[01582780]高耐酸性分子筛膜材料制备关键技术的联合开发

醋酸作为我国煤化工的重要产品,在有机化工、农业、医药、食品、环保等领域有广泛用途,是国民经济的重要组成部分。目前,面向醋酸等有机酸或强酸性条件下有机物的分子筛膜分离脱水技术的研究在国际上刚刚起步,实验室制备性能较好并可用于醋酸脱水的耐酸性分子筛膜,但因存在膜分离效率低、性能不稳定、合成条件苛刻、重复性差和使用寿命短等问题,远远不能满足工业化要求 本研究在国家国际科技合作专项项目（2015DFA50190）的经费支持下,在依据团队已有的分子筛膜制备技术,实现了耐酸性分子筛膜规模化制备和千吨级/年膜反应分离耦合示范装置的关键技术上研究上取得了跨越式发展,并形成了自主创新的关键技术,为膜反应与分离耦合生产醋酸酯工艺的大规模推广应用奠定坚实的技术基础。具体成果如下 （1）本研究通过均匀加热点和流动态传热相结合等方式强化加热过程,减少大型反应釜内的传热和传质阻力,不仅突破小釜（2根）合成的可重复性,而且还突破了50根/釜的可重复放大合成技术,制备出性能稳定的工业规格耐酸性分子筛膜,形成了200 m2/年的分子筛膜的生产线,成品率＞94%。 （2）本研究工业规格耐酸性分子筛膜（1000 mm）的分离性能：在温度为90 °C、原料侧为10/90 wt% 水/醋酸体系中,渗透通量分别大于2.54 kg·m-2·h-1,分离因子大于1120; （3）本研究掌握了高填装密度膜组件的设计制造技术,建立了1050吨/年膜反应与分离耦合生产醋酸乙酯的工业示范装置,进行连续800多天的考核,乙酸乙酯的工业纯度≥98%,与传统的直接酯化法,节能55%以上,降低运行成本60%以上; （4）本研究实施过程中申请相关发明专利5项,授权发明专利3项,在国内外刊物上发表 SCI 学术论文 10篇,培养硕士研究生 15 人,博士研究生 4 人。 本项目所研发的强耐酸性分子筛膜分离技术在产业化推广应用后,按照年处理 1000 万吨醋酸工业及 600 万吨有机酯类及其他溶剂的规模计算,可节约分离成本 160 亿元以上。项目建设具有显著的社会效益和经济效益,符合本项目首先对石油化工的分离过程产生技术性变革,提升产品在行业中的竞争优势。其次,强耐酸性 F-MOR 分子筛膜工业化的 60%以上成本来源于不锈钢组件及无缝焊接,这将促进优质建材产品的生产,同时由于整个装置是在真空状态下运行,将提高金属加工行业的水平（包括不同材质的密封联结以及无缝焊接技术）。最后,整个生产过程包括膜组件分离系统、真空系统和热量供给系统,这些系统的参数复杂,需要精确的自动化控制来确保生产工艺的最优化,从而给自动化控制行业提供新的机会。 还有本项目对我国经济发展的带动作用,石油化工、精细化工和食品产业也是我国三大支柱产业。本项目开发的膜分离技术将促进这些产品的分离提纯水平和质量,通过技术优势来提升产品在市场上的竞争力。同时,项目所开发的高新产品在国内外还没有竞争对手,因而,其产业利润高、发展规模可以迅速扩大,并刺激相关行业发展,为我省提供更多的就业岗位和培养较多高技术工程人才。项目产品的产业化将势必提高高技术经济在我国经济发展中的比例,推动我国化工工业过程节能和环保,带动我国经济的可持续发展我国建设节能、环保和可持续发展的社会的要求。