12月3日,东源科技旗下东景生物环保科技有限公司迎来了重大时刻,其年产10万吨的γ-丁内酯(GBL)项目经过一次投料后,顺利开车并成功产出高品质电子级GBL产品,纯度达到99.95%及以上。这一里程碑式的成就,不仅彰显了企业在GBL产业链上的领先地位,也为全球客户提供了一种更高效、更环保的电子级GBL解决方案。

GBL,作为含氧五元杂环化合物,展现出诸多优异特性,如强溶解性、高导电率、优越稳定性以及安全环保的使用特点。它不仅是一种高性能的高沸点质子型强力溶剂,能溶解众多低分子聚合体及部分高分子聚合物,还是多种精细化工产品的重要中间体。其良好的反应性能使得它能够进行一系列的开环和不开环化学反应,进而生产出多样化的精细化学品。同时,GBL也是环丙沙星、脑复康、维生素B1、氨酪酸、聚乙烯基吡咯烷酮等关键原料,在农林、医药、染料、助剂、溶剂、纤维、树脂和电导等多个领域发挥着重要作用。

目前,全球范围内工业化生产GBL的方法主要包括糠醛法、顺酐加氢法、丁二酸加氢法和BDO脱氢法。其中,糠醛法曾由美国Quakeroats公司在20世纪90年代开发出万吨级中试装置,以甜菜渣、燕麦壳等生物原料通过复杂工艺得到GBL,但因工艺复杂、成本高昂而逐渐被淘汰。顺酐加氢法则通过加氢反应联产四氢呋喃、BDO等多种产品,但同样面临反应压力高、工艺复杂和成本高等挑战。相比之下,丁二酸加氢法以其反应温和、工艺简单和原材料价格低廉等优势脱颖而出。而BDO脱氢法则能产出纯度高达99.5%以上的GBL产品。
▶ 丁二酸加氢法:此法以生物发酵法制得的丁二酸为原料,经过催化加氢,高效产出GBL,并可副产四氢呋喃、BDO等。该方法不仅继承了糠醛法的环保优势,更因反应条件温和、工艺流程简洁以及原料成本低廉而备受瞩目。通过灵活调整工艺参数,可实现三种产品产出比的优化,从而最大化经济效益。

▶ BDO脱氢法:此工艺运用气相BDO,在专用催化剂的作用下,高效转化成GBL及副产品氢气。粗制的GBL经精制系统提纯,纯度可提升至99.5%以上,满足外销标准。同时,副产的氢气经甲烷化处理去除杂质后,可回用于其他加氢工序,实现资源循环利用。

该工艺的核心在于高性能催化剂的研发与应用。目前,工业上主要采用铜系催化剂,包括Cu-Cr系、Cu-Zn系以及负载型催化剂。虽然Cu-Cr系催化剂在早期表现出色,但因其助剂Cr的毒性问题,对操作人员健康及环境安全构成威胁,因此,新型的Cu-Zn系及负载型催化剂正逐渐成为研究热点。

GBL产业链

目前,我国γ-丁内酯(GBL)的产业结构相对单一,高纯度产品供应不足。然而,高纯度的GBL具有广泛的应用前景。它不仅可以用于新能源汽车动力锂电池和超级储能电容的电解液中,改善国内电解液的配方,同时还能为下游的烷基吡咯烷酮行业提供更高端、多样化的解决方案。这些解决方案的推出,将为我国液晶面板、半导体等高端产业所需的电子化学品实现国产化提供坚实的基础和保障。
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