10月28日，元利化学集团股份有限公司 (以下简称”元利科技”) 发布公告称与内蒙古兴安盟经济技术开发区管理委员会签署了《生物基新材料项目投资协议》，在内蒙古兴安盟经济技术开发区投资建设生物基新材料项目。

主要为利用玉米、玉米芯和秸秆等为原料生产淀粉、生物基丁二酸等生物基新材料。该项目分三期建设，一期投资计划约12亿元，二期及后续投资规模另行协商确定。

以往，市面上大部分丁二酸主要是顺丁烯二酸酐通过电解法生产，其过程伴随大量温室气体和污染物的排放，且原料来源自石油和煤炭。与化石基丁二酸相比，生物基丁二酸具有可利用可再生生物质资源为原料、生产过程对环境污染小、成熟工艺生产成本具有竞争力、产品安全性高且完全可降解等优点。

合成材料工业经过近两百年的发展，分子设计强调的是高使用性能，没有考虑自然界中的循环问题。强大的共价键组合及较高的材料结晶度，导致光、氧及自然界中的微生物和酶不易对废弃物进行自然分解。至今全球共生产超过95亿吨塑料，只有9%被回收、12%被焚烧，其余79%散落在环境中。按目前的管理模式，到2050年全球将产生120亿吨废塑料，需要数百年才能降解。

自上1930年代以来，1,4-丁二醇(BDO)生产工业化已经经过近90年的发展，传统石化路线百花齐放。在传统的石化发路线之外，生物法也逐渐兴起，并越来越引起业内的关注。

——石化路线BDO

石化路线有在炔醛法，丁二烯氧化法，烯丙醇氢甲醛化法，顺酐加氢法等。

1、 炔醛法

炔醛法也称Reppe法，是上世纪30年代由德国I.G.法本公司（BASF和拜耳等德国化工公司的前身）Reppe等开发成功。以乙炔和甲醛为原料。Reppe 法具有传统法和改良法两种，国外1,4-丁二醇装置大多数都采用了改良低压工艺。目前应用该法生产的BDO占世界总产量的40%或以上，是BDO经典生产工艺。

2、丁二烯乙酰氧化法

丁二烯乙酰氧化法是以1,3-丁二烯、乙酸和氧气为原料，首先乙酰氧基化反应生成1,4-二乙酰氧基-2-丁烯，再加氢和水解制成1,4-丁二醇。日本三菱化成公司首先实现了工业化。此工艺方法优点为：原料易得，工艺安全，技术可靠，无公害，高价值的THF 无需由BDO 脱水得到，并可任意调节产物和THF的比例；缺点为工艺流程长，基建投资大，设备腐蚀严重，催化剂昂贵，水解过程蒸汽消耗量大。

3、烯丙醇氢甲醛化法

美国LYONDELL 化学公司（原Arco 化学公司）和日本可乐丽公司（KURARY）成功开发了由环氧丙烷为原料合成1,4-丁二醇的工业化方法。环氧丙烷异构化生成丙烯醇；然后采用铑系化合物和三苯基膦溶液为催化剂，丙烯醇与合成气液相加氢甲酰化生成4-羟基丁醛溶液；最后经加氢制得BDO。该工艺的技术特点是催化剂可循环使用、寿命长、能耗低、丙烯醇加氢甲酰化及4-羟基丁醛加氢反应均为液相反应，可以根据市场变化及时调整BDO产量。

4、顺酐加氢法

顺酐法生产BDO 主要有三种工艺。

一种是70 年代由日本三菱油化和三菱化成开发的顺酐直接加氢工艺。该工艺的特点是顺丁烯二酸酐在加氢过程中除了生产BDO之外，还可以同时生成THF和GBL等产品，设置不同的工艺条件可以改变产品的组成。

顺酐直接加氢工艺是将正丁烷转化为顺酐的气相氧化法和顺酐加氢技术结合起来，整个流程包括顺酐生产、马来酸加氢及 1,4-丁 二醇精制。该工艺只需要经过加氢和精制就能得到 1,4-丁二醇，不需酯化工序，缩短了整个流程，减少了设备台数，相应降低了投资和操作维修费用，对顺酐纯度要求较低。

第二种是由英国戴维（Davy）工艺技术公司开发的顺酐酯化加氢工艺。该方法首先将顺酐与一元醇（甲醇或乙醇等）进行酯化反应生成顺丁烯二酸二酯，加氢水解得到1,4-丁二醇。

顺酐酯化加氢法工艺，由英国Davy公司（现属于庄信万丰）开发成功，主要有3个步骤。Davy顺酐工艺路线的主要优点在于通过调节工艺条件,可以改变1,4-丁二醇、γ-丁内酯（GBL）、四氢呋喃（THF）的产出比例。戴维顺酐工艺还具有其它的一些优点，如酯的转化率较高，反应条件温和，设备材质要求不高，催化剂价格低，寿命长，投资和生产成本均较低，1,4-丁二醇和四氢呋喃比例调节范围宽。

第三种是意大利康瑟（CONSER）开发的BDO联产DMS工艺。从同一装置以顺酐为原料同时生产出DMS和BDO产品，其工艺具有投资省、生产运行成本低的特点。使用Conser工艺，从单一原料正丁烷（另加少量的氢气和少量甲醇）生产PBS。如果正丁烷制顺酐、顺酐制BDO / DMS装置和PBS装置位于同一地点，这三个装置还可以相互整合、投资更省。

CONSER已于2021年3月在PCT申请了顺酐法经过酯化和加氢生产DMS的相关专利。

——生物法BDO

生物法BDO与石化法BDO的产品相同，不同点在于，生物法BDO是以生物质为原料，生产BDO，继而生产可降解材料如PBS、PBAT、PBSA、PBST等产品。

与石油基BDO 相比，生物基BDO可在整个生命周期中减少温室气体排放。目前在生产成本方面，生物基BDO成本较高，价格竞争力是一个弱点，需要改进工艺和降低成本。

生物法BDO的生产工艺可大致分为一步法与两步法。

一步法：也叫直接发酵法，将糖类物质与水、无机盐和微生物混合在一起，通过微生物的发酵过程，将糖类物质直接转化为BDO。生产中使用的糖类原料通常为葡萄糖，葡萄糖的来源为淀粉、木质素等。淀粉通常从玉米等植物中获取，木质素可从秸秆等获取。国外多采用直接发酵法。

两步法：两步法利用微生物发酵将葡萄糖转化为丁二酸，再用生成的生物基丁二酸来生产BDO。

现有的生物基BDO产能都是采用的一步法，Novamont的一步法生产过程如下：

第一环节获得BDO的初级形式：将糖类物质与水、无机盐和微生物混合在一起，变成一个液体培养基，液体培养基通过微生物的发酵过程，将糖类物质转化为初级形态的BDO。第二环节的生产过程主要目的是去除初级BDO中所含的杂质，获得生物基BDO。

目前在生产成本方面，生物基BDO成本较高，价格竞争力是一个弱点，需要通过改进生产工艺和提高产能来降低成本。

全球主要生物法制备BDO工艺的公司有美国 Genomatica、日本昭和电工、三菱化学、东丽株式会社、麦兰特公司等。据了解，目前生物基BDO全球只有6-8万吨/年产能，大部分在国外，主要为意大利Novamont和德国巴斯夫的各3万吨/年。国内也有企业开始进行探索并取得进展。

文章来源： DT新材料，满多鱼西瓜号，中国国际石油化工大会