第三季度、高效合成环戊酮技术的开发研究项目建议书)

山东省技术创新项目立项建议书项目名称:高效合成叶醇技术的开发研究项目申报单位:山东新和成药业有限公司项目主持单位:潍坊市经济和信息化委员会山东省经济和信息化委员会制订2013年4月27日12013年度山东省技术创新项目计划申报表项目编号：单位：万元一、项目基本情况1、项目型号名称高效合成环戊酮技术的开发研究2、创新类型（1）○新技术（2）●新产品（3）●新工艺3、承担单位名称山东新和成药业有限公司所属新兴产业新医药4、项目创新内容和技术指标(150-200字)叶醇及其衍生物是世界流行的清香型名贵香料之一，目前至少已在40种以上合成香料和香精中应用，已成为世界香料行业绿色革命的象征。我公司研究开发以戊二烯、甲醛为原料，经Diels-A1der反应、还原、精馏等合成叶醇的工艺路线。反应具有原子经济性，产品质量好、收率高、成本低，工艺环保等优点。所得产品技术指标：外观：无色至微黄色透明液体；叶醇含量（一级品）:≥98.0%；折光指数（20℃）:1.438～1.442；砷（As）含量，mg/kg:≤3；重金属含量（以Pb计）:≤10。5、项目技术水平国际领先6、所属行业医药7、项目完成年度20148、协作单位无9、项目创新方式自主研发10、专利情况（1）申请专利类型及数量①发明专利（0个）②实用新型专利（0个）③外观设计专利（0个）（2）授权专利类型及数量①发明专利（1个）②实用新型专利（0个）③外观设计专利（0个）11、标准情况（1）标准的研究制订①○参与制订②○牵头制订（2）标准的采用情况①○成为行业标准②○成为国家标准12、项目研发经费总额2723贷款0自筹272313、项目产业化预期年经济效益新增产量新增销售收入新增利税新增出口创汇800吨2080025360二、承担单位基本情况1、企业法人胡柏剡2、项目负责人马啸3、联系电话[phone]、注册类型有限责任公司5、企业型号大型6、上年度销售收入711047、上年度利税25008、出口创汇（万美元）20009、固定资产净值7087810、工程技术人员人数25411、占全部职工比例17%12、企业负债率52%13、企业技术中心省级14、开户银行中国建设银行潍坊海化分行滨海分理处15、企业通讯地址山东省潍坊市滨海经济技术开发区央子街道昌海大街99号16、隶属关系市17、所在市潍坊18、邮政编码261108填报人：肖朕华电话：[phone]日期：2013-4-272目录1、立项理由…………………………………………………………………………………11.1国外相关技术与产品现状、问题、趋势和本项目的意义…………11.2本项目的主要技术取得的阶段性成果………………………………………42、项目实施方案……………………………………………………………………52.1本项目的具体内容、技术与装备特点、关键技术和关键工艺…………………………………………………………………………………………52.2实施方式…………………………………………………………………………82.3预期达到的技术性能指标和参数……………………………………………82.4项目进度和完成期限……………………………………………………………92.5与后续技术改造计划的衔接…………………………………………………103、技术经济指标…………………………………………………………………………113.1与现有技术对比分析…………………………………………………………113.2技术性能指标和参数………………………………………………………113.3采用的技术标准以及自主知识产权的的情况……………………113.4国产化程度……………………………………………………………………113.5经济效益………………………………………………………………………123.6社会效益………………………………………………………………………124、项目资金……………………………………………………