《大连化物所“生物质催化转化制乙二醇技术”中试成功!》

  • 来源专题:绿色化工
  • 编译者: 武春亮
  • 发布时间:2024-10-22
  • 10月17日,中国科学院大连化学物理研究所张涛院士、郑明远研究员、王爱琴研究员团队,与中科柏易金(郑州)新能源科技有限责任公司等合作开发的“千吨级生物质催化转化制乙二醇中试技术”通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果评价。 评价委员会认为,该技术首创了生物质糖一步催化转化制乙二醇新路线,开发了千吨级生物质糖制乙二醇成套技术,实现了生物质催化转化高选择性制乙二醇由基础研究新发现到千吨级规模应用的跨越,综合技术水平达到国际领先水平,一致同意通过科技成果评价。 乙二醇是重要的大宗能源化学品,每年全世界消费量超过3000万吨,主要应用于合成涤纶纤维、聚酯瓶片、防冻液、涂料、医药等领域。我国是乙二醇生产和消费大国,每年的消费量超过2000万吨。但是,乙二醇主要以石油乙烯或煤炭为原料,存在原料不可再生、二氧化碳排放量大、能耗高等缺点,亟待发展绿色乙二醇生产技术。 2008年,大连化物所张涛团队在国际上首创了纤维素直接催化转化制乙二醇新反应,为生物基乙二醇的生产提供了新途径。此后,团队从催化基础科学和技术工业应用两个维度开展了持续系统的研究工作,在低成本催化剂开发、反应机理和动力学研究、原料拓展、过程放大等方面取得系列进展。 2019年,团队与中科柏易金公司等合作开展“千吨级生物质催化转化制乙二醇中试项目”。 2022年,在河南濮阳建成了国际首套千吨级生物质催化转化制乙二醇装置,并于6月首次投料,一次性打通了工艺流程,获得了工业级的生物质乙二醇产品。 2023年,在项目团队对装置流程进行了技改升级后,完成72小时现场考核,结果表明,乙二醇产物选择性接近80%,产品分离纯度达到99.9%,紫外透光率达到聚酯级乙二醇国家标准。 装置运行数据表明,该技术路线的技术经济性优于现有的生物乙醇-生物乙烯-生物基乙二醇技术路线。同时,出产的生物质乙二醇产品经用户合成聚酯测试,品质优于煤炭基乙二醇。该中试运行结果为生物质催化转化制乙二醇技术的万吨级工业应用奠定了基础。 千吨级生物质催化转化制乙二醇中试技术利用秸秆糖等生物质为原料,通过高选择性催化剂体系和反应系统,结合高效的产品分离工艺,生产出乙二醇产品。整个工艺过程路线短、条件温和、原子经济性高,属于绿色低碳循环经济路线。该技术已获得40余项授权发明专利,具有完善的自主知识产权,并获得2022年辽宁省自然科学一等奖。生物质乙二醇作为生物基聚酯材料不可替代的合成原料,发展前景广阔,该技术生产出的乙二醇产品已经推向市场,用于生产生物基涤纶(PET)、全生物基呋喃塑料(PEF)、香精香料等。千吨级生物质催化转化制乙二醇中试技术有望为乙二醇产业链升级、生物基聚酯生产、我国绿色化工提供重要的技术解决方案,对实现我国“双碳”目标和经济可持续发展具有重要意义。

    来源:流程工业

  • 原文来源:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3MTU0NzEyMA==&mid=2650345619&idx=5&sn=5379e15f0baf600b35f8224453da395d&chksm=86014b8f4bf32ab380571412fc112e598ad0e0792ef99a11ead4eb96de7c246b3e0f20886136#rd
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    • 17日,由中国科学院大连化学物理研究所、中科柏易金(郑州)新能源科技有限责任公司等单位合作开发的千吨级生物质催化转化制乙二醇中试技术,成功通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果评价。 评价委员会认为,该技术首创了生物质糖一步催化转化制乙二醇新路线,开发了千吨级生物质糖制乙二醇成套技术,实现了生物质催化转化高选择性制乙二醇由基础研究新发现到千吨级规模应用的跨越,综合技术水平达到国际领先水平,一致同意通过科技成果评价。 乙二醇是重要的大宗能源化学品,每年全世界消费量超过3000万吨,主要应用于合成涤纶纤维、聚酯瓶片、防冻液、涂料、医药等领域。 2019年,科研团队着手开展“千吨级生物质催化转化制乙二醇中试项目”,于2022年初在河南濮阳建成了国际首套千吨级生物质催化转化制乙二醇装置,并于同年6月首次投料,一次性打通了工艺流程,获得了工业级的生物质乙二醇产品。 随后,项目团队对装置流程进行了技改升级,于2023年10月16日完成72小时现场考核。结果表明,乙二醇产物选择性接近80%,产品分离纯度达到99.9%,紫外透光率达到聚酯级乙二醇国家标准。该中试运行结果为生物质催化转化制乙二醇技术的万吨级工业应用奠定了基础。
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    •   近日,我所航天催化与新材料中心的王爱琴研究员、张涛院士团队在长期从事单原子催化剂和生物质转化研究基础上,首次将高金属载量的Ni-N-C单原子催化剂应用于生物质转化反应中并取得重要进展。相关工作以通讯形式发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上,并被选为热点文章(Hot paper)。   生物质作为一种可再生碳资源,将其转化为多元醇、芳烃、烷烃等高附加值化学品具有重要意义。Ni基催化剂在生物质的加氢、加氢裂解和加氢脱氧等反应中已被证明具有高催化活性。然而,在生物质转化的反应介质中(强酸、高温、水热),大部分Ni基催化剂并不能够稳定存在,这主要是由于低价态Ni0/Niδ+催化活性物种在酸溶液中发生溶解、流失以及聚集长大等过程,从而导致催化剂的失活。该缺点也成为了限制Ni基催化剂应用于生物质转化反应中巨大的障碍。因此,急需发展一种新型耐酸稳定的Ni基催化剂并用于生物质加氢领域。   近来,M-N-C单原子 (M通常指Fe/Co/Ni等过渡金属) 在ORR、HER、CO2电还原等电化学反应以及有机合成中表现出优异性能。得益于过渡金属M与杂原子N之间的强配位作用,M-N-C单原子催化剂有望抵抗住酸流失和热聚集。此前,该研究团队已经合成出单原子分散的Co-N-C催化剂和Fe-N-C催化剂(J. Am. Chem. Soc., Chem. Sci.),经过酸刻蚀处理后的Co/Fe单原子在还原反应和氧化反应中表现出非常优异的稳定性。在此基础上,近日,该团队又发展了金属载量高达7.5wt%的Ni-N-C单原子催化剂,并应用于纤维素转化制备多元醇 (乙二醇和羟基丙酮)反应。对比活性炭负载的镍纳米颗粒催化剂 (Ni/AC),Ni-N-C单原子催化剂在245°C、6MPa的H2氛围、强酸和高温水热的苛刻条件下,表现出很好的耐久性,催化剂可循环7次以上且未见明显的活性降低和单原子聚集长大。通过深入表征,成功解析出Ni-N-C单原子催化剂的活性中心为(Ni-N4)┅N构型,并通过与清华大学的李隽教授合作,借助理论计算与对照实验,揭示了H2分子是通过在Ni2+(路易斯酸位)和近邻未配位的吡啶态N原子 (路易斯碱位) 组成的FLPs(受阻路易斯酸碱对)位点上以异裂方式解离活化的。   上述研究工作得到国家自然科学基金委、科技部、中国科学院战略性先导科技专项和教育部能源材料化学协同创新中心的资助。