專案名稱：二羥甲基丁酸(dmba)的工業化研究
領域：新材料
主管部門：xx市xx區科技局
主要承擔單位：我公司
主要協作單位：某化工研究院
起止時間：xx、01-xx、12
填報日期：xx 年4月20 日
立項的背景和意義
傳統塗料是溶劑型的，在生產、使用過程中對環境造成不同程度的汙染。隨著全球經濟的發展，人類日益注重保護環境、關愛生命健康，傳統塗料的製造和使用受到環境保**律和法規的限制。對於水溶性塗料的環保要求，發達國家已有立法，我國「十五」規劃也列為發展重點。
近二十年來，製造水溶性聚氨酯塗料的中間體是2，2-二羥甲基丙酸，直到2023年5月，日本化成公司將2，2-二羥甲基丁酸規模生產（1000噸/年）。2，2-二羥甲基丁酸的親油性好、熔點低，製備水溶性聚氨酯時的可操作性能優異，有望取代2，2-二羥甲基丙酸而成為新一代綠色環保型化學品。
2，2-二羥甲基丁酸（2,2-dimeththylolbutyric acid,簡稱dmba）是一種多用途的有機原料。新戊基結構使它有良好的耐熱性、耐水性和顏色穩定性。帶有羧基的二元醇結構使其具有獨特的溶解特性，賦予它一些特殊用途：
⑴本產品在水性聚氨酯製造中既是擴鏈劑，又能使聚氨酯獲得自乳化效能，還用於製備聚氨酯水乳液型皮革塗飾劑，是傳統的水乳性聚丙烯酸酯皮革塗飾劑的公升級換代產品。
⑵2，2-二羥甲基丁酸的兩個羥基易與二異氰酸酯等發生酯化反應，分子中的羧基經中和可實現整個化合物的水性化，利用這種特性，可用於製備水溶性聚氨酯、環氧樹脂，還可用於水性塗料。
⑶在醫藥工業中，可以製備各種功能材料，如補牙劑。這種補牙劑固化快，強度高，附著力強。
⑷可作為聚氨基甲酸乙酯等高分子材料的合成原料，增加材料的抗老化性、耐磨性、易降解等效能。
無溶劑汙染的水性塗料將成為市場的寵兒，dmba有著良好的市場前景，及時開發工業化生產技術滿足市場需求十分必要，經濟效益、社會效益顯著。
國內目前生產的水乳性聚氨酯皮革塗飾劑已採用dmba作為自乳化劑。目前國內雖有報道開發，但都停留在實驗室技術還沒有形成dmba的規模化工業產品。
化學工業（全國）飼料新增劑工程技術中心xx科技公司根據行業發展動態及市場需求，公司發揮自身優勢研究開發本專案。目前本專案基本完成實驗室小試開發工作，攻關課題組正進行反覆試驗驗證，以保證資料重現性好、收率和產品質量穩定，為下一步放大試驗及產業化提供成熟可靠的技術依據。小試產品經有資質的檢測部門檢測，各項質量指標均達到日本化成公司產品標準要求。
本專案以正丁醛、甲醛為原料，在鹼性催化劑作用下，發生縮合反應，生成中間產物2，2-二羥甲基丁醛；用雙氧水氧化二羥甲基丁醛制得2，2-二羥甲基丁酸。本專案關鍵技術擁有自主智財權，開發了新型液固催化劑，有效提高反應專一性，縮合反應收率達80%；第二步氧化反應採用復配型路易斯酸催化劑、固定催化反應器，氧化反應收率達80%。採用獨創的後處理工藝純化粗產品，有效去除副產品，產品純度大於99.
