低温气-固反应合成聚维酮碘新工艺研究及产业化

 一、项目概述

本项目主要研究气-固反应合成聚维酮碘新工艺及产业化，通过研究新方法、新工艺和新技术，形成国内国际领先的聚维酮碘生产技术，生产低成本、高质量的聚维酮碘产品，同时开发聚维酮碘的相关制剂产品。

聚维酮碘（Povidone Iodine）由聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和碘（I₂）络合而成，其现有的制备方法主要有三大类：溶剂法、固相法和固相加热法，这些方法的特点为：

——溶剂法选择对碘和PVP的溶解性均较好的溶剂如乙醇等，在60℃下反应2小时后去除溶剂，60℃真空干燥3~4小时后，得到固体PVP-I产品，由于溶解度的限制，溶剂法需要大量溶剂的存在，使反应体系成为一个超大体积的平衡体系，不可避免地存在大量的游离碘，从而限制了PVP-I质量的提高，该工艺生产的产品有效碘中络合碘含量低至65％，而游离碘含量高达35％，重量收率仅为70%左右，碘单耗为0.24（kg/kg），成本较高，同时对环境有较大污染。

——固相法将碘、PVP及少量助剂置于特殊的球磨机中研磨后再进行混合，研磨10小时，有效碘含量可达10.87%，增加研磨时间，有效碘含量最高可达12%。固相法制备PVP-I比溶剂法更简便，无需溶剂和干燥等工艺，该工艺生产的PVP-I中有效碘含量高达12％，其中络合碘含量高达95％，而游离碘含量低至5％，重量收率为100%左右，碘单耗为0.17（kg/kg）。由于碘的强氧化性和对金属的穿透腐蚀能力，因此需要特殊防腐材料制成的球磨机，所以该方法的投资较大，产品成本高。

——固相加热法是将PVP与碘混合并在60℃加热3~5天而缓慢反应的方法，该方法不需研磨，在长时间低温加热过程中，同时存在显著的碘与PVP的固-固反应和气-固反应，生产的PVP-I中有效碘含量高达12％，其中络合碘含量高达94％，而游离碘含量低至6％，重量收率为100%左右，碘单耗为0.20（kg/kg）。该工艺对反应器的机械强度无特殊要求，一般耐氧化、耐高温的反应器就可以。该方法的缺点是长时间加热会影响PVP的品质，因而其产品质量较低，成本也较高。

由于投资、设备及材料等因素的影响，国内企业多采用溶剂法生产聚维酮碘，少部分采用固相加热法，产品无论成本还是质量都无法与国外大公司的产品竞争。

本公司采用具有自主知识产权的国际领先的新工艺，将固体碘与PVP置于耐氧化的一般塑料密闭反应容器里，通过特殊的新技术将碘在常温快速升华，成为气态碘而迅速进入PVP的空间团聚结构中心，同时采用滚动翻转的装置，使PVP不停地翻转以进一步保证其与气态碘充分接触并实现气-固反应，3小时左右即得高质量的聚维酮碘成品，产品中络合碘含量高达96％，而游离碘含量低至4％，重量收率100％，碘单耗为0.14（kg/kg）。产品质量达到药典标准，属于高质量产品，且成本低，无环境污染。气-固工艺为本公司独创，目前尚无其他企业掌握。

二、应用范围

聚维酮碘是聚乙烯吡咯烷酮与碘的络合物，在水中可析出碘，与皮肤粘膜接触后亦可缓慢释放出碘而起消毒作用，广谱而高效，对细菌、真菌、病毒均有杀灭作用，但并不会刺激皮肤及粘膜，对生物体无毒，也不会污染环境。适用于皮肤、粘膜及公共卫生和食品工业的消毒，也可用于治疗烫伤、滴虫性阴道炎、霉菌性阴道炎、化脓性皮炎等。聚维酮碘在医药、化妆品、餐饮和动物养殖等行业具有广泛的应用价值。

在医药卫生领域：本品是发达国家首选的含碘医用杀菌剂及卫生防疫消毒剂，已收入2005版中国药典；对金葡球菌、淋球菌、绿脓杆菌、梅毒螺旋体、乙肝病毒、艾滋病毒、阴道滴虫等都有较强的杀灭作用。可用于皮肤、皮肤黏膜消毒、口腔、妇科、外伤消毒；本品具有碘的杀菌作用，但作用更强。在药剂中作杀菌消毒剂，抑制剂用于滴眼剂，滴鼻剂，乳膏剂等制剂的防腐；制成消毒液可用于制药器皿、包装等的消毒；医院手术器械消毒；外科、皮肤科等防感染；家庭食具、器具等杀菌消毒； 食品工业、养殖业用杀菌消毒及动物疾病防治等。

化妆品行业中：在口红、唇膏、洗发香波、摩丝等化妆品中添加聚维酮碘可以起到抑菌作用。

日常生活中：是最理想的传染疾病的防治产品，可有效杀灭流感、肝炎等传染疾病的病原；公共卫生消毒；餐具消毒。

动物养殖行业：治疗水产养殖动物的各种细菌性疾病；效率最高的防治禽流感、口蹄疫等烈性疾病的药物；奶牛养殖中抗生素的理想替代品。

三、技术优势

本项目的气-固法工艺为世界首创，一举解决了目前聚维酮碘生产中存在的诸多技术难题，主要技术特点和优势为：

解决了聚维酮碘生产中碘与PVP接触反应不充分的问题。由于溶剂法存在产品质量低、成本高及污染环境等缺点，已逐渐被淘汰，而固相法中由于碘为固体，与PVP接触不充分，反应时间长且不彻底，造成碘的消耗量大，产品质量不稳定，成本很高。本公司利用特殊技术将碘在常温下气化，并采用翻转装置，使之与PVP分子充分接触，从而彻底反应，提高了生产效率。

