近日，上海院芳烃气相氨氧化一步法生产芳香腈技术入围2024年度海湾能源信息卓越奖最佳石油化工技术奖提名，《中国石油石化》杂志对该技术进行专题报道。
由中石化（上海）石油化工研究院有限公司（简称上海石油化工研究院）自主开发的气相氨氧化一步法生产芳香腈技术入围2024年度海湾能源信息卓越奖最佳石油化工技术奖提名，标志着该项技术受到全球化工领域同行的高度认可，对我国生产高端腈类化合物产业技术发展具有重要意义。
美国海湾能源信息公司是全球著名出版商。2023年，公司将旗下品牌杂志《烃加工》《石油经济学家》《管道与天然气》相关奖项合并，设立海湾能源信息卓越奖。最佳石油化工技术奖作为下设的29个奖项之一，具有较大影响力。
气相氨氧化一步法生产芳香腈技术是一种生产重要精细化工品芳香腈的新技术，可将甲苯、二甲苯和卤代甲苯等芳香烃通过气相氨氧化一步法合成芳香腈，理想副产物仅为水和碳氧化物，可显著降低物耗能耗和“三废”排放。
勇担研发重任
芳香腈是一类十分重要的高端精细化学品，品种多样，可广泛用于农药、医药、染料、树脂及高端新材料等领域。20世纪80年代以来，我国化工行业快速发展，尤其是高附加值的精细化工产品需求迅猛提升，芳香腈产业也是如此。
彼时，芳香腈的生产大多采用传统的有机合成法，即通过芳香烃氧化成芳香酸再氨化成芳香酰胺，经脱水制取芳香腈；或芳香烃经侧链卤化，再经氨化后脱水成芳香腈。但是，这种方法反应工艺步骤复杂、副产多、产品纯度差、“三废”排放严重、技术落后，严重阻碍了我国高端腈类产业的发展。
随后，国内有科研单位开发了挡板流化床连续法生产技术，但存在催化剂寿命短、产品收率低、单套装置规模仅百吨、生产效率低、反应过程需大量添加水、物耗能耗和“三废”排放较高的问题，与发达国家相比技术差距明显、产品市场竞争力低。
为了破解上述难题，上世纪末，上海石油化工研究院勇担重任，开始了芳香烃气相氨氧化技术的研究工作。二十余载，如白驹过隙。研究团队持续创新，成功开发了系列芳香腈生产技术及其配套的氨氧化催化剂，形成了完整的芳香腈生产平台技术，显著提升了我国芳香腈生产技术水平和产品市场竞争力。
实现工业转化
研究团队从芳烃氨氧化反应特性着手，研究了动力学和热力学等反应规律特点，制定了以具有高效撤热的湍流流化床反应工艺和细颗粒催化剂作为技术核心的开发方案。事实证明，这一方案研究起点高，技术行之有效。
在催化剂开发中，研究团队基于多功能协同的催化剂设计思路，创制了系列高效芳烃气相氨氧化催化剂，突破了高耐磨长寿命细颗粒湍流床催化剂的关键制备技术；在反应工艺开发中，遵循高负荷、低接触时间技术指标，强化气流流态化质量，开发出无水低氨比高效生产工艺，形成了芳香腈生产平台技术并拓展至多种芳腈产品生产，成功实现了工业应用。该技术的成功开发，一方面解决了此前挡板流化床工艺中流化质量差、催化剂磨损严重寿命短的问题；另一方面解决了撤热难度大，装置规模小、效率低以及物耗能耗高等技术问题。
在芳香腈系列产品中，苯甲腈、间苯二甲腈和卤代苯甲腈是几种需求量较大的高端化学品。上海石油化工研究院于本世纪初分别开发了BN型苯甲腈、NC型间苯二甲腈和卤代苯甲腈催化剂及工艺技术并于2001年先后开展了相关催化剂的工业推广应用。这一系列催化剂的工业应用均获得成功，显著提升了催化剂的稳定性和产品收率，取得了良好的经济效益。
其中，2009年，新一代NC型间苯二甲腈催化剂及工艺技术在泰州百力化学股份有限公司开展工业应用试验，顺利完成了试验标定，达到预期指标。新一代催化剂经过6年使用，与原挡板流化床技术相比，工业生产间苯二甲腈收率提升了24个百分点，催化剂使用寿命由半年延长至6年，且提升了生产负荷、降低了生产过程运行成本，经济效益显著。目前，本项目芳腈系列催化剂及工艺技术已占据相关产品在国内主要生产市场，技术水平国际领先。
近年来，上海石油化工研究院加快创新步伐，进一步提高催化剂反应性能，同时不断升级芳腈生产装置的效率和规模，通过大型冷模实验结合理论计算等研究方法，开发出了大型湍流床反应器。2023年，采用上海石油化工研究院开发的国内首套万吨级间苯二甲腈生产装置在苏利（宁夏）新材料科技有限公司一次投料成功，产品收率达到96.5%，标志着我国芳香腈产业又迈出了重要的一步。
摘取丰硕成果
随着芳烃气相氨氧化技术成功工业应用，催化剂生产和客户生产过程中也不断遇到一些问题。二十多年来，不论是大雪纷飞的寒冬还是烈日当头的酷暑，只要客户有问题、有需求，科研人员便会背上行囊奔赴现场，为客户解决问题。
“我们永远要把客户的需求和问题放在首位”，这是团队负责人顾龙勤常挂在嘴边的一句话。二十余载如一日，他始终践行把生产企业的需求和问题放在首位，将需求问题和创新有效结合，时刻战斗在实验室科研、催化剂生产和工业装置应用一线，为我国芳香腈产业的进步付出了巨大努力。
功夫不负有心人！国产芳烃气相氨氧化技术不断进步，形成的芳香腈平台技术得到了国内诸多上市公司的一致好评。目前，该技术已在国内17套芳烃气相氨氧化生产装置实现工业应用。应用结果表明，装置能耗、物耗和“三废”排放大幅度降低，产生了显著的环保和经济效益。
该系列成果获得国家发明专利授权20余项、PCT国际专利授权1项。相关技术获得中国专利优秀奖、中国石油和化学工业联合会科技进步奖一等奖、上海市优秀产学研工程项目一等奖、上海市科学技术进步奖二等奖、上海市发明创造专利奖二等奖、中国石化科技进步奖三等奖等奖项。
展望未来，上海石油化工研究院研究团队将不断夯实已有技术基础，继续提高现有芳香腈生产技术水平，拓展多种高端腈类化学品的生产技术，开发出更加高效、环保、安全的催化剂和反应工艺。