制備丁二酸相關(guān)方法.doc

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1、生物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)丁二酸項(xiàng)目調(diào)研一、項(xiàng)目可行性報(bào)告（一）立項(xiàng)的背景和意義丁二酸（SuccinicAcid）又稱(chēng)琥珀酸，是一種重要的“C4平臺(tái)化合物”，廣泛存在于動(dòng)植物和微生物體內(nèi)，是TCA循環(huán)的中間產(chǎn)物之一，它作為有機(jī)合成原材料、中間產(chǎn)物或?qū)Ｓ没瘜W(xué)品可應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、香料、油漆、塑料和材料工業(yè)等眾多領(lǐng)域。其中醫(yī)藥領(lǐng)域，主要用于生產(chǎn)琥乙紅霉素等藥品；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，主要用于生產(chǎn)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、殺菌劑等；食品領(lǐng)域，主要用于液體調(diào)味品及煉制品的風(fēng)味改良劑等；染料領(lǐng)域，主要用于生產(chǎn)高級(jí)有機(jī)顏料酞菁紅等，2010年丁二酸在這

2、四個(gè)領(lǐng)域總價(jià)值超過(guò)24億美元。除此之外，丁二酸的主要潛在應(yīng)用領(lǐng)域是基礎(chǔ)化工原料，它可以作為許多重要的中間產(chǎn)物和專(zhuān)業(yè)化學(xué)制品，還可以取代很多基于苯和石化中間產(chǎn)物的化學(xué)品，這可減少在超過(guò)300種苯基化學(xué)制品的生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中所產(chǎn)生的污染，丁二酸的結(jié)構(gòu)是飽和的二羧酸，可以轉(zhuǎn)化為包括l,4-丁二醇(BDO)、四氫呋喃(THF)、γ-丁內(nèi)酯(GBL)、己二酸和N-甲基吡咯烷酮等一系列重要的工業(yè)化學(xué)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)丁二酸全世界市場(chǎng)需求量可高達(dá)2700萬(wàn)t/a，美國(guó)能源部發(fā)布的報(bào)告中將丁二酸列為12種最有潛力的大宗生物基化學(xué)品的第一位。圖

3、1.1是以丁二酸及其衍生物為原料的化學(xué)制品路線(xiàn)圖。圖1.1丁二酸及其衍生物路線(xiàn)簡(jiǎn)圖采用生物法制備丁二酸的技術(shù)將填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)生物法路線(xiàn)生產(chǎn)丁二酸的空缺。丁二酸通過(guò)加氫還原反應(yīng)可以制取1,4丁二醇，丁二酸分別與1,4-丁二醇和己二醇進(jìn)行聚合即可得到生物可降解塑料PBS（聚丁二酸丁二醇酯）和PHS（聚丁二酸己二醇酯）。假如過(guò)程中使用的氫氣和熱量也是使用生物質(zhì)分解和發(fā)酵產(chǎn)生的話(huà)，那整個(gè)聚酯多元醇領(lǐng)域的原料和能量就應(yīng)該可以算是與傳統(tǒng)能源完全分離了，該項(xiàng)目將成為生物質(zhì)循環(huán)利用的示范性工程。另外，由于石油危機(jī)及環(huán)境污染的雙重壓力，生物

4、質(zhì)發(fā)酵法生產(chǎn)丁二酸以其具有節(jié)約大量的石油資源并且可以降低由石化方法產(chǎn)生的污染等優(yōu)點(diǎn)而備受?chē)?guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者的重點(diǎn)關(guān)注。因此，本技術(shù)屬于國(guó)家鼓勵(lì)和支持的廢棄資源綜合利用和節(jié)能減排項(xiàng)目，是循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式項(xiàng)目，并在2011年獲得總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)，也是國(guó)家“863”計(jì)劃和重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展類(lèi)項(xiàng)目，符合國(guó)家及部分省市相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向。與傳統(tǒng)化學(xué)方法相比，微生物發(fā)酵法生產(chǎn)丁二酸具有諸多優(yōu)勢(shì)：生產(chǎn)成本具有競(jìng)爭(zhēng)力，因此對(duì)于聚氨酯行業(yè)的發(fā)展具有強(qiáng)有力的支撐作用，有助于我國(guó)聚氨酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展；利用可再生的農(nóng)業(yè)資源包括二氧化碳作為原料，避免

