Propylene oxit là một loại nguyên liệu thô và chất trung gian hóa học quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất polyether polyol, polyol polyester, polyurethane, polyester, chất dẻo, chất hoạt động bề mặt và các ngành công nghiệp khác. Hiện nay, việc sản xuất propylene oxit 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 đặc điểm và phạm vi ứng dụng riêng. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích hiện trạng và xu hướng phát triển của công nghệ sản xuất propylene oxit, đặc biệt là đặc điểm và ưu điểm của ba loại phương pháp sản xuất này, đồng thời so sánh tình hình ở Trung Quốc.

Trước hết, phương pháp tổng hợp hóa học propylene oxit là phương pháp truyền thống, có ưu điểm là công nghệ trưởng thành, quy trình đơn giản và chi phí thấp. Nó có lịch sử lâu dài 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 chất trung gian hóa học quan trọng khác, chẳng hạn như oxit ethylene, oxit butylene và oxit styrene. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có một số nhược điểm. Ví dụ, chất xúc tác được sử dụng trong quá trình này thường dễ bay hơi và ăn mòn, sẽ gây hư hỏng thiết bị và ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, quá trình sản xuất cần tiêu tốn nhiều tài nguyên năng lượng và nước sẽ làm tăng giá thành sản xuất. Vì vậy, 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 propylene thành propylene oxit. Phương pháp này có nhiều ưu điểm. Ví dụ, phương pháp này có độ chuyển hóa và độ chọn lọc cao của xúc tác enzyme; nó có mức độ ô nhiễm thấp và tiêu thụ năng lượng nhỏ; nó có thể được thực hiện trong điều kiện phản ứng nhẹ; nó cũng có thể sản xuất các nguyên liệu hóa học thô và chất 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 khả năng phân hủy sinh học làm dung môi phản ứng hoặc điều kiện không có dung môi để vận hành bền vững và giảm tác động đến môi trường. Mặc dù phương pháp này có nhiều ưu điểm nhưng vẫn còn một số vấn đề cần giải quyết. Ví dụ, giá xúc tác enzym cao sẽ làm tăng giá thành sản xuất; chất xúc tác enzyme dễ bị bất hoạt hoặc ngừng hoạt động trong quá trình phản ứng; Ngoài ra, phương pháp này vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm ở giai đoạn hiện nay. Vì vậy, phương pháp này cần được nghiên cứu và phát triển nhiều hơn 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 hóa 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; nó có mức độ ô nhiễm thấp và tiêu thụ năng lượng nhỏ; nó có thể được thực hiện trong điều kiện phản ứng nhẹ; nó cũng có thể sản xuất 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 khả năng phân hủy sinh học làm dung môi phản ứng hoặc điều kiện không có dung môi để vận hành bền vững và giảm tác động đến môi trường. 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; tốc độ chuyển hóa và độ chọn lọc của xúc tác vi sinh vật tương đối thấp; cần nghiên cứu thêm về cách kiểm soát các thông số của quá trình để đảm bảo vận hành ổn định và hiệu quả sản xuất cao; Phương pháp này cũng cần được nghiên cứu phát triển thêm trước khi có thể áp dụng vào khâu 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 nó vẫn có 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, tiêu tốn ít năng lượng nhưng vẫn cần nhiều nghiên cứu và phát triển hơn trước khi có thể áp dụng vào khâu sản xuất công nghiệp. Ngoài ra, để đạt được sản xuất propylene oxit quy mô lớn ở Trung Quốc trong tương lai, chúng ta nên tăng cường đầu tư R&D vào 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.