0%，總收率大於60%，比傳統工藝收率提高了10%，產品填補國內空白，技術屬國內領先水平。
本專案為具有一定規模的研究開發，根據計畫安排，預計在專案執行期內即有100噸產品推向市場，可實現銷售收入800萬元，繳納稅金50萬元，淨利潤200萬元；在產品的生命期內，預計可累計實現年銷售收入4000萬元，繳稅總額300萬元，淨利潤800萬元，不但能強有力地促進企業發展，增強企業實力，而且可向國家繳納相當數量的稅金，增加國家和地方的財政收入，促進地方經濟發展，經濟意義十分顯著。
國內外現狀和發展趨勢
2023年，neunhoeffer等報道了各種製備少量二羥甲基烷酸的方法，能得到大約理論收率為10%以下的二羥甲基丁酸混合液。
2023年，日本學者土肥憲治等通過醇醛縮合反應和cannizaro反應先合成二羥甲基烷烴，再在鈀或鉑的催化作用下，用含氧氣體進行氧化，製備二羥甲基烷酸，由於成本高，未見工業化的報道。
2023年，日本學者高橋和成、川上澈悟以甲醛和丁醛為原料合成了2，2-二羥甲基丁酸，針對2，2-二羥甲基丁醛的制法和精製發表了一系列專利，但操作過程繁雜，不適宜工業化。
2023年，日本三菱化學株式會社橫濱綜合研究所的橫山壽治等發表了關於2，2-二羥甲基烷酸的製造方法的專利，提出用甲醛和丁醛縮合成2，2-二羥甲基丁醛，用雙氧水氧化成2，2-二羥甲基丁酸的方法。
儘管2，2-二羥甲基丁酸的前景廣闊，但目前有關2，2-二羥甲基丁酸合成的研究報道很少，全球只有日本化成公司能進行規模生產，即使是全球最新的合成技術也存在如下問題：
①烷醛生成過程中，催化劑的選擇性低，縮合反應結束後需用大量低階醇反覆汽提以除去未反應甲醛，能耗高；催化劑引入灰分，需增加後處理提高產品質量，投資大。
②烷酸生成過程中，需加入甲基異丁基酮等作為晶析溶劑。
因此，開發出一條成本低、收率高、產品***的工藝路線並將其工業化，不僅可滿足市場需求，還可節約國家外匯、出口創匯，對我國的國民經濟發展有著重要的現實意義。
現有研究基礎、特色和優勢
本企業為科研院所創辦的企業，本專案人員主要來自某化工研究院和某生化工程重點實驗室。人員結構合理，年富力強，綜合素質高。在長期從事各類精細化工產品中間體的開發過程中，積累了小試研究、中試開發、成果轉化的技術開發經驗和組織管理工作能力，開發完成了3000噸/年新戊二醇、2000噸/年三羥甲基丙烷、200噸/年2，2-二羥甲基丙酸生產技術，及甲基巰基噻二唑（200t/a）、甲基巰基四唑（80t）、已雷瑣辛（100t/a）、異硫氰酸甲酯（150t/a）、疊氮化鈉（200t/a）技術，在長期從事塗料醫藥中間體、精細化工產品開發過程中，積累了小試研究、中試開發、成果轉化的技術開發經驗和組織管理工作能力，有利於本專案的實施。
為保證本專案的實施，本公司以通過自身積累、向內部職工有償借款、地方**支援等手段，籌足了本專案所需的絕大部分資金，實施本專案的資金有保障。
本企業的基本發展思路是，以科技創新為先導，以市場需求為導向，以經濟效益為中心，以現代化企業管理作保證，緊緊圍繞本企業已具研究開發優勢的醫藥中間體行業，努力鞏固現有品種，積極開發新品種，不斷增加科技含量，盡快打造出自己的品牌產品，占領國內外兩個市場，促進企業快速發展。通過實施創新戰略、人才戰略和誠信服務戰略，塑造企業形象，力爭在3-5年內把企業建設成國內一流的高新技術企業。
根據目前幾個產品的營銷情況和儲備專案的進展情況，再結合本企業的中長期發展規劃及設想**，本企業已呈現出良好的成長趨勢，發展勢頭可喜，對此抱有信心。
四、應用或產業化前景、市場需求。
本產品在水性聚氨酯製造中既是擴鏈劑，又能使聚氨酯獲得自乳化效能，可製成穩定性優良的自乳化性水性聚氨酯；還用於製備聚氨酯水乳液型皮革塗飾劑，是傳統的水乳性聚丙烯酸酯皮革塗飾劑的公升級換代產品；用作改進聚酯樹脂的新增劑；用作製造光敏樹脂和液晶的原料；用於製造磁性記錄材料及其粘合劑，以生產錄音磁帶、錄象磁帶、計算機磁帶、資料記錄磁帶和磁卡等。隨著人類日益注重保護環境、關愛生命健康，無溶劑汙染的水性塗料將成為市場的寵兒，dmba有著良好的市場前景，及時開發工業化生產技術滿足市場需求十分必要，經濟效益、社會效益顯著。
該產品**約8.0萬元（人民幣）/噸。生產dmba的主要原料丁醛現在市場價0.
8萬元/噸、甲醛0.125萬元/噸，雙氧水0. 25萬元/噸，按收率60％計算，原料成本4.
