成碳酸丙烯酯工藝的可行性。
　　由于第二步甲醇與碳酸丙烯酯進(jìn)行酯交換反應(yīng)制備DMC工藝，華東理工大學(xué)和國內(nèi)數(shù)家科研單位與企業(yè)，已經(jīng)擁有比較先進(jìn)和成熟的工業(yè)化技術(shù)，單套生產(chǎn)裝置最大產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到5萬噸/年。因此，該項(xiàng)中試技術(shù)開發(fā)與工業(yè)化試驗(yàn)獲得成功，開辟了我國DMC制備的新工藝，并為國內(nèi)已經(jīng)嚴(yán)重過剩的尿素、甲醇產(chǎn)能開拓出了新出路。
　　該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、華東理工大學(xué)方云進(jìn)教授告訴記者，尿素二步法合成碳酸二甲酯技術(shù)主要是以尿素和傳統(tǒng)酯交換法DMC工藝中的副產(chǎn)物——丙二醇為原料，首先合成中間體——碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯再與甲醇酯交換反應(yīng)合成碳酸二甲酯，副產(chǎn)的丙二醇再返回去與尿素繼續(xù)合成碳酸丙烯酯。合成DMC的真正原料其實(shí)是尿素和甲醇。
　　方云進(jìn)教授介紹，該工藝與傳統(tǒng)的酯交換法制備DMC路線相比，具有三大特點(diǎn)：一是解決了傳統(tǒng)酯交換制備DMC工藝中副產(chǎn)物丙二醇出路問題，因?yàn)槟壳皣鴥?nèi)酯交換產(chǎn)生的丙二醇已大量過剩，丙二醇的銷售好壞直接影響碳酸二甲酯裝置的經(jīng)濟(jì)性。二是采用了國內(nèi)過剩的價(jià)廉而且價(jià)格相對穩(wěn)定的尿素為資源，產(chǎn)業(yè)化成本大大降低。三是嫁接了成熟的酯交換生產(chǎn)技術(shù)，使得尿素二步法合成碳酸二甲酯技術(shù)相對尿素一步法醇解技術(shù)更易工業(yè)化放大。
　　方云進(jìn)說，尿素一步法（或稱作尿素醇解法）制備DMC具有工藝路線較短、原料便宜的優(yōu)點(diǎn)，但反應(yīng)條件苛刻，DMC的收率較低。高活性和長壽命的催化劑制備最關(guān)鍵，目前尚沒有取得突破；工程問題也比較多，投資較高，目前還未見有大規(guī)模工業(yè)化成功的報(bào)道。
　　目前，我國幾乎所有的DMC生產(chǎn)裝置均采用酯交換法，此項(xiàng)工藝技術(shù)成熟、可靠，年生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到90多萬噸。但該工藝主要以環(huán)氧丙烷為原料，價(jià)格較貴，受石油價(jià)格波動(dòng)的影響較大。另一個(gè)關(guān)鍵問題是其副產(chǎn)的丙二醇產(chǎn)量太大（約70多萬噸/年），產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于需求量，其價(jià)值抵消不了環(huán)氧丙烷的原料價(jià)格，降低了碳酸二甲酯裝置的經(jīng)濟(jì)性，嚴(yán)重制約了此行業(yè)的發(fā)展。
　　尿素二步法合成條件溫和，過程易于操作，反應(yīng)原料廉價(jià)易得，尿素的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的收率都很高，其汲取了尿素一步法的原料路線優(yōu)勢和酯交換法工藝成熟的優(yōu)點(diǎn)，酯交換聯(lián)產(chǎn)的丙二醇直接循環(huán)使用，產(chǎn)生的氨氣可以回收利用，并且不受石油行業(yè)的限制，經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有很強(qiáng)的競爭力。
　　晉煤恒盛化工股份有限公司副總經(jīng)理、總工程師曹廣安告訴記者，恒盛化工擁有近100萬噸/年尿素和50萬噸/年甲醇的生產(chǎn)能力，公用工程配套齊全，且公司地處我國華東，靠近DMC市場，具有明顯的區(qū)位優(yōu)勢。
　　曹廣安介紹，千噸級尿素與丙二醇合成碳酸丙烯酯技術(shù)示范裝置是在晉煤恒盛化工股份有限公司新廠區(qū)內(nèi)新建的，自2012年5月開始設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、土建、安裝等，至12月初完成裝置的全部建設(shè)。到12月20日，完成裝置的試壓和吹掃、水聯(lián)動(dòng)試車任務(wù)。2013年1月份開始制備催化劑。2月份開始做間歇試驗(yàn)，3月份開始做連續(xù)試驗(yàn)，持續(xù)運(yùn)行到5月底。
　　據(jù)測算，每生產(chǎn)1噸碳酸丙烯酯，需消耗尿素0.64噸、丙二醇0.76噸、蒸汽2.5噸，可回收氨0.35噸，碳酸丙烯酯的生產(chǎn)成本約7600元/噸左右。
　　以3萬噸/年規(guī)模的尿素二步法合成碳酸二甲酯測算，建設(shè)投資約為1.25億元。碳酸二甲酯的生產(chǎn)成本約4200元/噸，比傳統(tǒng)的酯交換法綜合成本每噸降低數(shù)百元以上，是相當(dāng)具有市場競爭力的。據(jù)了解，目前我國共有10多家DMC生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)能達(dá)到90多萬噸，市場容量約為40萬-50萬噸。
　　據(jù)方云進(jìn)介紹，該中試技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)是由華東理工大學(xué)和江蘇晉煤恒盛化工股份有限公司共享，目前已經(jīng)申請了2項(xiàng)專利。
　　晉煤恒盛化工股份有限公司已經(jīng)開始著手進(jìn)行3萬噸尿素二步法合成DMC工業(yè)化裝置的可研工作，待可研報(bào)告、環(huán)評及其它相關(guān)材料通過評審后，即可建設(shè)工業(yè)化生產(chǎn)裝置。
　　一旦3萬噸級的工業(yè)化生產(chǎn)裝置開車成功后，每年可消耗甲醇2.04萬噸、1.92萬噸尿素、CO2 1.8萬噸（CO2和氨合成尿素），不僅具有明顯的節(jié)能減排效益，可為我國目前產(chǎn)能嚴(yán)重過剩的尿素、甲醇行業(yè)開辟出一條新出路，也能為傳統(tǒng)的酯交換DMC工藝裝置改造提供技術(shù)支撐，開拓出CO2再利用的新途徑，為更加綠色、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的DMC產(chǎn)業(yè)提供發(fā)展新思路。