多相催化一步法合成吲哚可行性报告

1、木文由kk8007贡献pdf文档可能在wap端浏览体验不佳。建议您优先选择txt,或下载源文件到木机查看。 多相催化一步法合成卿味工艺研究及产业化项h可行性报告1、立项的背景和意义网味乂名2, 3-苯并毗咯，是医药、农药、香料、染料和饲料添加剂的重要中间体。最 近的研究表明，ii引味衍生物还对治疗心血管病、糖丿求病及肺癌筹多种疑难病症有特效，成为 日前国内外热点的杂环类精细化工屮间体，市场需求增长非常迅速，发展前景广阔，介成财 味及其衍生物具冇重要的应用价值。眄i味传统的制备方法是釆用煤焦油分憎法，其资源冇 限，且分离装置繁杂、能耗大。目前国内外主要采用化学合成法，已工业化的主耍有苯胺法、 邻

2、氯甲苯法和邻氨乙苯法等合成路线，均存在收率低、成本高、污染坏境严 重等缺陷。但最 为经济合理的生产路线是以苯胺与乙二醇为原料，采用银催化剂、气固液三相一步合成ii引味。 该工艺不仅原料价格低廉，牛产成本低，能耗低，而且操作工艺简单，能够实现连续操作, 生产效率高，反应过程中没冇造成环境污染的废弃物生成，环境友好，具有明显的优点。1. 1 口引味及其衍牛物的应用（1）医药“引味及其衍生物可以合成解热镇痛剂、兴奋药、降压-药、血管扩张药、抗阻 胺药等。许多天然药物中均具有呵味结构，如中成药六神丸中的蟾酥就含有5-疑基眄|味衍 生物，许多生物碱屮含有眄i味环系，常用降压药物利血平就是网味的垂要衍生物

3、。（2）农药可作为高效植物生长调节剂、杀菌剂等,如眄i味乙酸、眄i味-3-丁酸是重要 的植物生长调节剂，可用于茶和桑树等树木根系的生长，仅日本商品量就达到2000t/a以 上。据报道，n引味乙睛作为植物生长调节剂的使用效果为u引味乙酸的10倍，在国际帀场十 分畅销。（3）香料ii引味和3-甲基呦味具有强烈的粪臭味，但是稀释厉具有优美的花香味, 常用于茉莉、柠檬、紫丁香、兰花和荷花等人造精汕的调合。香料用的即朵通常是煤焦汕的 提取品，而不用化学合成品，用量一般为千分z几。（4）染料卩引味衍生的许多下游产品可 以作为染料的合成原料，可牛产偶氮染料、豔普染料、阳离子染料和眄i"朵甲烷染料以

4、及多 种新型功能性染料。2-甲基如网味可以合成阳离子黄7gll；卜丁基-2-甲棊网味是重要的 红色网味苯猷压 敏、热敏染料的中间体；2-苯基眄|味可以生产阳离了橙2gl,阳离了红 2gl、bl等；n-甲某-2-苯基哪朵、眄i味满、5-硝某财n朵、5-甲氧基眄卩朵等也是垂 要的染料 中间体，如口本开发出的以u引味丙原料酶法生产靛蓝，工艺流程缩短了 3/4,而且染色性 能大大提高。另外呵味可以替代苯胺合成重要的染料中间体1,3, 5-三甲基二亚甲基眄|味。n引味述可以作为感光化学品，如合成照相乳剂滤光层用咔哩瞅染料等。（5）色氨酸色氨 酸是眄i味最重要的衍生产殆，也是主要的h引味消费领域。以前色氨

5、酸消费ii引味的数量占ml味 总产量的60%70%,随着眄i味下游医药和农药产品的不断发展，近年來该比例有所下降。色氨酸以前主要用做人体营养补充剂，在医 药中用于制备色氨酸营养液，还用作催眠剂、精神安定类约物。色氨酸是动物营养必需的氨 基酸，在生物体内由l-色氨酸町以合成5-梵色胺 等激素和色素生物碱、辅酶、植物激素 等多种生理活性物质，对动物的神经、消化、繁殖系统的维持均具有很重要的作用，是一 种重要的饲料添加剂。尽管色氨酸的需求量与赖氨酸和蛋氨酸相比较少，但是重要性并不逊 色，以赖氨酸与色氨酸在动物体内的平衡来计算，色氨酸应为赖氨酸的10%,目前世界 赖氨酸消费最达到25万吨/年，据此推算

6、色氨酸的需求量约为2.5万吨/年。有资料报道, 若全球配介饲料全部添加色氨酸，则色氨酸潜在需求量约为10力吨/年以上。由于色氨酸 工业化生产成本较高，因此目前世界色氨酸的消费量仅为4000t/a左右，但是其潜在需求 量非常大，1=1前日木90%的色氨酸添加在饲料屮，随着工业生产成木的降低，其用量还将有 所增加。另外口引味还可以合成许多重要的精细化工中间体，如口引味喃、睦琳碱及其衍生物 唾哪喘酸、四疑基异唾咻、1,4-蔡二醇、1,4-蔡二竣酸等，都是具有发展潜力的精细化学品。1.2生产方法和市场概况1.2.1生产方法昭味及其同系物和衍生物广泛存在于自然界中， 最初是由靛蓝降解而得。眄際传统的制备

7、方法是采用煤焦汕分帼法，煤焦汕屮眄際含量人约 为0.2%,从煤焦油的220270°c馆分小除去强碱和苯酚，然后和金属钾加热到100125 °c,牛成删味钾，水解后，精馆、重结晶精制得到产品。由于资源 有限，而且分离装置繁杂, 能耗大，因而化学介成技术应运而生，据文献报道化学合成路线有50余种，id前己经工业化的主要有苯胺法、邻氯甲苯法、邻氨基乙 苯法3条路线。(1)苯胺法 苯胺法是将苯胺与环氧乙烷反应制得n- b -轻乙基苯胺，然 后与熔融的氯化锌一起加热，经脱水、闭环而成，该路线关键在于催化剂的选择。反应方程 式如下：ch2cii20ii nh n iinh2 + h2

8、c 0ch2+ h20 + h2(2) 邻氯甲苯法 邻氯甲苯经氯化、鼠化、氨化、脱水制得呵味满，然后脱氢而得口引味。 该法有效利用甲苯氯化副产物邻氯甲苯为原料。反应方程式如下：ch3 cl ch2c1 cl ch2cn cl ch2ch2nh2 c1脱水脱氢n hn ii(3) 邻氨基乙苯法邻氨基乙苯在550°c、氮气保护下，并有硝酸铝(或三氧化二铝)存 在的条件下，进行脱氢环化，再经过减压蒸馆得到二氢眄卩朵。再于640°c下脱氢，即得产 品。反应方程式如下：nh2 ch2ch3 cat.一 h2n h n h-h2(4) 苯胺/乙二醇一步法多相催化法中国科学院大连化学物理

9、研究所开发了苯胺和乙二醇为原料多和催化一步合成眄i"朵的 新技术，并完成实验室小试，立升级单管放大模试。新技术采用银基催化剂、在350400 °c,压力1.0 mpa的反应条件下，催化脱水，脱氢和环化一步合成ii加朵。该工艺路线原料价 廉、工艺简单，具有明显的优 点。反应方程式如下：nh2+ii0ch2cii20iicat, 325°ch2+ 2h20 + h2 n h1.2.2市场概况日前全球ii引味生产主要集中在美国、西欧、日本等工业发达国家与地 区，煤焦汕提取法和化学介成法并存，年生产能力约7000吨。其屮口本主要有两家企业 生产，即新日铁化学公司和三井化学

10、公司。其中新日铁化学公司采用煤焦汕分懾法生产， 年生产能力约800吨，三井化学则采用苯胺法生产，年生产能力约500吨。口本的川研精 细化学公司和庵原化学公司不生产眄i味，但是生产u弓卩朵衍生物，如庵原化学工业公司拥冇 大规模的甲苯氯化装置，牛产对氯甲苯用于农药和染料的牛产，rh于副产物邻氯甲苯用途较 少，因此利用其生产昭味满，进而生产各种ii引味衍生物。我国口前尚没有真正的ii引味工业 化连续生产装置，需求主要依赖进口。由于近年来财n朵下游产品开发进展较快，许多生产 u引味的公司同时进行下游产品深加工。因此贸易量口趋减少，以li本为例，1995年以前口 本曾经有一定数量出口，近年来由于下游产品

