突破己內酰胺成套技術的“三道關卡”

前段時間，中國石油和化學工業聯合會組織鑒定委員會對中石化石油化工科學研究院有限公司（以下簡稱石科院）牽頭完成的“變革性己內酰胺成套技術及產業化應用”進行了科技成果鑒定。

鑒定委員會一致認定，此項變革性己內酰胺成套技術整體達到國際領先水平。

“三道關卡”封鎖國內己內酰胺產業

己內酰胺是第二大合成纖維和工程塑料尼龍6的單體，廣泛應用于紡織、包裝、電子、汽車、航天航空等新材料領域。同時，己內酰胺也是一種能耗和二氧化碳排放高、生產工藝復雜、本質安全性差和雜質管控要求高的基礎化學品。

40年前，我國己內酰胺主要依賴進口。為改善民生，國家投資上百億元引進生產技術，建成3套5萬噸/年生產裝置，但生產成本高、污染與虧損問題較為嚴重，不能滿足我國人民“穿好衣”的重大需求。

長期以來，國內己內酰胺產業面臨“三道關卡”：一是關鍵原料環己酮傳統生產工藝存在碳原子利用率低、三廢排放量大、本質安全性低、生產能耗高等問題，環己酮被列入國家重點環境風險防控化學品名單，開發原子經濟性高、能耗低的綠色生產新技術迫在眉睫；二是另一關鍵原料過氧化氫受制于國外技術封鎖，國內固定床技術生產效率低、重大安全事故頻發等問題；三是國內己內酰胺優等品不能滿足高速紡要求、高端領域應用受限，以及生產能耗和二氧化碳排放高，廢水排放量大且COD、氨氮、總氮含量高，具有強生物毒性，影響生化系統運行等問題。

產學研用開發原始性創新技術

針對己內酰胺關鍵原料環己酮傳統生產工藝碳原子利用率低、三廢排放量大、本質安全性低、生產能耗高等問題，團隊國際首創環己烯酯化加氫制備環己酮新技術。他們發明負載型苯選擇加氫催化劑和工藝，攻克高活性、高選擇性不易兼得的難題；發明催化精餾環己烯酯化工藝和規整催化劑，突破酯化反應平衡限制，通過反應精餾巧妙實現環己烷與環己烯的分離，降低能耗；創制多元復合氧化物酯加氫納米催化劑，開發乙酸環己酯加氫聯產環己醇和乙醇新工藝，將乙酸轉化為無水乙醇，提高技術經濟性；使碳原子利用率從80%提高到95%以上，三廢排放量減少90%。

針對己內酰胺關鍵原料過氧化氫受制于國外技術封鎖，國內固定床技術生產效率低、重大安全事故頻發等問題，團隊在國內首創流化床過氧化氫生產技術，創制了高強度、高活性、高穩定性蒽醌加氫微球催化劑，研制了高產能工作液配方，發明了集反應-分離-取熱為一體的流化床加氫反應器和微界面氣液傳質新型氧化反應器，揭示過氧化氫分解多因素影響規律，實現了生產過程的本質安全。

聚焦國內己內酰胺優等品性能指標與高速紡工藝要求的適配性差距及高端應用領域拓展受限問題，團隊開發己內酰胺內在品質提升關鍵技術，使產品從不能用于高速紡提升至100%滿足高速紡要求；開發己內酰胺全流程降碳減排生產技術，二氧化碳和“三廢”排放量下降43%和73%，攻克強生物毒性、高鹽高COD廢液處理難題，引領己內酰胺生產技術向高端化、綠色化發展。

多方協作實現高質量產業化

從實驗室的瓶瓶罐罐到屹立于工廠的生產裝置，項目的成功得益于研究團隊十余年如一日的堅守與付出，更得益于“需求共研、分工協作、資源共用、風險共擔、成果共享”產學研用深度融合的協同創新機制。石科院堅持“四個面向”，聯合中國石化湖南石化、中石化上海工程公司、中石化安全工程研究院有限公司和中國石化催化劑公司等單位，建立“需求牽引-基礎研究-工程轉化-產業升級”技術產業化推進機制，系統梳理并分步攻克掣肘己內酰胺產業升級的關鍵科學問題和技術瓶頸。

目前，變革性己內酰胺成套技術在湖南石化建成全球最大、技術最先進的60萬噸/年生產裝置，使CO2和污染物排放量分別下降56%和74%，能耗下降近300千克標油/噸、生產成本下降近3000元/噸。2024年，該技術被評為中國工程院成立30年30項重大工程之一。