成果推介 | 新型Ti-MOR钛硅分子筛催化酮氨肟化技术

吴鹏，华东师范大学化学与分子工程学院教授，主要从事分子筛催化材料的创新及其在含氧（氮）大宗化学品清洁生产过程的应用。其研究成果在《Nature Catalysis》《Nature Synthesis》《Journal of the American Chemical Society》《Angewandte Chemie International Edition》等期刊上发表。

团队核心成员包括：吴鹏（化学与分子工程学院，教授）、徐浩（化学与分子工程学院，教授）、刘月明（化学与分子工程学院，研究员）、张坤（化学与分子工程学院，研究员）、何鸣元（化学与分子工程学院，院士）。

环己酮氨肟化制备环己酮肟是生产尼龙6等的基础原料-己内酰胺的关键步骤。传统羟胺法存在副产大量硫酸铵、三废排放高、能耗和物耗大等问题，绿色升级需求迫切。以钛硅分子筛催化环己酮、双氧水和氨一步法合成环己酮肟，是己内酰胺清洁生产的重要方向。

目前工业应用的中等微孔TS-1钛硅分子筛及其改性催化剂虽推动了传统工艺绿色化，但仍存在孔道扩散受限、活性中心可接近性不足、制备成本高及叔丁醇体系分离能耗大等问题。面向“双碳”目标和大宗化学品绿色制造需求，亟需开发新型钛硅分子筛及新一代酮氨肟化技术。

该成果创制了MOR拓扑结构12元环大微孔Ti-MOR钛硅分子筛，形成了酮类氨肟化新催化剂与清洁生产新技术，并取得国际首创工业应用成果。团队提出了全无机体系“原子种植”法，建立了Ti-MOR绿色制备新路线；进一步发展了Ti活性中心氟化和碱金属修饰、微-介孔复合结构构筑及可控铝化等改性技术，显著提升了催化剂活性、稳定性和寿命。

在此基础上，团队构建了Ti-MOR催化酮氨肟化原子经济反应体系，实现反应仅副产水，酮转化率和酮肟选择性均达到99.9%。此外，建立了Ti-MOR同时适用于叔丁醇体系和水体系的环己酮氨肟化新技术，其中水相氨肟化-贝克曼重排耦合工艺开辟了国内外尚无先例的己内酰胺生产新路径。

该成果通过新结构钛硅分子筛创制与反应体系溶剂绿色化，为己内酰胺生产提供了更高效、更环保的解决方案，已在国内数套己内酰胺生产装置上实现推广应用。相关成果已获10余件发明专利，2024年中国化工学会组织专家鉴定认为Ti-MOR水相环己酮氨肟化生产环己酮肟技术“属国际首创，整体技术处于国际领先水平”。该技术获得上海市技术发明一等奖（2024年度）以及上海高价值专利产业化奖（2025年度）。

该技术可应用于酮肟的清洁生产，尤其适用于环己酮肟等大宗产品绿色制造。相较传统羟胺法及现有TS-1工艺，该成果在原子经济性、三废减排、能耗降低和工艺绿色化方面具有明显优势，可支撑己内酰胺行业绿色低碳升级，具有良好的规模化推广和产业化应用前景。

基于发明的Ti-MOR及其酮氨肟化制备技术，促成浙江泰德新材料有限公司和浙江吉瑞通新材料有限公司分别建成年规模60吨和700吨生产线，实现了稳定工业化生产。2016-2023年，Ti-MOR催化剂及其酮氨肟化催化技术在9套叔丁醇溶剂的10-60万吨/年己内酰胺生产装置上实现了工业化应用；2013年起Ti-MOR实现了1.5-6万吨/年规模的5套丁酮肟装置的工业应用。2019年9月，Ti-MOR催化剂水相环己酮氨肟化技术在湖北三宁化工股份有限公司的国际首台15万吨/年水相酮氨肟化制备己内酰胺装置上实现工业应用，相比叔丁醇溶剂体系酮氨肟化技术，生产效率提高2倍，吨产品能耗降低76%，装置设备减少45%。

Ti-MOR钛硅分子筛相关的催化剂已经实现稳定工业化生产，其催化酮氨肟化尤其是水相体系清洁生产酮肟技术在国内外率先实现工业应用，技术成熟可行，得到了规模化推广的验证。欢迎对Ti-MOR钛硅分子筛催化酮氨肟化技术及酮肟清洁生产应用感兴趣的单位洽谈合作，共同推动技术转化与产业升级。

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