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〔江苏科技报〕聚焦绿色发展破解工艺难题 南工大团队摘获全国大学生化工设计竞赛特等奖

时间:2023-10-19 来源:江苏科技报 作者:蒋子纯韦玮 摄影: 编辑:王小轩 上传:
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本报讯(通讯员蒋子纯韦玮记者葛思佳)节能减排、环境友好、原料可循环利用……近日,由南京工业大学化工学院2020级本科生邢志伟、蒋子纯、马胤、朱佳轩、吴存存5名同学组建的Alpha团队设计的“华鲁恒升年产11万吨己二腈项目”,在“天正设计杯”第十七届全国大学生化工设计竞赛全国总决赛中获得特等奖(亚军)。

尼龙66工程塑料有着高抗拉强度、耐磨、抗冲击等优点,被广泛应用于汽车、电器、机械等领域。随着我国尼龙66工程塑料需求的快速增长,主要原料己二酸、己二胺的需求量也跟着水涨船高,而想要生成己二胺就离不开一种重要的有机化工中间体--己二腈。但由于己二腈的生产难度大,技术壁垒高,曾是我国少数几个被“卡脖子”的化工中间体材料之一,在过去很长一段时间内主要依赖进口。Alpha团队创新采用己二酸酯化氨化工艺路线,并设计膜-反应精馏耦合单元及两段式湍动流化床反应器,为己二腈的清洁生产提供了新思路。

“经过前期调研,我们发现己二腈目前的生产工艺主要包括丁二烯直接氢氰化法、己二酸催化氨化法等。”Alpha团队队长邢志伟介绍,考虑到近年来己二酸产能过剩等情况,Al‐pha团队将重点落于“清洁生产”“绿色低碳循环发展”思路上,独树一帜地设计了己二酸酯化氨化工艺生产己二腈,成为总决赛60支队伍中唯一使用该工艺路线的队伍。

Alpha团队队员蒋子纯说,“我们采用的是先酯化后腈化的工艺路线,并以NKC-9型阳离子树脂作为酯化催化剂,对设备腐蚀小,反应过程更加温和、高效、环境友好。”同时,相对于丁二烯法直接氢氰化法,Alpha团队设计的工艺避免了剧毒原料的使用,采用可靠的动力学数据,工艺路线短,过程符合本质安全。

仅有完善的工艺设计还不足以完成竞赛要求,如何将这套工艺的优势最大限度地发挥并将其进行工业化,是团队必须面对的难题。“建立严谨的反应动力学模型是所有团队面临的棘手问题,也是一切设计工作的基础。”Alpha团队队员马胤说,“我们采用幂律模型构建微分方程组,通过Matlab数值积分求解待定参数,模型中包含了正副四个反应的动力学,与实验数据匹配程度高,为后续反应器模型设计工作奠定了基础。”

据悉,今年共有432所高校3391支队伍参赛,参赛人数近1.7万人,经过七大赛区激烈角逐,最终60支队伍进入全国总决赛,大赛共评出特等奖12个、一等奖48个。

2023年10月18日《江苏科技报》A12版:http://www.jskjb.com:8081/xpaper/news/114399/125752/138170-1.shtml