記者24日從中國科學(xué)院過程工程研究所(中科院過程工程所)獲悉，該所研發(fā)的離子液體催化二氧化碳合成碳酸酯綠色低碳成套新技術(shù)近日通過中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的成果鑒定。這項成果實現(xiàn)離子液體催化劑-反應(yīng)器-工藝過程的系統(tǒng)創(chuàng)新，在廣東惠州建成10萬噸級離子液體催化二氧化碳合成碳酸酯工業(yè)裝置，自2021年3月至今已連續(xù)穩(wěn)定運行14個月。
該10萬噸級工業(yè)裝置生產(chǎn)的碳酸酯(包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等)產(chǎn)品達(dá)到電子級標(biāo)準(zhǔn)，乙二醇產(chǎn)品達(dá)到聚酯級標(biāo)準(zhǔn)。運行結(jié)果表明，離子液體催化二氧化碳合成碳酸酯綠色低碳成套新技術(shù)具有工藝先進(jìn)、流程短、能耗低、效益好等優(yōu)勢，應(yīng)用前景廣闊。
中科院過程工程所介紹說，這次通過鑒定的綠色低碳成套新技術(shù)主要成果包括四個方面：
一是通過調(diào)控正負(fù)離子相互作用及離子微環(huán)境，突破離子液體活性低、成本高、長周期運行穩(wěn)定性差等難題；二是攻克大型離子液體床反應(yīng)器氣液均勻分布、反應(yīng)-傳遞高效匹配等關(guān)鍵技術(shù)，有效抑制副反應(yīng)，實現(xiàn)二氧化碳與環(huán)氧乙烷的高效高選擇性轉(zhuǎn)化；三是研發(fā)成功梯次轉(zhuǎn)化-可控撤熱-降膜分離-閉路循環(huán)的反應(yīng)工藝系統(tǒng)，實現(xiàn)高活性環(huán)氧乙烷、強放熱反應(yīng)過程的安全可控；四是研發(fā)出反應(yīng)-分離耦合過程強化及能量梯級優(yōu)化利用技術(shù)，大幅提高單程轉(zhuǎn)化率，顯著降低系統(tǒng)能耗。
中科院過程工程所所長張鎖江院士表示，該所最新通過鑒定成果的突出優(yōu)勢是利用工業(yè)排放的二氧化碳生產(chǎn)電子級碳酸酯聯(lián)產(chǎn)聚酯級乙二醇。利用高活性環(huán)氧乙烷誘導(dǎo)活化惰性二氧化碳分子提升反應(yīng)熱力學(xué)驅(qū)動力，通過正負(fù)離子協(xié)同介導(dǎo)降低過渡態(tài)活化能，實現(xiàn)原子經(jīng)濟性反應(yīng)“固碳”，突破了二氧化碳活化難的問題；通過聯(lián)產(chǎn)聚酯級乙二醇，進(jìn)一步提高成套裝置的經(jīng)濟效益，解決了制約其大規(guī)模應(yīng)用的難題。
據(jù)了解，碳酸酯是鋰電池電解液的主要成分，對新能源汽車、儲能、電子信息等產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有不可或缺的價值。更為重要的是，碳酸酯作為一類平臺化合物，可衍生出系列產(chǎn)品及材料，如可替代光氣合成聚碳酸酯、異氰酸酯等，被譽為綠色化學(xué)化工的新基石。乙二醇是生產(chǎn)聚酯、合成纖維、防凍劑、醫(yī)藥等的基礎(chǔ)原料，目前中國需求量2000多萬噸，對外依存度高達(dá)50%。
離子液體催化二氧化碳合成碳酸酯綠色低碳成套新技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化及推廣應(yīng)用，將有力促進(jìn)低碳甚至負(fù)碳產(chǎn)業(yè)鏈的形成，同時為世界離子液體的應(yīng)用發(fā)展提供又一成功范例。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，該項新技術(shù)潛力大、效益好，在相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域具有重要示范作用。
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