DOCX《推荐国家科技进步奖项目公示》

推荐国家科技进步奖项目公示 项目名称 己内酰胺萃取过程强化及其工业应用 推荐单位 (专家) 中国石油化学工业联合会 项目简介: 己内酰胺是尼龙6的单体,后者是合成纤维发展史上里程碑级的产品,在纤维、工程塑料和薄膜领域的市场地位难以撼动.

己内酰胺全球消费量近600万吨/年,杂质种类近百种、含量要求控制在ppm级,其分离精制难度大、能耗高,是公认的国际性难题,核心技术――溶剂萃取长期被DSM等国外行业巨头垄断,通过技术壁垒在我国获得了巨大的利润.该项目在国家自然科学基金重大项目、中石化 十条龙 攻关项目的支持下,历经十余年攻关,在己内酰胺萃取过程强化及其工业应用方面取得了重大突破,获授权发明专利11项,使用自有技术建造的己内酰胺萃取设备已形成超过200万吨/年的生产能力,占国内市场约85%,全球市场1/3强,实现了从引进、替代到领跑的跨越,创造了重大的经济效益和社会效益. 己内酰胺萃取分离体系的难点体现为三 高 :己内酰胺的极性高,己内酰胺与伴生杂质的相似度高,己内酰胺的分离精度要求高.提高溶剂对己内酰胺的萃取能力会遇到相比大、易乳化、两相体积和界面张力变化大等控制难题,需要在深入认识萃取设备内两相流和传质规律这一化工学科前沿科学问题的基础上加以解决,对于萃取工艺设计、设备放大和过程强化是一项重大挑战. 该项目在分子-单液滴-液滴群-工业装置四个层面,围绕液-液两相流、非理想性、相平衡和传递基本规律等关键科学问题开展了深入系统的基础研究,建立了先进的测试技术,发展了研究新方法,发现了一系列新的实验现象,得到了若干重要规律和结论,建立了可靠的数学模型,进而根据萃取过程强化对两相流控制的要求,发明了多种高效萃取设备,创新了己内酰胺萃取工艺,经教育部和中国石化鉴定:在萃取设备优化、设计、放大与工业应用方面达到了国际领先水平. 该项目的主要创新点包括:(1)针对液滴群层面的非理想性,发展了现代测试技术与CFD模拟相结合的液液两相流动研究新方法,通过对不同结构板串和填料的系统研究,得出了塔式萃取设备内连续相轴向返混决定非理想性的重要结论,揭示了板串结构和填料高径比对轴向返混的调控作用及塔板表面性质对液滴分散和聚并的控制作用,基于抑制返混的原理发明了新型转盘萃取塔和多种新型填料,基于协调液滴分散和聚并的原理发明了分散-聚并型脉冲筛板萃取塔,新设备有效强化了萃取过程的两相传递特性;

(2)针对萃取设备层面的传质性能,发展了动态响应曲线法,建立了 真实 传质单元高度的普适性关系式,揭示了理想条件下两相流动与传质性能的联系;

提出了拟合萃取塔模型参数的新方法,建立了动态前混传质模型,为萃取设备的可靠设计和放大提供了基础;

(3)提出了基团贡献法预测液相扩散系数的新方法,建立了准确预测己内酰胺及副产物分配关系的基团贡献模型,提出了将萃取设备强化与萃取工艺优化相结合来协调两相流可控性、分离效率和选择性的思想,发明了混合溶剂、溶剂微胶囊等新型己内酰胺萃取剂及萃取新工艺,实现了己内酰胺萃取过程的提质节能降耗. 该项目先后获教育部自然科学一等奖1项,中国石油和化学工业协会科技进步一等奖2项,中国石化集团公司科技进步一等奖1项. 客观评价: