《糖蜜合成乙酰丙酸可行性报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《糖蜜合成乙酰丙酸可行性报告（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2013年柳州市科学研究与技术开发计划课题可行性报告项目名称：化工、建材等优势特色产业关键技术研究与开发课题名称：利用糖蜜合成乙酰丙酸的关键技术及产业化研究承担单位：柳州高通食品化工有限公司目录一、课题申请理由1二、课题总体目标、主要内容和考核指标3三、课题工作基础与条件5四、课题知识产权分析13五、课题经费预算14六、课题的组织实施16七、课题经济、社会、环境效益分析22八、课题风险分析与对策28九、其他需要说明的事项32 专业资料2013年柳州市科学研究与技术开发计划课题可行性报告一、课题申请理由（课题的意义和必要性、紧迫性及市场需求）乙酰丙酸为白色片状结晶或无色至浅黄色透明液体，有吸湿性
2、、易溶于水、醇、醚、脂、酮和芳香烃等，不溶于脂肪烃。乙酰丙酸的分子中包含有一个羰基和一个羧基，具有良好的反应性，它能够进行酯化、氧化还原、取代、聚合等多种反应，它的4位羰基是一个潜手性基团，可以通过不对称还原获得手性化合物。利用这些特性，乙酰丙酸可以广泛用于手性试剂、生物活性材料、聚合物、润滑剂、吸附剂、涂料、电池、油墨、电子产品等领域中。 在医药工业中，乙酰丙酸的钙盐可用于静脉注射剂，作为营养药，有助于骨质的形成并维持神经和肌肉的正常兴奋性，还可用于生产消炎药、植物激素等。在农药工业中，以乙酰丙酸为原料合成的2-甲基-3-吲哚乙酸、乙酰丙酸环己酯等，分别用作农药中间体或植物生产激素和驱虫剂。
3、在香料工业中，乙酰丙酸、乙酰丙酸酯和-戊内酯均用作香料原料和食品添加剂。在轻工业中，洗发剂、毛发染色剂、毛发喷雾剂等毛发化妆品，加入乙酰丙酸、乙酰丙酸乙醇铵盐、乙酰丙酸胍盐和乙酰丙酸酯后，能够改善产品质量，使毛发柔软，易梳理，更有光泽。含有乙酰丙酸等有机化合物的皮肤化妆品，能够抑制皮脂分泌，并具有杀菌消炎作用。除了以上已有报道的应用领域外，乙酰丙酸作为平台化合物，具备能够合成许多高附加值产品的特性。目前正在研究的几种重要乙酰丙酸衍生物有甲基四氢呋喃(MTHF)、5-氨基乙酰丙酸(DALA)、双酚酸(DPA)等,其中双酚酸可以作为合成树脂的前体，代替具有有害的双酚A,其市场需求量将越来越大。乙酰
4、丙酸通常采用淀粉、葡萄糖、纤维素等生物质原料经深度水解制得，一般常在盐酸（硫酸）或其他水解催化剂存在的条件下加热生成5羟甲基糠醛，经5-羟甲基糠醛分解得到乙酰丙酸，过滤浓缩，再用减压蒸馏或萃取的方法制得成品。利用淀粉或纤维素作原料生产工艺流程长，尤其是生物质原料水解的时间长、副反应多；利用葡萄糖作原料，产率和效率高、副反应少，但是原料成本高。糖蜜的有效成分为蔗糖和转化糖，用来合成乙酰丙酸具有原料丰富、便宜、工艺流程短和产率高等优点。甘蔗糖蜜是以甘蔗为原料糖厂的一种副产物。甘蔗糖蜜的产量较大，产量约为原料甘蔗的2.5-3。甘蔗糖蜜中含有较大量的蔗糖和转化糖。由于产区的土质、气候、原料品种、收获季
5、节和制糖方法以及工艺条件的不同，糖密中的成分也有所不同。广西是国内产糖大省，甘蔗产量占全国的60%以上，糖蜜年产量约数百万吨，糖蜜资源丰富而且廉价。因此，糖蜜的深加工和综合利用在广西具有十分重要的意义。目前，糖蜜多数用来合成各种发酵产品如酒精、味精、柠檬酸、赖氨酸和酵母等，也用来生产焦糖色素，也可直接作饲料添加剂，但目前糖蜜用于生产乙酰丙酸，尚未见报道。在利用糖蜜、赤砂糖和蔗糖合成乙酰丙酸方面，我们进行了大量的实验室研究，已发表系列论文，并申请了发明专利2项。在寻找过渡金属盐、超强固体酸催化剂等方面取得了一定的进展。同时，在还原糖经过加热深度水解生成5-羟甲基糠醛方面，我们发现了部分物质对该过