………………………144.1项目总资金与年度资金预算……………………………………………………144.2资金使用范围、贷款偿还估算……………………………………………145、申报单位财务状况………………………………………………………………165.1项目财务分析……………………………………………………………165.2附表………………………………………………………………………166、申报单位及协作单位概况与条件…………………………………206.1申报单位及协作单位概况（包括技术力量和人员结构）……………………………………………………………………………………2036.2申报单位的企业技术中心建设和开展产学研合作的基本情况…………226.3各自承担的主要工作和有关协议（或合同复印件）……………………………………………………………………………………236.4申报单位已取得的技术开发成绩和实施本项目所具备的条件…………………………………………………………………………………………236.5已完成的主要成果……………………………………………………277、申报单位盖章及签字……………………………………………………281高效合成环戊酮技术的开发研究一、立项理由1.1、国内外相关技术与产品现状、问题、趋势和本项目的意义1.1.1国内外产品现状及发展趋势叶醇，化学名顺式-3-己烯-l-醇，是具有强烈绿色嫩叶清香气味的无色液体，香气清新浓郁自然，叶醇及其酯不仅是名贵的香料，还是香精生产中不可缺少的调香物质，目前至少已在40种以上合成香料和香精中含有叶醇成分，通常只需添加0.5％或更少的叶醇，即可得到显著的叶草香味。叶醇及其衍生物是世界流行的清香型名贵香料之一，已成为世界香料行业绿色革命的象征。我国GB2760-1996标准规定叶醇是允许使用的食用香料，可添加于软饮料、冷饮、施果、烘烤食品中，特别是绿茶等茶叶中添加ppm级的叶醇后，就具备浓郁清新的茶香。另外我国GB2760-2011标准规定丁酸叶醇酯、异丁酸叶醇酯、己酸叶醇酯、甲酸叶醇酯、乳酸叶醇酯等多种叶醇酯类为允许使用的食品用合成香料。天然叶醇几乎存在于一切绿色植物中，主要存在于茶叶、薄荷、茉莉花、葡萄、柚子等，其天然提取物可由这些植物分离提取，但由于其沸点低，且在水中溶解度较大，提纯分离难度较高，因此采用天然提取的叶醇生产量极小且生产成本高，为此国内外化学工作者开发了多种生物和化学合成工艺，在叶醇合成生产中，由于反式-3-己烯-1-醇具有臭脂肪味，在叶醇产品中反式-3-己烯-1-醇含量必须控制0.5%以内才能保证其香味。目前世界上只有日本Zeon公司在生产。随着人们物质生活的提高，以及人们回归自然的需求，开发生产叶醇十分必要。叶醇及其衍生物的使用作为香料行业绿色化进程的一个标志，近年来发展迅速，目前叶醇国外市场叶醇及其酪的市场规模成倍增长，业内人士2预计未来五年国际市场叶酸的需求量将保持8％－10％的增长速度。近年来国内需求全部依赖进口，鉴于叶醇在合成香料中的特殊地位，研究、生产叶醇具有重要的战略意义。1.1.2国内外相关产品技术现状及发展概况叶醇是一种无色油状液体或微黄色液体，主要用作各种花香型香精的前味剂，用于调合丁香、香叶天竺葵油、橡苔、薰衣草、薄荷等花精油，提供新鲜的顶香。叶醇分子式：C6H12O，分子量：l00.16，沸点：157℃，结构式如下：OH图1、叶醇目前已经工业化或具有工业化前景的叶醇合成工艺主要有以下几条路线：乙炔法（3-己炔-l-醇选择催化加氢法）、戊二烯法、以四氢呋喃及其衍生物为原料的合成法、生物化工合成法等。目前日本Zeon公司工业化技术采用3-己炔-l-醇催化加氢工艺。国内研究重点也集中于该工艺技术。目前国际上对叶醇合成的工艺研究较多，有工业化价值的主要有乙炔法、戊二烯法两类：1、乙炔法（3-己炔-l-醇选择催化加氢法）：NaCNaCNaBrNaCNaCNaOOHOHH2Pd/COH3图2、乙炔法制备叶醇乙炔法路线是通过乙炔到炔钠再与环氧乙烷反应得3-己炔-l-醇后，再Pd/CaCO3上控制催化加氢即得到顺式叶醇。