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              己內酰胺制己二胺前景可期

              時間:2020-05-26 06:01 閱讀:1230 來源:互聯網

              ????????一項創新架起兩條產品鏈

              ????????己內酰胺制己二胺工藝此前由于不具有經濟性,一度發展前景不明朗。但隨著其主要原料己內酰胺產能增長導致價格下滑,該工藝的經濟性也正在顯現。未來如果能夠突破工藝的關鍵瓶頸,打通己內酰胺—尼龍全產業鏈,形成尼龍6與尼龍66“雙龍驅動”的大型新材料產業集群,那么該工藝的未來前景值得期待。

              ????????經濟性逐步顯現

              ????????己內酰胺制己二胺工藝是己內酰胺與氨在催化劑作用下,生成氨基己腈,隨后對氨基己腈加氫得到己二胺。該工藝由日本東麗于1965年實現工業化,主要用于尼龍6工廠回收的己內酰胺次品或廢尼龍等廢舊原料的再生利用。因此,該工藝一直不具有經濟性,業內關注較少。

              ????????作為該工藝的主要原料,我國己內酰胺的產能和產量自2010以來穩步增長,新增和擴增己內酰胺項目逐步增多,今年我國己內酰胺產能更呈大幅擴張之勢,已新增年產能123萬噸。至今年年底,我國己內酰胺年產能將達477萬噸,面臨過剩危機,市場價格也隨之逐步下滑。

              ????????與丁二烯直接氫氰化法制己二胺相比,我國液體己內酰胺均價13800元(噸價,下同),己內酰胺制己二胺工藝路線原料成本為15000元左右;丁二烯價格為8000多元,丁二烯直接氫氰化法原料成本在11000元左右。雖然目前在成本上己內酰胺制己二胺工藝不具優勢,但未來幾年隨著己內酰胺走向過剩,原料價格下降后,該工藝的經濟性會逐步提高。而且己內酰胺制己二胺工藝投資也比丁二烯氫氰化法要低,生產規模為5萬噸/年的己內酰胺制己二胺裝置投資保守估計不會超過4億元,安全性和環保性也優于丁二烯氫氰化法。

              ????????此外,丁二烯氫氰化法僅為英威達、奧升德等少數國外公司掌握,我國尚未實現自主生產。在己內酰胺產能即將面臨過剩的形勢下,以市場上富余的己內酰胺制取己二胺,技術門檻較低,技術的安全可靠性較高,可部分替代丁二烯氫氰化法。

              ????????氨化脫水反應是關鍵

              ????????己內酰胺制取己二胺需經歷以下三步反應過程:第一步是己內酰胺和氨氣發生氨化開環反應生成6-氨基己酰胺;第二步是6-氨基己酰胺脫水去除氧原子反應,生成6-氨基己腈;第三步是6-氨基己腈和氫氣進行加氫反應獲得己二胺。相較而言,第三步反應的技術較成熟,與工業己二腈加氫制己二胺類似,可采用骨架鎳、鐵—鎳或鎳—鉻催化劑在氫氧化鈉溶液中進行,反應溫度75℃、壓力3MPa,己二胺選擇性達99%。該操作過程目標產物收率高,安全性和可靠性較強。

              ????????而第一步和第二步反應是一個連續的氨化脫水過程,在一個反應器中進行,目前也是該技術的核心。該脫水反應可逆,需加入過量氨氣,并及時排除生成的水,以提高6-氨基己腈收率,一般選用磷酸鹽作為主要催化劑。根據己內酰胺的反應狀態可以分為氣相法和液相法兩種,液相法反應條件溫和,但催化劑和產品分離繁瑣,能耗高。氣相法制備簡單,不存在產物與催化劑分離問題,所采用催化劑制備簡單,但難點在于催化劑穩定性尚未經過工業化驗證。氣相法反應溫度達350℃,催化劑要保持活性、選擇性、熱穩定性等性能和結構不變,在設計上要提高活性結構的熱穩定性。

              ????????己內酰胺氨化脫水過程的反應機理也比較復雜,包含C-N鍵斷裂和生成的過程。己內酰胺要打開C-N鍵,由環狀分子開環變成鏈狀分子,同時酮基上的碳原子鍵合氨基生成鏈式酰胺分子,然后進一步發生脫水反應把氧原子脫掉生成腈基分子,上述每一步反應都會影響6-氨基己腈的合成效率。因此,推進己內酰胺制己二胺技術產業化,首先要從反應機理、工藝上深入研究,其次要推進高效催化劑的研制及其中試、工業化驗證,以此確定氣相法和液相法哪個更有綜合經濟優勢。

              ????????一體化將加劇分化

              ????????目前,新投產的己內酰胺產能基本上都實現了環己酮配套和原料自給,成本也大幅降低。我國己內酰胺基本用于生產尼龍6,己內酰胺下游的切片、錦綸絲生產企業也在布局向上游擴張。整體看來,上下游一體化進程在不斷加速,環己酮—己內酰胺—聚合—紡絲一體化的進程也在不斷加快。其中,恒申集團已經率先打通環己酮—己內酰胺—聚合—紡絲—織造—染整的完整產業鏈。紡絲巨頭高速擴張將再造上游,己內酰胺—尼龍6行業將面臨結構性產能過剩和競爭加劇。

              ????????未來幾年,沒有配套下游尼龍6聚合的己內酰胺生產企業,特別是2014年后大部分新增產能的山西、河南、山東等地煤化工企業,相比一體化企業在盈利能力、綜合競爭力方面較弱。目前看來,己內酰胺—尼龍一體化已是發展趨勢,開展己內酰胺制己二胺產業化迫在眉睫,己內酰胺制己二胺可從己內酰胺—尼龍6聚合一體化,踏上向己內酰胺—尼龍66聚合差異化一體化的新征途。

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