Propylene oxide là một loại nguyên liệu thô và sản phẩm trung gian hóa học quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất polyether polyol, polyester polyol, polyurethane, polyester, chất hóa dẻo, chất hoạt động bề mặt và các ngành công nghiệp khác. Hiện nay, sản xuất propylene oxide chủ yếu được chia thành ba loại: tổng hợp hóa học, tổng hợp xúc tác enzyme và lên men sinh học. Ba phương pháp này có những đặc điểm và phạm vi ứng dụng riêng. Trong bài báo này, chúng tôi sẽ phân tích tình hình hiện tại và xu hướng phát triển của công nghệ sản xuất propylene oxide, đặc biệt là đặc điểm và ưu điểm của ba phương pháp sản xuất này, đồng thời so sánh tình hình tại Trung Quốc.

Trước hết, phương pháp tổng hợp hóa học propylene oxide là một phương pháp truyền thống, có ưu điểm là công nghệ tiên tiến, quy trình đơn giản và chi phí thấp. Phương pháp này có lịch sử lâu đời và triển vọng ứng dụng rộng rãi. Ngoài ra, phương pháp tổng hợp hóa học cũng có thể được sử dụng để sản xuất các nguyên liệu thô và sản phẩm trung gian hóa học quan trọng khác, chẳng hạn như ethylene oxide, butylene oxide và styrene oxide. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có một số nhược điểm. Ví dụ, chất xúc tác được sử dụng trong quy trình này thường dễ bay hơi và ăn mòn, gây hư hỏng thiết bị và ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, quy trình sản xuất cần tiêu tốn nhiều năng lượng và nước, làm tăng chi phí sản xuất. Do đó, phương pháp này không phù hợp để sản xuất quy mô lớn ở Trung Quốc.

Thứ hai, phương pháp tổng hợp xúc tác enzyme là một phương pháp mới được phát triển trong những năm gần đây. Phương pháp này sử dụng enzyme làm chất xúc tác để chuyển đổi propylen thành propylen oxit. Phương pháp này có nhiều ưu điểm. Ví dụ, phương pháp này có tỷ lệ chuyển đổi và độ chọn lọc xúc tác enzyme cao; ít ô nhiễm và tiêu thụ năng lượng nhỏ; có thể thực hiện trong điều kiện phản ứng nhẹ; cũng có thể sản xuất các nguyên liệu hóa học và sản phẩm trung gian quan trọng khác bằng cách thay đổi chất xúc tác. Ngoài ra, phương pháp này sử dụng các hợp chất không độc hại có thể phân hủy sinh học làm dung môi phản ứng hoặc điều kiện không có dung môi để vận hành bền vững với tác động môi trường giảm thiểu. Mặc dù phương pháp này có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn còn một số vấn đề cần giải quyết. Ví dụ, giá xúc tác enzyme cao, điều này sẽ làm tăng chi phí sản xuất; xúc tác enzyme dễ bị bất hoạt hoặc mất hoạt tính trong quá trình phản ứng; ngoài ra, phương pháp này hiện vẫn đang trong giai đoạn phòng thí nghiệm. Do đó, phương pháp này cần được nghiên cứu và phát triển thêm để giải quyết những vấn đề này trước khi có thể áp dụng vào sản xuất công nghiệp.

Cuối cùng, phương pháp lên men sinh học cũng là một phương pháp mới được phát triển trong những năm gần đây. Phương pháp này sử dụng vi sinh vật làm chất xúc tác để chuyển đổi propylen thành propylen oxit. Phương pháp này có nhiều ưu điểm. Ví dụ, phương pháp này có thể sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo như chất thải nông nghiệp làm nguyên liệu thô; phương pháp này ít gây ô nhiễm và tiêu thụ năng lượng nhỏ; có thể thực hiện trong điều kiện phản ứng nhẹ; cũng có thể tạo ra các nguyên liệu thô và chất trung gian hóa học quan trọng khác bằng cách thay đổi vi sinh vật. Ngoài ra, phương pháp này sử dụng các hợp chất không độc hại có thể phân hủy sinh học làm dung môi phản ứng hoặc điều kiện không có dung môi để vận hành bền vững với tác động môi trường giảm thiểu. Mặc dù phương pháp này có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn còn một số vấn đề cần giải quyết. Ví dụ, chất xúc tác vi sinh vật cần được lựa chọn và sàng lọc; tỷ lệ chuyển đổi và độ chọn lọc của chất xúc tác vi sinh vật tương đối thấp; cần nghiên cứu thêm cách kiểm soát các thông số quy trình để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả sản xuất cao; phương pháp này cũng cần được nghiên cứu và phát triển thêm trước khi có thể áp dụng vào giai đoạn sản xuất công nghiệp.

Tóm lại, mặc dù phương pháp tổng hợp hóa học có lịch sử lâu đời và triển vọng ứng dụng rộng rãi, nhưng vẫn còn một số vấn đề như ô nhiễm và tiêu thụ năng lượng cao. Phương pháp tổng hợp xúc tác enzyme và phương pháp lên men sinh học là những phương pháp mới, ít ô nhiễm và tiêu thụ năng lượng thấp, nhưng vẫn cần được nghiên cứu và phát triển thêm trước khi có thể áp dụng vào sản xuất công nghiệp. Ngoài ra, để đạt được sản lượng propylen oxit quy mô lớn tại Trung Quốc trong tương lai, chúng ta cần tăng cường đầu tư vào nghiên cứu và phát triển (R&D) cho các phương pháp này để chúng có hiệu quả kinh tế và triển vọng ứng dụng tốt hơn trước khi sản xuất quy mô lớn.