由于环氧乙烷开环反应一步收率很低（很易生成聚乙二醇醚），顺式加氢的选择性在98%以下，约含有2%左右的反式产物，严重影响产品叶醇的香气等问题而不具竞争力。同时工艺有一定的危险性。2、戊二烯法：戊二烯法路线是利用Diels-Alder反应将1，3-戊二烯与多聚甲醛反应生成环醚，再用金属还原生成顺式叶醇。该路线简洁，叶醇顺式结构有保障。金属/液氨OH+CH2OO高温图3、戊二烯法制备叶醇另外合成环醚（5,6-二氢-吡喃）及其衍生物的方法很多，具有合成价值的方法是利用共扼二烯烃与醛基在路易斯(Lewis)酸催化作用下，通过狄尔斯-阿尔德反应(Diets-Alder)而得，在高温下共扼二烯烃的自聚合十分严重。美国专利US5162551公开了苯甲醛与共扼二烯烃在AlCl3的催化下可以合成2-苯基-5,6-二氢-吡喃，但AlCl3也是共扼二烯烃自聚合的引发剂，因此在需高温分解产生甲醛的场合中，共扼二烯烃更容易发生自聚，产物的收率很低。精细石油化工(2005年第3期第37页)公开了BF。乙醚溶液催化多聚甲醛与间戊二烯反应生成甲基毗喃可得到56%的收率，但仍然有大量的焦产生(共扼二烯烃的自聚产物)。目前，我国上海申宝香料实业公司、广州百花香料公司、杭州香料厂、哈尔滨香料厂等数家企业生产叶醇酯类香料，主要产品有甲酸甲醇酯、乙4酸甲醇酯、丁酸叶醇酯、异丁醉叶醇酯，其原料叶醇全部依赖进口。国外20世纪60年代就已经开始工业化生产，而我国到90年代才开始着手研究，目前尚没有工业化装置，制约了叶醇在我国香料行业的应用。1.1.3本项目意义项目针对叶醇产品国外垄断，工艺路线收率低、能耗高、三废多等缺点，自主研发出一条原子经济性好，生产成本低廉，工艺过程对环境友好，工艺操作参数相对温和的绿色合成技术路线。此工艺根据原子经济性原理设计，大大提高产物的选择性和收率。本项目具有高技术含量、高附加值，对改造、提升传统产业有重要影响作用。项目的成功实施可打破国外垄断，为我国叶醇上、下游香料产品开拓道路，摆脱控制，带来巨大的经济和社会效益。一方面可以在叶醇下游酯类香料的生产上进行原料和中间体的进口替代，降低成本，提高产品竞争力；另一方面，以叶醇为原料，制备系列的叶醇酯香料产品，完善我公司香料产品产业链布局，提高公司产品附加值和市场占有率，加大出口创汇。因而具有很好的经济效益和社会效益。1.2、本项目的主要技术取得的阶段性成果本项目属于高技术含量、节能环保的绿色工艺路线，且叶醇属高附加值产品。叶醇及后续衍生产品产业发展迅速，市场已逐步形成，但产品均从国外进口。目前，生产叶醇的主要生产企业是日本Zeon公司，至今未见有关国内合成叶醇生产的报道。本项目的成功实施，将打破国际垄断，使山东新和成药业有限公司成为国内第一家叶醇生产企业。技术已申报专利一项，已获授权：《5,6-二氢-吡喃及其衍生物的制备方法》，专利号：200610053365.6。5二、项目实施方案2.1本项目的具体内容、技术与装备特点、关键技术和关键工艺2.1.1本项目具体内容、技术路线本路线为高原子经济性，生产成本低廉，工艺过程对环境友好，工艺操作参数相对温和的绿色合成技术路线。采用戊二烯和甲醛为原料合成环醚，再利用环醚开环来保证3-位烯烃的顺式结构生产叶醇，具体合成反应式如下：金属/液氨OH+CH2OO高温图2-1新和成制备叶醇路线简单工艺说明如下：①环醚的合成：多聚甲醛分解、脱水后与戊二烯在路易斯酸条件下经Diels-A1der反应制备环醚；以甲醛为亲双烯体的Diels-A1der反应很难进行，需要高温高压，且收率低等。实验在双反应器的构架下着重进行大量的催化剂筛选工作。同时也进行了溶剂选择、反应温度优化、投料配比优化等工艺条件考察。结果表明，用非质子的四氢呋喃或醚溶剂，温度在130～140℃，甲醛略过量的条件下甲醛与戊二烯的Diels-A1der反应收率较高。②叶醇的合成：