一氧化氮变废为宝

巴斯夫公司生产环十二酮和环戊酮的新设备年产量为30000t，总投资超过了1亿欧元

NO是许多化工企业非常讨厌的副产品，因为要耗费很大的气力把这种有害环境的气体进行无害化处理。巴斯夫公司最新研发成功的一项技术首次把这种讨厌的垃圾产品变成了有用的化工合成原料。

四年半的时间，设想终于变成了现实：2009年11月底，巴斯夫公司的一个新项目终于试车投产了。在巴斯夫公司所在地德国路德维希斯港市，一套生产环戊酮（CPon）和环十二酮（CDon）的过程设备正式开始运行。在这一年产量为30 000t的过程设备中，巴斯夫公司共投入了一亿欧元的资金。这一过程设备吸引人之处在于，借助于全新的化工工艺技术首次实现了对NO气体的氧化。长期以来，在其他流程工艺生产中（例如已二酸的生产过程中）产生的大量有害气体NO必须经过复杂的无害化处理过程进行处理，因为1kg的NO对大气环境造成的危害相当于310kg的CO2气体。在合成乙二酸时，每生产1t乙二酸就会产生300kg的NO。早在1948年的时候，ICI公司就已经开始尝试着对NO气体进行无害化处理。它们进行的最后一次就是沿着直接氧化的方向进行的尝试，Monsato和Solutia公司进行了苯直接氧化成酚的尝试。尽管进行了种种不同的尝试，但在巴斯夫公司成功地完成“Express-Synthese”之前都没有真正实现商业应用。

这一新技术对于巴斯夫公司来讲是一项非常重要的技术。除了NO气体之外，巴斯夫公司还有许多其他种类的化工原材料作为配料。这一技术不仅经济合理，而且还有着很好的可持续发展及环保性能。与其他流程工艺技术相比较，这一申请了专利技术的工艺更加高效，它只需三个合成阶段就完成了其他工艺技术中通常需要五个合成工序才能完成的任务。巴斯夫公司企业内部酸类中间产品处理和欧洲市场负责人Hans-Peter Neumann博士强调说：“该工艺不会产生水和其他的垃圾物。”

“新工艺首次让NO气体能够成为化工产品和化工中间产品氧化生产过程中的有用资源。”
——Beate Ehle博士，巴斯夫公司中间产品领域负责人

环十二酮（CDon）是生产高性能塑料聚酰胺12和聚酰胺6/12的前期产品——十二内酰胺的主要配料。这两种聚酰胺产品的年产量大约在100 000t。另外，环戊酮CPon还是生产农药、合成药物有效成分以及香精的一种配料，在硅晶片的生产制造中作为稀释剂。巴斯夫公司负责中间产品的负责人Beate Ehle博士说：“环十二酮和环戊酮两种新产品恰恰是我们生产过程中所需的中间产品。”

成功的因素：联合舰队

巴斯夫公司所在地路德维希斯港可谓是一个“联合舰队”：不同产品的有机结合使得这一化工生产基地有着独特的优势，能够相互之间提供所需的原材料，例如这两种新的中间产品就是其他最终产品生产时所需的原材料，而它们本身也需要通过其他原材料、中间产品合成生产出来。在生产环十二酮时，需要丁二烯、NO和氢以及必不可少的催化剂，在生产环戊酮时，需要环戊烯和NO。

环十二酮工业化合成从丁二烯向环乙烷（CDT）的转换开始，之后加氢而成为环十二酮。利用空气的氧化过程需要有硼酸参与，并转换成为三氯乙烯－环十二醇甲酸酯－硼酸盐（Tri-Cyclododecanol-borat），再水解为环十二醇甲酸酯。最后，对环十二醇甲酸酯进行催化，脱氢成为环十二酮。这一较长的化学反应过程需要五个合成步骤和三个不同的催化器。

传统的工艺流程（红色）：四个步骤，三次催化。新的工艺流程（黑色）：两个步骤，一次催化

这一流程工艺中的问题在于氧化过程时的选择性很小，必须使用硼酸，必须进行再循环反应，这些都会增加污水处理的负担。

巴斯夫公司最新研发成功的新工艺是一个综合性合成反应过程，即直接由丁二烯反应成环乙烷，然后只需再有两步即合成环十二酮。这里，有决定意义的是非催化的环乙烷与NO的双键连接反应过程。由此而产生的环乙烷将直接加氢成为环十二酮。这一新的化学反应过程具有以下优点：

产量明显提高；

化学反应过程明显减少，同时也减少了原材料和设备；

化工垃圾和污水接近于零；

投资额大幅度下降。

在这一工艺技术的帮助下，NO最终在安全、高效、有利于环境保护的生产流程中被转换成为环十二酮。

这一项目的研发源于一次用户对环十二酮的产品咨询，那时，巴斯夫公司还不生产这种产品。新工艺是由巴斯夫公司内部的实验室研发出来的。开始时的目的是尽可能多地利用巴斯夫公司内部的资源，降低生产成本和保护环境。在实验室研究成功的基础上，开始了小批量的试生产。在小型化试生产的基础上，化学家们得到了按比例放大进行大批量生产所需的数据，从而可以把小型化、小批量试生产中获得的经验移植到大批量生产过程之中。“这种按比例放大的过程是一个要求非常高的过程。为了使小型化试生产的数据能够移植到大批量的工业化生产之中，小型化过程设备的产能要达到750ml,按此基础成比例放大的过程设备才能实现17000L的产能。”Neumann先生说道。在整整四年半的时间里，共有300多名巴斯夫公司的职工参与了这一项目。大型过程设备的建造时间长达18个月。

Ehle女士自豪地说：“我们的新技术是氧化工艺技术中的一个重大进步。也首次使得NO气体能够成为工业化化工产品和化工中间产品氧化生产过程中的有用资源。”基于这样一种全新的氧化反应过程，巴斯夫公司做了大量的工作，并从NO氧化还原中积累了丰富的经验，使之能够更好地把这些宝贵经验移植到其他中间产品的利用之中。这也使得路德维希斯港这一联合舰队能够更加强大起来。

利用现代化的调节技术实现节能

Andreas Puas先生（左）Claus Kaiser先生（右）展示着现代化的防冻加热装置。

正如巴斯夫公司工人报所刊登的报道那样，通过简单的更换室外采暖设备热交换器的温度开关就可以节约至80%的采暖能源。“随着能源费用的提高和设备零部件价格的下降，我们从三年前就开始逐步地更换现有的室外采暖设备。”巴斯夫公司电气技术负责人Claus Kaiser先生介绍说。