5、了對(duì)石化原料的依賴(lài)，實(shí)現(xiàn)了使用可再生資源替代不可再生資源進(jìn)行中間體的制作；減少了化學(xué)合成工藝對(duì)環(huán)境的污染。專(zhuān)家分析認(rèn)為，未來(lái)幾年我國(guó)聚酯二元醇的年需求量將達(dá)到300萬(wàn)噸以上，在面對(duì)不可再生能源的緊缺條件下，石化法生產(chǎn)丁二酸的產(chǎn)量將會(huì)受到限制，加上PBS產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的完善和國(guó)內(nèi)外對(duì)生物可降解塑料需求的不斷拓展以及丁二酸新應(yīng)用領(lǐng)域的不斷開(kāi)發(fā)，因而這將給生物質(zhì)發(fā)酵制取丁二酸的應(yīng)用留下了非常大的發(fā)展空間和十分廣闊的市場(chǎng)前景。（二）國(guó)內(nèi)外丁二酸研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)（1）國(guó)內(nèi)外丁二酸市場(chǎng)概述丁二酸是用于化工、制藥、食品和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的一

6、種重要基礎(chǔ)原料和中間體。一方面由于石油價(jià)格劇烈波動(dòng)，石化法生產(chǎn)丁二酸的成本一直居高不下，另外發(fā)酵法能夠使溫室氣體排放量減少50%，因而發(fā)酵法代替石化法生產(chǎn)丁二酸的工藝正在逐漸興起。另一方面目前綠色化學(xué)品的市場(chǎng)需求也在不斷增長(zhǎng)，自然也會(huì)牽動(dòng)對(duì)生物基丁二酸的需求。2011年全球丁二酸的產(chǎn)能約4萬(wàn)噸，其中97%的丁二酸來(lái)源于石油基原料，而生物基丁二酸僅占3%，從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，丁二酸主要用于樹(shù)脂、涂料和油漆等領(lǐng)域約占19.3%，其他重要領(lǐng)域包括醫(yī)藥（15.1%）、食品（12.6%）、PBS/PBST（9%）和聚酯多元醇（6.2

7、%）。從丁二酸市場(chǎng)分布來(lái)看，2011年，歐洲占市場(chǎng)總量的33.6%，亞太地區(qū)占29.6%，北美占29.2%。亞太地區(qū)預(yù)計(jì)將是未來(lái)增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)，如中國(guó)、印度和日本，其中，中國(guó)處于主導(dǎo)地位（圖2.1）圖2.12011年全球丁二酸市場(chǎng)分布據(jù)Transparency預(yù)測(cè)，全球丁二酸市場(chǎng)將從2011年的2.403億美元增長(zhǎng)到2018年的8.326億美元，2012~2018年的年均增長(zhǎng)率達(dá)19.4%，2018年產(chǎn)量將超過(guò)25萬(wàn)噸，1,4-丁二醇、增塑劑、聚氨酯和樹(shù)脂需求的增加以及涂料、染料和墨水一直是該產(chǎn)品市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素，然

8、而昂貴的原材料和日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題成為了制約該市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要因素。1.1國(guó)內(nèi)丁二酸市場(chǎng)丁二酸在中國(guó)的生產(chǎn)始于上世紀(jì)60年代末期，生產(chǎn)發(fā)展較快，到2013年丁二酸的產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的40%，目前國(guó)內(nèi)丁二酸的總產(chǎn)能約12.5萬(wàn)噸/年，年產(chǎn)量在6萬(wàn)噸左右。隨著以丁二酸為原料的PBS等新型生物可降解塑料的逐步產(chǎn)業(yè)化，丁二酸的發(fā)展將迎來(lái)新契