6、程中间反应具有明显的促进作用，这些物质的引入，对提高乙酰丙酸的收率具有重要的意义。所有这些前期研究成果，将完全可能开发成为利用糖蜜为原料生产乙酰丙酸的新技术新工艺，对进一步降低乙酰丙酸的生产成本，提高其性价比和市场竞争力具有重要的意义。本课题利用糖蜜合成新型的平台化合物乙酰丙酸，在小试和中试的基础上，拟建立年产800吨的乙酰丙酸生产线。为广西糖蜜资源的综合利用和深加工开辟新的方向和领域，对广西糖蜜资源的综合利用和深加工、提高糖蜜的附价值具有重要的意义。二、课题总体目标、主要内容和考核指标（应包括拟解决的关键技术问题、本课题的创新点，考核指标包括经济指标、技术指标和人才队伍建设指标）（一）课题总
7、体目标以广西丰富廉价的糖蜜为原料合成新型的平台化合物乙酰丙酸，研究其合成的关键技术、工艺及设备，在小试及中试的基础上，建立年产800吨的纯度在99%及以上的乙酰丙酸生产线。（二）课题主要内容（包括研究开发内容、技术路线、研究解决的技术关键问题及创新点）研究内容以糖蜜为原料，在一定的条件下，催化水解合成乙酰丙酸，经反应萃取法和减压蒸馏制得乙酰丙酸。研究内容包括催化剂、促进剂的筛选、合成工艺的设计与优化以及产物的分离纯化等。在小试的基础上进行中试，建立年产800吨的乙酰丙酸生产线。技术路线 技术关键催化剂和促进剂的筛选；工艺路线及工艺条件的优化；产物的分离纯化。创新点 以广西丰富廉价的糖蜜为原料合
8、成乙酰丙酸；以复合过渡金属盐作催化剂，与促进剂协同作用，合成乙酰丙酸； 采用反应萃取法分离乙酰丙酸，提高转化率和产物收率。 （三）课题考核指标1、主要技术指标（包括形成的新产品、新装置、新材料、新工艺、专利、技术标准、论文专著等数量、质量指标及其水平等）建立生产能力为800吨/年的乙酰丙酸生产线一条；核心技术申请发明专利1-2项；产品纯度达到98%及以上； 制定乙酰丙酸产品的企业标准1个。2、主要经济指标（包括技术及成果应用所形成的小试、中试、生产线年生产规模、经济效益、示范基地数量指标等）预计正常达产年份，年产800吨的乙酰丙酸，年销售收入1040万元，年利税360万元；建立利用糖蜜合成乙酰
9、丙酸的生产线1条。3、人才队伍建设指标该课题的组织实施可以很好的促进本公司的产学研工作，培养青年科技骨干，提高团队的研发水平。课题完成后可培养高级专业技术职称人员12名和硕士研究生2名，能很好的促进人才队伍的建设，同时提高团队在生物质资源利用和蔗糖深加工方面的研究水平和学术地位。三、课题工作基础与条件（应包括承担单位和合作单位基本情况；课题组人员情况简介；介绍以往科技攻关、科技成果转化与推广、科技合作与交流的情况；课题技术成熟程度、已有的前期工作基础和欠缺条件及解决措施）（一）国内外现状（包括国内外同类技术、产品研发水平，研究方向和重点等情况）20世纪90年代美国Biofine公司成功地以废弃
10、纤维素为原料水解生产乙酰丙酸,且乙酰丙酸的收率高达70 % ,使乙酰丙酸的生产成本大幅度下降,从而使生物质直接水解法成为乙酰丙酸生产的主流，Biofine公司也因此于1999年获得了美国的总统绿色化学挑战奖中的小企业奖。乙酰丙酸早期则采用糠醇催化水解法生产,糠醇由含多缩糖半纤维素的玉米芯、稻草、木屑等生物质资源在酸性催化剂作用下水解生成戊糖,然后戊糖脱水得到糠醛,糠醛进一步加氢得到。上述的两种方法都是以生物质资源为起始原料，但糠醇催化水解法需4步反应,工艺过程长,同时由于涉及高压加氢,设备要求高。尽管糠醇催化水解步骤可以达到较高的收率,但整个工艺收率低,经济性差。而生物质直接水解法则直接以生物