11、发展较快，已基本上没出口。2、国内外研究现状和发展趋势目前关于昭味制备的报道人多集中于开发苯胺-乙二醇为原料的多相法新工艺。八十年 口木三井东压化学株式会社首先公布了一种生产财味的新方法发明专利，由苯胺和二元醇在 cu （或ag、au）/sio2催化剂作用下，经脱水、脱氢和环化一步合成口弓卩朵环化合物。该方法不 仅原料价格低廉、工艺简单，而口催化剂高效、无毒，是呵味环合成研究中最重要的发明z 一。在以后的研究中，投入了大量的人力，并于九十年代在fi本实现了丄业化。近年来，大 连理工人学的蔡天锡等也开始对该方法进行研究。以多相催化法工艺合成ii引味是当今世界开 发主流。该工艺的技术关键为高活性，

12、高选择性和稳定性好催化剂的开发。该专利推荐以硅、 锌、镁氧化物作载体，银作主催化剂，并添加适量的元素钻、银和铁作助催化剂，反应 温度可在250400°c,压力对反应几乎无影响，物料摩尔比应以苯胺过屋为佳，此时口引味收 率可达75%以上，但该专利的缺点在于催化剂的稳定性较差。n引味精制工艺方便易行，无论 是溶剂萃取法，还是减压蒸僻法，其产品纯度和规格均能满足工业上的需求。据调查，国 内儿乎无财味连续化生产，尚需由国外进口随着我国石汕化工的发展，可提供质量高且价 格便宜的原料乙二醇，建议抓紧吋机进行口引味乞产工艺的开发和研究。国内目前尚无采用 苯胺/乙二醇多相催化一步法合成ii引味的t业

13、化生产报道，有关研发工作尚处于开发阶段。 中国科学院大连化学物理研究所进行该产品的开发研究及产业化，屈国内起步较早的研发 单位。并己申请了两项中国发明专利（申请号：一种合成ii引味的催化剂及其制备方法，屮请 号200610002662. 8和一种介成眄i唏的生产方法及反应装置，申请号200610002665. 1）。并完成了催化剂的公斤级制备放大和立 升级催化剂装量的单管放大模试，从模试的结果來看，该催化剂具有较高的反应活性（初活 性高达95%以上），高选择性（7075%以上，并基本上保持不变），具有较长的再生周 期（1000小时至1500小时），催化剂失活 的主要原因在于高温下芳香化合物结焦

14、造成的 （这是不可避免的），并研究优化了失活催化剂的再生活化工艺。原辅材料单耗表原材 料名称 苯胺 乙二醇 催化剂 吨耗（kg/吨）1206 763.0 0.21价格（元/kg） 13.5 9.0 2000.0 合计:23568元/吨合计（元/吨）16281 6867 420动力费用单耗表编号1 2合计项tj电汽单耗3665. 5 12.0单-价0. 58元/度160 元/吨 4045.99 元/吨金额（元）2125.99 1920总成本估算评价依据及说明i）原材料及动力rh供应科提供市场价；2）产品销售价格按本年度预 计最低销售价格70000元/吨计算。3）人工费按人均2.4万元/年，定员5

15、0人计。4）折 旧按固定资产投资的10%计算，综合折旧年限以十年计。5）人修费按固定资产投资的4% 计。6）金业管理费按销售额2%计。7）销售费用按销售额3. 5%计。8）税收及附加按国 家冇关规定。9）财务费用按贷款年息& 712%计。10）车间制造费用按销售额3%计。11） 递延资产按研制费及开办费，分3年摊销完。12）三废处理费用按试验费用推算，并追加20% 系数。序号1 2 3 4 5 6项目费用（万元）23568x500/10000=1178.4 4045. 99x500/10000=202. 3 2.4x50=120.02000x10%=200 2000x4%二80 0原辅

16、材料动力费工资及附加固定资产折i口大修费财务费7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17三废处理费车间制造费企管费销售费增值税及附加税递延资产摊销总成本销售 收入利润120. 00 (14) x 3%二 105. 00 (14) x 2%二70. 00 (14) x 3. 5%二 122. 50 (14)-(1)-(2)-(8) x 0. 17/1. 17 x 1.06二310.24100.00(1) + (2)+(12)=2608.44500 x 7=3500(14)-(13)=891. 56 (15) x33%=294. 21 (15)-(16) =597. 35所得税净利

17、润财务经济效益分析 投入产出比二年产值/项目总投资=3500/2000二1. 75投资利税率二(年 税收+利润)/项目总投资x100% = (310. 24+891.56) /2000x 100%=60. 1%投资冋收期二(总 投资+利息)/ (年折ih+年净利润)二2000/ (200+597.35)二2. 5年投资收益率二(年利润+ 税金+折门)/总投资x100%=(891.56+310. 24+200) /2000x 100%二70. 1% 4. 2社会效益、技术应用和产业化前景口弓| 味又名2, 3-苯并毗咯，是医药、农药、香料、染料和饲料添加剂的重耍中间休。最近的 研究表明，ii引味