解决了反应容器要求耐腐蚀的问题。由于碘的强氧化性和对金属的穿透腐蚀能力，因此需要特殊防腐材料制成的粉碎设备，本公司采用将碘气化的办法，免去了粉碎碘的工艺，不需要特殊材料的反应容器，新技术所涉及的设备原理特殊，但为普通材料制成，投资小。

解决了聚维酮碘生产反应时间长及能耗大的问题。本工艺的3小时反应时间优于溶剂法的7～9小时（包括蒸去溶剂和干燥时间）、巴斯夫固相研磨法的10小时以上和固相加热法的3～5天，明显提高了劳动效率，降低了能耗。

降低了碘的单耗。在本公司的工艺中碘与PVP接触充分，且反应时间短，碘的络合率高，损耗少，目前碘单耗仅为0.15kg/kg,并可进一步降低到0.14kg/kg，显著低于溶剂法的0.24kg/kg，固-固法的0.17kg/kg，固－固加热法的0.2kg/kg，大幅度降低了产品成本。

提高了有效碘中络合碘含量和降低了产品的刺激性。有效碘中络合碘含量的高低是衡量聚维酮碘质量好坏最重要的指标之一。现有方法生产的产品的有效碘中的络合碘含量为65～95％，其余部分为游离碘，而游离碘在存放过程中容易转化为碘离子而丧失杀菌活性，同时未经络合的游离碘对皮肤和组织具有较大的刺激性。本公司的工艺由于络合充分，聚维酮碘有效碘中络合碘的含量更可达到96％，而游离碘含量低至4％，产品几乎无刺激性。

提高了成品的保质期。由于碘具有极强的活性，易被还原为碘离子而丧失活性。本项目产品可稳定存放2年以上，本公司的产品完全达到了中国药典质量标准的要求。

避免了环境污染。本生产工艺的反应器为密闭体系，重量收率100％，不使用溶剂，无三废产生。

表1  项目预期达到的技术指标

按项目工艺生产的聚维酮碘的质量指标将达到中华人民共和国药典和欧美日等发达国家药典的标准。

四、技术水平

本项目的气-固法工艺为世界首创，其生产工艺具有很强的技术竞争力。

五、项目所处阶段

    本项目得到了厦门市科技局的重视和大力支持，进展非常顺利，本项目产品已经正式投产，目前形成年产375吨聚维酮碘的生产规模，产品不仅满足国内市场的需要，还出口美国、欧洲和东南亚。

六、市场状况及市场预测

本项目产品属于灭菌消毒产品，广泛应用于医药卫生、化妆品、餐饮业和动物养殖等领域，欧美发达国家早在上世纪70年代就广泛用其取代碘酒消毒剂，我国在卫生及动物养殖行业中也有使用。目前全球每年聚维酮碘原料的产量约2500吨，共有15家主要的生产企业。由于聚维酮碘的需求逐年上升，但碘作为一种难加工的资源性产品，存量有限，价格不断攀升，因此聚维酮碘的生产必然朝着在保证质量的前提下如何有效降低碘的消耗量，降低成本及保护环境方面发展。本公司的气-固法为世界首创，产品质量好，投资少，成本低，无环境污染问题，完全符合这一发展方向，且目前尚无企业拥有与本公司相似工艺，因此本公司生产工艺具有极大的竞争优势和较好的市场前景。

权威机构联合主要生产商进行的统计分析表明，目前全球每年聚维酮碘的消耗量超过2500吨，并将快速增长（市场分布及增长预计如表2）（增长预测采用趋势外推的方法）。

表2  聚维酮碘的市场状况

七、所需设备及投资估算

表3  生产设备情况

本项目所需的公用工程只需电力，所有设备总功率为 300 KW，用水量极少，无需蒸汽锅炉等设施。

本项目投资包括厂房（车间、实验室改装费）、仪器设备、实验材料费、科研业务费、试生产材料费等在内，投资总额约500万元。

八、受让方接产条件

     100m²的生产储运场所、50 m² 的检验检测场所，具备水、电供应条件。

九、效益分析

在本项目投产后，可达到年产375吨的生产规模，若再做成相关制剂产品，可实现年工业总产值6000万元，年工业增加值2900 万元，实现销售收入约4600万元，年净利润669 万元，年创汇264万元。

本项目投产后将在促进当地的经济建设，合理利用自然资源，保护环境等方面产生积极的影响。

·本项目采用的新工艺中所需要的碘单耗低，假设在聚维酮碘的生产中都采用本工艺，全球每年将节约用碘数百吨，节约成本数千万元。这对合理使用碘资源是非常有益的。

·本项目生产中无三废产生，不污染环境。传统工艺则产生大量的废气、废水，对环境污染严重，生产1吨聚维酮碘的污染治理成本约1万元。本项目的实施，将对环境保护起到积极效果。

·本项目产品聚维酮碘可广泛用于医疗卫生、日用及动物养殖等领域，其的成功及应用，可有效预防及控制流感、肝炎、口蹄疫、对虾白斑等烈性传染疾病的传播。据统计人类因传染疾病的影响，每年损失超过千亿美元，而养殖业因传染疾病的影响每年损失也高达数百亿美元，而这些损失都是可以通过预防措施而大幅度减少的。本项目将在保护人类健康，提高人类生活品质，促进养殖业健康发展等方面做出突出贡献。

十、技术转让费

    面议。