近日,由山東新和成氨基酸有限公司、浙江大學、天津大學等單位合作開發的高品質D,L-蛋氨酸綠色合成關鍵技術開發及產業化項目獲得山東省科技進步一等獎。研究團隊開發出具有自主知識產權的高品質D,L-蛋氨酸綠色合成關鍵技術,并建成了年產能30萬噸的生產線,打破了國外企業對蛋氨酸市場的長期壟斷。
開展自主研發 15年攻關突破傳統工藝 D,L-蛋氨酸作為一種關鍵的限制性氨基酸,是禽畜飼料必需的添加劑。它是禽畜體內蛋白質合成的重要原料,并為禽畜體內許多重要物質的合成提供甲基,可以促進動物生長,提高動物的免疫功能。 隨著我國養殖業的蓬勃發展,市場對蛋氨酸的需求量持續攀升。然而,一直以來,蛋氨酸的生產技術被國外企業壟斷,其生產工藝復雜、技術門檻高。 面對重重挑戰,新和成公司攜手浙江大學、天津大學等科研力量,共同踏上了產學研合作自主研發之路。他們組建了一支由浙江大學教授陳志榮為核心的專業研發團隊,經過近15年的不懈努力,完成對傳統海因法合成蛋氨酸工藝的優化改進。 突破技術難題 構建成套生產技術體系 “D,L-蛋氨酸的主流生產技術為海因水解法,海因水解法又分為鈉鹽工藝和鉀鹽工藝。鈉鹽工藝的副產物量大且難以處理,其原子利用率低,后續分離工藝復雜;鉀鹽工藝與之相比更具競爭力,但存在技術缺陷,比如存在含氮、硫母液大量排放,環保壓力大等一系列問題。”陳志榮介紹說。 面對以上難題,研究團隊以工藝綠色化、生產連續化、控制自動化、品質高端化為目標展開系統研究。針對含氮、硫母液排放量大的問題,團隊開發蛋氨酸綠色合成全循環技術,實現了母液的高效循環利用;針對產品晶型不穩定的問題,團隊通過研究反應結晶機理、優化酸化反應過程的中和方式,提高生產穩定性,并有效控制結晶成核過程;在能量消耗方面,團隊充分利用工藝反應熱和集成過程中的熱量,降低能量總消耗;在“三廢”處理與綜合利用方面,團隊實現工藝水全部循環使用,水解過程產生的氨氣和二氧化碳經過吸收,又重新參與海因合成,基本無廢氣產生。此外,團隊還對關鍵中間體系列催化劑進行開發,大幅提高了中間體的合成效率和選擇性,減少了能源消耗和副產物的生成。 通過一系列關鍵技術的突破,新和成公司構建了具有自主知識產權的高品質D,L-蛋氨酸制造成套技術體系,打破了國外企業對蛋氨酸市場的長期壟斷,為我國養殖業的健康發展提供了有力保障。 重塑市場格局 規模化生產高品質產品 “技術突破只是第一步,將先進的技術轉化為實際的生產力,實現高品質D,L-蛋氨酸的大規模生產,才是項目團隊的最終目標。”陳志榮說。 新和成公司迅速啟動了產業化落地計劃。蛋氨酸合成技術中易腐蝕、有毒有氣味的原料居多,在產業化過程中防腐蝕問題和氣味控制十分重要。2014年,新和成公司啟動第一次模擬放大驗證,收集基本數據,給大生產提供充分數據支撐。2016年,一期5萬噸/年蛋氨酸成套裝置一次性開車成功,蛋氨酸國產化的夢想終成真。 接下來,新和成持續布局蛋氨酸生產線。2020年,二期10萬噸/年蛋氨酸裝置投產,2023年三期15萬噸/年蛋氨酸裝置投產。年產能30萬噸的高品質D,L-蛋氨酸生產線完成建設。 “2014年,國內蛋氨酸貨源緊缺,價格一路飆升到每千克110元,在新和成蛋氨酸投入市場后,價格迅速回落,2016年下跌到25元左右,為養殖業節省了大量成本。”山東新和成氨基酸有限公司總經理王正江介紹,“這個價格才是有利于國內養殖企業健康發展的,也是新和成創新發展的意義所在。” 新和成公司憑借自主知識產權的制造技術,保障了國內高品質D,L-蛋氨酸的穩定供應,為我國養殖業的健康發展提供了堅實基礎。接下來,該公司將積極拓展蛋氨酸的應用領域,為蛋氨酸產業的發展開辟新的市場空間。
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