18、及其衍生物还对治疗心血管病、糖球病及肺癌等多种疑难病症有特效，也 可以介成解热镇痛剂、兴奋药、降压药、血管扩张药、抗阻胺药等。可作为高效植物生长调 节剂、杀菌剂等，如卩引味乙酸、卩引味-3-丁酸是重要的植物牛长调节剂，眄|味衍牛的许多下 游产品可以作为染料的合成原料，跑味的主要衍生是赖氨酸和色氨酸，目前世界赖氨酸消 费量达到25万吨/年，据此推算色氨酸的需求量约为2.5万吨/年。有资料报道，若全球配 合饲料全部添加色氨酸，则色氨酸潜在需求量约为10万吨/年以上。由于色氨酸工业化生产 成本较高，因此1=1前世界色氨酸的消费量仅为4000t/a左右，但是其潜在需求量非常大， 目前本90%的色氨酸添

19、加在饲料中，随着工业生产成本的降低，其用量还将冇所增加。 呵味的产业化对促进人类健康发展有重要现实意义。删味传统的制备方法是采用煤焦油分 憎法，其资料有限，h分离装置繁 杂、能耗人。日前国内外主要采用化学介成方法制眄際, 已工业化的主要冇 苯胺法、邻氯卬苯法和邻氨乙苯法等合成路线，均存在收率低、成本高、 环境污染严垂等缺陷。本项1=1以苯胺与乙二醉为原料，采用银催化剂、气固液三相催化反 应一步合成眄1味。该工艺不仅原料价格低廉，生产成本低，能耗低，而fl操作工艺简单，能 够连续操作，牛产效率高，反应过程中没有造成环境污染的废弃物牛成，环境友好，一旦该 新技术得到工业化应用，即可降低眄i味的生产

20、成本，乂可防止日本、欧美国家的技术舉垒。按年产500吨眄|味生产规 模计算，预期企业可年增产值约3500万元，年增利润891元，年 增税金310万元，经济 效益可观。可行性结论和建议 该项目符合国家产业政策，同时也是企业口身产品结构多样 化、合理化必须采取的步骤，不但可以增强金业市场竞争实力和抗风险能力，也可以提高 我国该系列产品在国际上的地位，经济效益和社会效益都相当明显。项冃实施后，不仅打破 日本、美国等国对眄i味工业化技术的垄断，还有利于企业 产品结构调整，给企业带來显箸 的经济效益和良好的社会效益，为国家节约 人量外汇并出口创汇，对促进人类健康有重要现 实意义。以先进的多相催化一步法合

21、成眄i味替代国内现行的高能耗、高成本、污染环境严 重的老工艺，提升传统产业，促进技术进步，减少环境压力，实现可持续发展，社会效益显 著。经过多年的研究开发，已经完成了催化剂的公斤级放人研制，为吨级放大制备提供了坚 实的基础；已经完成了立升级(催化剂装量为1立升)的单管放人模试，对原料來源及杂 质的含量要求，临氢用的循环性氢气杂质要求，工艺条件优化，影响催化剂性能的诸因素有 了深刻的认识，对该工艺物料传热传质的有了规律性认识，对催化剂原位烧焦再生的工艺 有了深刻的认识，单管模试的顺利完成(完成了近2000小时稳定性考察)为工业化捉供了坚实的基础，我们认为，在坚实的前期工作的基础上，实现工业化是完

22、全有信心的。技术 提供的方式根据业主的具体情况，我们提供整套技术的工艺软件包，工艺设计包内容满足中国石油化工集团公司石油化工装置工艺设计包（成套技术工艺包）内容规 定（siisg 0522003）。附录：中国科学院大连化学物理研究所及其项目负责人简介中 国科学院大连化学物理研究所是一个以棊础研究和应用研究并重、有较强开发能力、以承 担国家和企业重人项目为主的多学科综合性研究所。现 有中国科学院院士 11人，中国工程 院院士 3人，研究员85人，副研究员和高级工程师174人。催化是屮科院大连化物所 的支柱学科z-o大连化物所多年来一直承担了国家基础和应用研究的重大课题，也造就 了一支具有良好催化剂基础知识素质、丰富的应用研究经验和攻关能力的科研队伍，对我 国化肥丄业，炼油和石油化工、天然气化工和军工等领域作出重要贡献。该所的应用催化 研究