中国石化集团公司科技功勋奖得主林民谈空心钛硅分子筛

　　[中国石化新闻网2013-10-21]工业氧化是生产多种含氧化学品的重要化工过程，具有附加值高、产品用途广、市场需求多的特点。但传统的氧化体系和氧化工艺存在过程复杂、反应条件苛刻、对环境污染严重等缺陷，限制了含氧有机化合物的生产和应用。

　　中国石化集团公司2012年度科技功勋奖得主、石油化工科学研究院林民长期从事催化氧化新材料开发与应用研究，发明了空心钛硅分子筛，以及多空心钛硅分子筛氨肟化催化剂，解决了己内酰胺生产技术中环己酮氨肟化过程多项技术难题，提升了反应性能，延长了催化剂寿命。

　　首创独特的空心结构钛硅分子筛，开发全套工业生产技术

　　早在上世纪80年代，意大利Enichem公司就率先研制出钛硅分子筛TS-1。TS-1分子筛的合成和作为有机物选择性氧化催化剂的成功应用，被认为是当时分子筛催化领域的一个里程碑。

　　同其他类型的催化体系比较，采用TS-1分子筛作为催化剂进行氧化的体系，反应条件温和，可在常压、低温（20～100摄氏度）下进行；氧化目的产物收率高，选择性好，工艺过程简单。而且，由于使用低浓度过氧化氢作为氧化剂，氧化源安全易得，还原产物为水，没有对反应体系引入杂质，采用TS-1分子筛作为催化剂进行氧化的体系不会造成环境污染。

　　钛硅分子筛本身性能不稳定，很难“走出实验室”。“虽然世界上许多国家都在研究钛硅分子筛，但真正能投入工业应用的凤毛麟角。”林民介绍，“当时只有Enichem公司掌握TS-1分子筛的制备技术，能够批量提供TS-1分子筛，实现了苯酚氧化制苯二酚工业化生产。”

　　为了开发自有技术，从上世纪80年代钛硅分子筛出现时起，石科院就开始进行钛硅分子筛的基础研究，并组建了一支由院士、教授级高工和技术人员构成的攻关团队。在大量实验的基础上，他们开发出钛硅分子筛重排处理过程并成功实现钛硅分子筛的晶内空心化。经验证发现，空心结构的钛硅分子筛在性能上更稳定。这一发现为钛硅分子筛的工业应用奠定了基础。

　　最终，攻关组经过近20年的不懈努力，首创了世界上独特的空心结构钛硅分子筛，开发了全套工业生产技术，生产出具有自主知识产权、催化性能优异、质量稳定的产品。

　　使整个催化氧化工艺发生根本转变，发挥原子的经济性，提高原料利用率

　　空心钛硅分子筛与通常由硅和铝组成的分子筛不同，不具有明显的酸性，而具有催化氧化活性中心，能显著解决现有传统氧化过程工艺复杂、条件苛刻、选择性差和污染严重等问题。空心结构使反应分子更容易在分子筛内部移动，化学反应更易进行。

　　钛硅分子筛催化材料的诞生不仅改变了氧化催化剂，还使整个催化氧化工艺发生根本转变。使用空心钛硅分子筛作为催化氧化材料的工艺简单、反应缓和，更能发挥原子的经济性，提高原料利用率。以环己酮氨肟化工艺为例，可将旧工艺需要的高温高压四步法，改为条件温和的一步法，反应选择性好，易于操作，过程清洁环保。

　　该技术形成新产品并获得专利权，不仅保护了合成制备分子筛的方法，还将今后不管用何种方法合成制备的空心钛硅分子筛都纳入其专利保护范围，为我国烃类选择性氧化实现跨越式进步提供了技术基础和知识产权保障。

　　作为催化氧化的新材料，空心钛硅分子筛取得了四方面创新：

　　空心钛硅分子筛。发明了重排技术，首创了世界上独特的空心钛硅分子筛。

　　分子筛原粉催化剂制备。首创无须成型可直接用于催化氧化反应的纳米/亚微米多空心钛硅分子筛原粉催化剂，取得了跨越式技术进步。

　　水解成核新工艺。开发了硅钛酯匹配水解和脱醇成核两项技术，解决了工业生产中的工业放大难题，为重排工艺提供质量稳定的钛硅分子筛中间体。

　　低排放低能耗制造技术。首次移植膜过滤和微波干燥技术用于分子筛生产，解决了纳米/亚微米分子筛收率低、易污染、难干燥等工业难题。

　　走出实验室，进入工业应用

　　科技创新的目的在于推动产业发展。取得实验室研究的成功后，该院攻关组继续在空心钛硅分子筛的工业应用上努力。

　　“该产品和技术具有自由运作权，突破了国外知识产权壁垒，标志着我国拥有空心钛硅分子筛及催化剂全套生产技术，获得了中国、美国、日本和欧洲等多个国家和地区的发明专利授权。”林民说，“该产品和技术最早于2003年实现空心钛硅分子筛工业化，建成50吨/年生产装置。”

　　其应用前景非常广阔。该材料主要应用于己内酰胺装置，工业产品不但用于多套10万～20万吨/年以上环己酮肟生产过程，而且用于1万吨/年苯酚羟基化、醛酮肟化，以及醇氧化等多个工业过程。

　　目前，在用和投产的装置有巴陵石化20万吨/年装置，石家庄炼化10万吨/年装置，巴陵恒逸20万吨/年装置，准备建设的有福建项目（暂未定名）20万吨/年装置，巴陵茂名项目20万吨/年装置。空心钛硅分子筛技术为多家生产和应用企业创造了显著的经济效益和社会效益。现在，石科院与长岭炼化、湖南科技开发公司等单位合作开发的利用空心钛硅分子筛催化丙烯环氧化生产环氧丙烷技术已完成千吨级中试，正在建设10万吨/年工业示范试验装置。