新技术将二氧化碳变高值化“宝贝”

  • 时间:
  • 浏览:1

调查什么的什么的问题 加载中,请稍候。

若长时间无响应,请刷新本页面

  提及二氧化碳 (CO2),一般让当我们 认为它如同废柴,不仅没多大用处,还是破坏气候、意味着全球变暖的罪魁祸首之一。迄今科研人员想了要是我妙招对付它,将其囚禁(固化封存)、打进水牢(钻入海底)等。然而,在中国科学院过程工程研究所研究员张香平眼里,CO2曾经上好的原材料,价廉、易得。十几年来,她所在的离子二氧化碳 团队,在张锁江院士的带领下,一个劲琢磨怎么高效转化利用CO2,让其变废为宝。

  对付固执家伙,派活跃分子当“说客”

  CO2利用是全球重大战略什么的什么的问题 。欧盟2016年6月启动计划将CO2利用作为重大研究方向;日本制定了CO2利用规划路线图;我国国家发改委、能源局在《行动计划》中将其列为重点攻关任务。或者,但是CO2分子地处不易活化、反应路径冗杂、产品选者性低等什么的什么的问题 ,其活化转化已成为国际公认的科学什么的什么的问题 之一。

  “CO2是空气中常见的化合物,将其转化利用虽然易事。让当我们 知道,CO2分子是由另4个 氧原子与另4个 碳原子通过稳固的双键连接而成,要想一下子‘敲’开它们之间紧密链接的碳氧双键,将其还原成氧和碳,是相当费劲的。”张香平在接受科技日报记者采访时说。

  张香平进一步解释道,CO2直接进行断键活化,必须在高温、高压下都还能不能进行,但过必须找到一点的活跃分子去当“说客”,比如环氧化合物,则必须诱导CO2的活化,使其转化更加容易。除此之外,还必须增加另4个 “媒介”,即至少的催化剂,有有助于CO2高效转化。

  十年来,经过不知有几个次的实验摸索,研究团队逐渐找到不辱使命的得力“干将”——多活性位点协同作用的离子二氧化碳 催化剂,其不仅可活化CO2双键,还可让与之反应的环氧乙烷(EO)变得活跃而更加容易开环,曾经CO2和EO在同去,即可地处反应合成重要的化工原料碳酸乙烯酯等。

  张香平指出,进一步通过化学键链负载,团队成功地制备出了固载化离子二氧化碳 催化剂,出理 了采用均相催化剂易于流失失活、催化剂回收困难和能耗高、影响产品质量等什么的什么的问题 。

  妙招迭出,为高效利用提升价值

  既已开发出高效催化剂,还必须与之匹配的反应器,提供适宜地处反应的场所。

  张香平介绍说:“遵从反应—流动—传递耦合规律,团队优化了反应器内构件,实现流场/温度场均匀分布,创新开发出万吨级固载离子二氧化碳 气液固三相列管式反应器,而反应期间快速释放的热量能尽快从体系排出,使反应器不超温,实现安全操作。”

  在此基础上,研究团队采取醇解反应—变压共沸精馏耦合过程强化技术,实现全系统热网络优化集成,大幅降低能耗、显著提高经济性、减少了设备投资。

  “在工艺上,还必须设计另4个 全流程将整个反应和分离过程串起来,都还能不能从原料得到最终的合格产品。”张香平告诉记者,“让当我们 对整个过程进行物质和能量的优化集成,在能耗、速率单位单位 、经济性、产品质量等方面都得以大大提升,满足企业和市场的需求。”

  据介绍,在国家重点研发计划“煤炭无尘室高效利用和新型节能技术”重点专项支持下,自2018年5月以来,由中科院过程工程研究所牵头的“CO2高效合成重要化学品新技术”项目,在CO2羰基化反应中设计合成了具有多活性位点的功能离子二氧化碳 催化剂,实现温和条件下CO2的高效转化,同去,制备了满足工业需求的羰基化催化剂,建设了连续反应装置;针对碳酸乙烯酯醇解反应,开发高活性、低成本催化剂,建成10吨/年的醇解连续装置,建立了万吨级工业试验装置。

  开辟新路径,合成多元重要化学品

  CO2捕集、利用与封存(CCUS)技术,是我国煤炭实现低碳排放的主要途径之一,而对整理到的CO2进行高值化利用,不仅可减少碳排放、缓解温室效应,还能产生显著的社会经济价值。

  经过多年不懈地努力,通过催化剂原始创新、反应器底部形态优化及系统的集成创新,中科院过程工程所离子二氧化碳 团队开发出以CO2与高能物质环氧乙烷为原料合成碳酸乙烯酯,再分别经醇解生产碳酸二甲酯联产乙二醇高值化利用的新路线,形成了CO2温和转化的全原子利用新技术。

  犹如点石成金,由CO2生发的产品可谓个个是高值化的“宝贝”,具有广泛的应用领域和可观的市场前景,迎刃但是利用后地处经济效益差等什么的什么的问题 。

  张香平介绍说,在多元化的产品中,碳酸二甲酯主要用于合成重要有机化工的上方体,被誉为21世纪绿色化学的“新基石”,可广泛用于羰基化、甲基化、甲氧基化和羰基甲基化、聚碳等有机合成反应,近年来,随着动力锂电池和聚碳等相关行业的快速发展,对碳酸二甲酯的需求持续快速增长,我国预计2020年需求量300万吨,20300年超千万吨;乙二醇是合成聚酯纤维和树脂的原料,我国年需求量大于1300万吨,而对外依存度大于300%。

  业内人士认为,与CO2直接转化合成化学品的反应路线相比,这项技术具有反应条件温和、原子经济性好、产业化前景广阔等显著优势。项目的实施,有有助于于我国抢占CO2利用技术的国际制高点,出理 和突破我国煤炭无尘室高效利用的瓶颈什么的什么的问题 ,为CO2的高值化利用开拓出新路径,具有重要的战略意义。(记者 华 凌)

[ 责编:赵宇豪 ]

阅读剩余全文(