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10月17日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所與中科柏易金（鄭州）新能源科技有限責(zé)任公司等合作開發(fā)的千噸級(jí)生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化制乙二醇中試技術(shù)通過了中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果評(píng)價(jià)。中國(guó)科學(xué)院院士何鳴元領(lǐng)銜的評(píng)價(jià)委員會(huì)認(rèn)為，該技術(shù)首創(chuàng)了生物質(zhì)糖一步催化轉(zhuǎn)化制乙二醇新路線，開發(fā)了千噸級(jí)生物質(zhì)糖制乙二醇成套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化高選擇性制乙二醇由基礎(chǔ)研究新發(fā)現(xiàn)到千噸級(jí)規(guī)模應(yīng)用的跨越，綜合技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。
鑒定意見顯示，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了以下三項(xiàng)創(chuàng)新：一是創(chuàng)制了鎢基催化劑體系，首創(chuàng)了生物質(zhì)糖原料一步法催化轉(zhuǎn)化高選擇性制乙二醇反應(yīng)新過程；二是設(shè)計(jì)了全混流連續(xù)攪拌式漿態(tài)床反應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了催化反應(yīng)體系的長(zhǎng)周期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；三是開發(fā)了生物基乙二醇產(chǎn)品精餾分離與精制工藝，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到聚合級(jí)要求，可滿足生物基聚酯的應(yīng)用需要。
該技術(shù)由中國(guó)科學(xué)院院士張濤帶領(lǐng)的大連化物所團(tuán)隊(duì)開發(fā)完成。2008年，該團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首創(chuàng)了纖維素直接催化轉(zhuǎn)化制乙二醇新反應(yīng)。此后，團(tuán)隊(duì)從催化基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)工業(yè)應(yīng)用兩個(gè)維度開展了系統(tǒng)研究，在低成本催化劑開發(fā)、反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)研究、原料拓展、過程放大等方面取得系列進(jìn)展。
2022年年初，采用該技術(shù)的千噸級(jí)生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化制乙二醇中試裝置在河南濮陽建成，并于同年6月首次投料，一次性打通工藝流程，獲得工業(yè)級(jí)生物質(zhì)乙二醇產(chǎn)品。2023年10月16日，該裝置通過了72小時(shí)現(xiàn)場(chǎng)考核�？己藬�(shù)據(jù)表明，采用該技術(shù)生產(chǎn)的乙二醇產(chǎn)物選擇性接近80%，產(chǎn)品分離純度達(dá)到99.9%，紫外透光率達(dá)到聚酯級(jí)乙二醇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
據(jù)該團(tuán)隊(duì)成員大連化物所鄭明遠(yuǎn)研究員介紹，該技術(shù)以秸稈糖等生物質(zhì)為原料，通過高選擇性催化劑體系和反應(yīng)系統(tǒng)，結(jié)合高效的產(chǎn)品分離工藝，生產(chǎn)出乙二醇產(chǎn)品。此外，千噸級(jí)中試裝置產(chǎn)出的生物質(zhì)乙二醇產(chǎn)品，已經(jīng)用于生產(chǎn)生物基滌綸、全生物基呋喃塑料、香精香料等。經(jīng)下游用戶合成聚酯進(jìn)行測(cè)試，品質(zhì)優(yōu)于煤炭基乙二醇，與石油基產(chǎn)品性能相當(dāng)。另外，該技術(shù)已獲得40余項(xiàng)授權(quán)發(fā)明專利，具有完善的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并獲得2022年遼寧省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。下一步，團(tuán)隊(duì)將重點(diǎn)進(jìn)行生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化制乙二醇技術(shù)萬噸級(jí)工業(yè)化裝置的相關(guān)工作。
乙二醇是重要的大宗能源化學(xué)品，每年全球消費(fèi)量超過3000萬噸，主要應(yīng)用于合成滌綸纖維、聚酯瓶片、防凍液、涂料、醫(yī)藥等領(lǐng)域。我國(guó)是乙二醇生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，每年的消費(fèi)量超過2000萬噸。但是，乙二醇主要以石油乙烯或煤炭為原料，存在原料不可再生、二氧化碳排放量大、能耗高等缺點(diǎn)，急需發(fā)展綠色乙二醇生產(chǎn)技術(shù)。
專家觀點(diǎn)：
中國(guó)科學(xué)院院士何鳴元：這一技術(shù)中試成功是非常令人興奮的。乙二醇是大宗化學(xué)品，現(xiàn)有工藝多為石油裂解制乙二醇和煤制乙二醇，而這些化石燃料都是不可再生的。業(yè)內(nèi)對(duì)生物質(zhì)制乙二醇也多有研究，但反應(yīng)復(fù)雜、工藝流程也較長(zhǎng)。大連化物所開發(fā)的生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化工藝，整個(gè)工藝過程路線短、只需要一步反應(yīng)就可制得，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于現(xiàn)有的生物乙醇—生物乙烯—生物基乙二醇技術(shù)路線。此外，該工藝路線的反應(yīng)條件也很溫和、產(chǎn)物收率接近80%，原子經(jīng)濟(jì)性很高，屬于綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)路線，對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)頗為有益。
萬凱新材料股份有限公司研究院執(zhí)行院長(zhǎng)楊利平：乙二醇和日常生活非常相關(guān)，在衣服、礦泉水瓶、汽車座椅等衣食住行各領(lǐng)域都有應(yīng)用。乙二醇的表觀消費(fèi)量大，生產(chǎn)難度大，產(chǎn)品指標(biāo)要求高，產(chǎn)品純度和透光率都有嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。大連化物所開發(fā)的生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化制乙二醇技術(shù)意義非常重大。作為下游應(yīng)用企業(yè)，非常期待生物基乙二醇技術(shù)的發(fā)展，期待該技術(shù)早日實(shí)現(xiàn)萬噸級(jí)放大。
新鳳鳴集團(tuán)股份有限公司副總裁趙春財(cái)：目前乙二醇都是來自石油基和煤基乙二醇，生物基乙二醇是我們重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。大連化物所開發(fā)的生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化制乙二醇技術(shù)有望為乙二醇產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)、生物基聚酯生產(chǎn)提供重要的技術(shù)解決方案，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)“雙碳”目標(biāo)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 |