0萬元/噸，生產成本6.0萬元/噸。
由於我國使用的dmba全部來自進口，**較高，在某些應用領域的使用上受到限制，國外由於dmba的良好效能而用其替代其它多元醇，或與其它多元醇一起使用，而我國由於dmba的**格，而更普遍的使用季戊四醇、甘油等多元醇。如果國產dmba產品的質量能夠滿足使用者要求，並具備有競爭力的**，則dmba在醇酸樹脂塗料和聚氨酯塗料市場所佔的份額將會在現有基礎上大大擴充套件。我國塗料工業預計將繼續向高檔化、專業化、粉末化方向發展，汽車塗料、粉末塗料等將有較快的增長，這對dmba的市場應用是非常有利的。
在表面活性劑、高階潤滑油和bvc增塑劑等市場，dmba的應用潛力也很大。xx年我國醇酸樹脂塗料和聚氨酯樹脂塗料將有較大的發展，相應dmba需求量達到1000噸左右，加上其它方面的需求，xx年dmba的總需求量為1500噸，xx年dmba的總需求量將達到近3000噸。
五、研究內容與預期目標
專案執行期內，總投資500萬元，前期開發已投資到位30萬元，計畫新增投資470萬元。專案完成時，達到100t/a生產能力，實現批量生產。企業資產規模達到4767萬元，企業總人數達到150人，因本專案實施，新增就業人數36人。
預計專案完成時，可實現工業增加值800萬元，銷售收入800萬元，交稅總額50萬元，淨利潤200萬元。
專案完成時，達到的主要技術指標為總收率≥60.0%（以丁醛計），產品成本6.0萬元/噸。
專案完成時達到的質量指標如下：
專案指標（ dmba）
外觀白色粉末
羥基值，mgkoh·g-728-782
酸值，mgkoh·g-1357-397
熔點，℃108-115
色度（bt-co）<200#
水分，%<0.5
灰分，%<0.03
本產品目前無國家標準執行企業標準。在專案執行期內經過完善，向技術監督局備案。
六、研究方案、技術路線、組織方式與課題分解
本專案需要在新建成的100t/a 裝量上，進一步驗證和完善試驗提供的工藝引數，以確定最佳工藝流程和最佳工藝條件。針對該產品國內外研究現狀，本專案擬採用的研究方案及工藝流程描述如下：
以丁醛、甲醛為原料，在鹼性催化劑作用下，發生縮合反應，生成中間產物二羥甲基丁醛，；用雙氧水氧化二羥甲基丁醛制得二羥甲基丁酸，經蒸餾脫水、純化、重結晶得產品。
第一步縮合反應主要的副反應為-羥基醛發生分子內脫水，生成α，β-不飽和醛，採用獨創的新型液固催化劑，有效提高反應專一性，控制適宜的反應溫度、投料比，縮合反應收率達80%。
第二步氧化反應採用過氧化氫作氧化劑，還原產物為水，沒有引入其他雜質，簡化了產物分離步驟；反應體系中有大量水，操作安全。使用復配型路易斯酸催化劑、固定催化反應器，提高氧化反應專一性，減低生成過氧化物副反應，收率達80%。
在減壓脫水工段，加入吸收塔，可有效**水蒸汽夾帶的二羥甲基丁酸產品，減少損失。採用獨創的純化工藝、重結晶粗產品，有效去除副產品，產品純度大於99.0%，總收率大於60%。
工業鋁型材專案可行性研究報告
鋁型材專案 可行性研究報告 附件 設計委託書 附圖 裝置連線圖 福星鋁業工業鋁型材專案總圖 第一章總論 1.1工廠現狀及建設條件 1.1.1工廠現狀 xx實業 擁有一支高素質的技術隊伍，擁有國內一流的鋁合金型材專家，在鋁合金型材開發的多年實踐中，積累了相當豐富的經驗。公司研製開發高技術含量的產品成績...
工業園專案可行性研究報告
更新時間 2009 5 23 字型 小大 工業園專案可行性研究報告 目錄1 總論12 專案背景 企業現狀及承辦條件33 建設地點及建設條件54 市場分析與擬建規模115 建設方案156 勞動定員207 專案實施進度248 專案風險分析269 環境保護 職業安全 消防 節能措施3310 投資估算和資金...
產業化專案可行性研究報告
高精度多工位自動快速冷鐓成型機產業化專案 可行性研究報告 1 概述 1.1 專案提出背景 冷鐓工藝是一種少 無切削的壓力加工工藝 多工位自動冷鐓機是鍛壓機械中的一種高效率 自動化專用工具機。冷鐓工藝和自動冷鐓機是標準件行業用來生產各種螺栓 螺釘 鉚釘 螺母的重要手段。由於冷鐓裝置本身的先進性和冷鐓工...