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我国自主开发的戊二胺替代“卡脖子”的己二胺?

近两年我国自主开发的生物法戊二胺产业化后,一直被宣称可以替代己二胺,继而替代“卡脖子”的己二腈,生物法在合成过程中会产生复杂的代谢产物,面临效率不稳定,成本高以及规模化难等问题,那么戊二胺如果替代己二胺,是否能迈过这些门槛?

 


戊二胺(PDA)与己二胺(HMDA)性能的比较

 

 

生产戊二胺过程中,除了能生成戊二胺还会代谢出各种副产物,各种物质混合在一起成了一锅“大杂烩”,导致目标产物的收率太低,无法满足工业生产对戊二胺浓度和产量的要求。更糟糕的是,戊二胺的作用是加速生物体的腐败,反而会毒害生产出来的细胞,从而进一步抑制了反应的进行,导致生物法生产戊二胺成本会一直居高不下。大数据技术能从实验、筛选、试错过程中积累更多的数据中,找出不同菌种、不同反应条件和目标产物产出率之间的关系,从而提高生物反应的效率,实现根本性跨越,通过软硬件的控制把整条生产链集成起来,自动收集、处理、分析数据,再将分析结果反馈于生产,进而提高生物制造的效率。

 

由于戊二胺有一定的腐蚀性,其发酵液成分复杂,其中会含有大量有机/无机杂质,其分离难度很大,因此直接套用现有技术中分离和纯化其他化学品的生产方法和生产设备,会导致蒸发戊二胺时生产效率较低,生产成本较高,不仅不能得到很好的分离、纯化效果,而且在生产戊二胺过程中会产生大量的盐,对设备的损伤较大,维修费用较高。新型戊二胺纯化系统依次连接反应罐、固液分离装置、蒸发装置、冷凝装置和收集罐,首先在反应罐中使戊二胺盐粗品与碱性物质进行反应,得到盐和游离戊二胺的水溶液,然后进入固液分离装置中除去固体杂质,剩余的混合溶液进入蒸发装置中,在其中蒸发戊二胺和水的混合蒸汽进入冷凝装置中,在真空下冷却得到提纯后的戊二胺水溶液,收集至收集罐即得到戊二胺产品。

 

赖氨酸可以一步脱羧生成戊二胺,通过调整酶的生产工艺和赖氨酸催化工艺,利用该酶进行戊二胺转化,有的工艺可以达到1吨发酵罐上6 h内可以获得218 g/L的戊二胺,摩尔转化率大于98%,凯赛宣称生物法生产戊二胺成本将比石化法生产己二胺成本低30%。

 

 

戊二胺生产主要分为赖氨酸发酵、酶发酵及酶转化、戊二胺提取流程,赖氨酸发酵液及脱羧酶进入转化罐,在常温、常压条件下搅拌5-6小时,通过脱羧酶使L-赖氨酸脱竣生产1,5-戊二胺。从原料上看,我国已经成为全球最大的赖氨酸生产国,国内赖氨酸厂家产能规模为331万吨而需求量在100万吨左右,产能过剩严重,2吨赖氨酸约生产1吨戊二胺,生产1吨尼龙56需要消耗约0.4吨戊二胺,即便生产200万吨尼龙56,需要消耗80万吨戊二胺,对原料赖氨酸需求量也就在160万吨,从原料上为戊二胺生产提供了保证。赖氨酸发酵生产过程为间歇性生产,但是戊二胺转化生产过程为连续性生产,生产流程为封闭式生产流程,这为戊二胺规模化生产提供了工艺保证,去年下半年凯赛(乌苏)生产基地5万吨/年生物基戊二胺及10万吨生物基聚酰胺投产后,今年追加投资新增5万吨/年生物基戊二胺,山东要建设5万吨/年戊二胺项目,宁夏也在筹划上马戊二胺。

 

国内之所以说戊二胺能替代己二胺,是因为己二胺近两年价格涨幅居化工产品首位,己二胺价格涨幅大,是因为己二胺的主要原料己二腈“卡脖子”,国内不能生产,全部依靠进口,己二腈(ADN)别名1,4-二氰基丁烷,分子式为NC(CH3)4CN,己二腈与氢气加成生成己二胺,己二胺与己二酸聚合成尼龙66盐,目前全球己二腈产能主要集中在英威达等跨国公司手里。

 

 

来源:中国化工报

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