11、质资源为原料酸性水解得到乙酰丙酸,只需2步,工艺过程简单,国外已可达到较高的收率,生产成本低,适合大规模生产乙酰丙酸。发酵法制备乙酰丙酸存在周期长、收率低等问题，目前尚处于试验室研究阶段。 目前,我国乙酰丙酸生产厂家不多,还处于起步阶段，生物质水解法和糠醇催化水解法并存，但以糠醇催化水解法为主。糠醇催化水解法比较成熟，但工艺过程长,同时由于涉及高压加氢,设备要求高。尽管糠醇催化水解步骤可以达到较高的收率,但整个工艺收率低,经济性差。国内生物质直接水解法生产乙酰丙酸成为新的发展方向，但存在的主要问题是，副反应多、产物复杂,分离困难,而且收率只达到了40%50% ,与国外的70%有很大的差距。此外
12、，在生物质资源酸性水解制备乙酰丙酸中,普遍使用硫酸和盐酸作催化剂,由于无机酸具有强烈的毒性和腐蚀性,产生的大量酸性废渣和废液给环境保护带来了严重的问题。但随着生物质直接水解法的不断深入研究和发展，糠醇催化水解法将逐渐被取代。基于生物质直接水解法工艺,乙酰丙酸生产技术的发展方向是，深入开展生物质资源水解的反应动力学和反应机理等基础研究,优化反应条件,以提高产物的收率;深入开展反应器结构对产物收率影响的研究,注重研究放大规律,为大规模装置的设计提供基础数据;深入开展生物质资源水解产物的分离技术研究,满足不同的市场需求;大力开展乙酰丙酸的应用研究;针对生物质直接水解法制备乙酰丙酸中无机酸的使用而带来
13、的污染问题,开展固体酸催化剂替代无机酸的研究,从根本上解决污染和腐蚀问题。（二）国内外市场现状分析乙酰丙酸作为新型平台化合物，从它出发可以合成一系列具有较大市场和高附加值的产品。在医药工业中，乙酰丙酸的钙盐可用于静脉注射剂，作为营养药，有助于骨质的形成并维持神经和肌肉的正常兴奋性，还可用于生产消炎药、植物激素等。在农药工业中，以乙酰丙酸为原料合成的2-甲基-3-吲哚乙酸、乙酰丙酸环己酯等，分别用作农药中间体或植物生产激素和驱虫剂。在香料工业中，乙酰丙酸、乙酰丙酸酯和-戊内酯均用作香料原料和食品添加剂。在轻工业中，洗发剂、毛发染色剂、毛发喷雾剂等毛发化妆品，加入乙酰丙酸、乙酰丙酸乙醇铵盐、乙酰丙
14、酸胍盐和乙酰丙酸酯后，能够改善产品质量，使毛发柔软，易梳理，更有光泽。含有乙酰丙酸等有机化合物的皮肤化妆品，能够抑制皮脂分泌，并具有杀菌消炎作用。除了以上已有报道的应用领域外，乙酰丙酸作为平台化合物，具备能够合成许多高附加值产品的特性。目前正在研究的几种重要乙酰丙酸衍生物有:甲基四氢呋喃(MTHF)、5-氨基乙酰丙酸(DALA)、双酚酸(DPA)等,其中双酚酸可以作为合成树脂的前体，代替具有有害的双酚A,其市场需求量将越来越大。作为新的平台化合物，乙酰丙酸市场的需求量越来越大。根据有关资料报道，未来5到10年，随着能源危机的日益加剧和对可再生资源利用的重视，乙酰丙酸的市场需求量将每年递增12%
15、以上，到2020年，市场需求量将达到2万吨/年，目前国内乙酰丙酸的产量约5000吨/a,远远不能满足市场的需求。目前，国内尚无利用糖蜜合成乙酰丙酸的生产，利用制糖工业的副产品糖蜜生产乙酰丙酸具有原料来源丰富、成本低等明显优势，因此，在广西利用糖蜜资源开发生产乙酰丙酸，市场前景十分看好。（三）与国内外同类产品或技术的竞争分析本课题以广西丰富而且廉价的糖蜜资源为原料合成乙酰丙酸，与其它的生物质原料相比，乙酰丙酸产率高、副反应少、工艺流程短。针对生物质直接水解法生产乙酰丙酸的收率低的问题,在技术路线方面，本课题采用复合过渡金属盐作催化剂，同时引入促进剂，通过催化剂和促进剂的协同作用，提高原料利用率和产物收率。在产物分离工艺方面，采用反应萃取法，实现合成反应与产物萃取分离的同步进行，进一步提高反应转化率和产物收率。因此，与目前国内其它利用生物质合成乙酰丙酸的同类技术相比，本课题在原料方面具有特色，在技术方面具有优势，生产成本低、产品的性价比高，在同类产品或技术中具有较强的竞争力。本课题未采用其他专利技术，课题完成后，相关的核心技术申请发明专利予以保护。（四）承担单位和合作单位基本情况柳州高通食品化工有限公司，国家级高新技术企业，是专业生产食品表面活性剂系列产品的生产厂家，公司拥有1000吨/条蔗糖脂肪酸酯系列产品生产线2条、年产100吨/条
