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中科院团队研发绿色低碳成套新技术实现十万吨级工业装置运行
2022年05月25日•新闻资讯

图为十万吨级离子液体床催化二氧化碳合成碳酸酯工业装置。 中科院过程工程所 供图  

中新网北京5月24日电 (记者 孙自法)记者24日从中国科学院过程工程研究所(中科院过程工程所)获悉,该所研发的离子液体催化二氧化碳合成碳酸酯绿色低碳成套新技术近日通过中国石油和化学工业联合会组织的成果鉴定。这项成果实现离子液体催化剂-反应器-工艺过程的系统创新,在广东惠州建成10万吨级离子液体催化二氧化碳合成碳酸酯工业装置,自2021年3月至今已连续稳定运行14个月。

该10万吨级工业装置生产的碳酸酯(包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等)产品达到电子级标准,乙二醇产品达到聚酯级标准。运行结果表明,离子液体催化二氧化碳合成碳酸酯绿色低碳成套新技术具有工艺先进、流程短、能耗低、效益好等优势,应用前景广阔。

中科院过程工程所介绍说,这次通过鉴定的绿色低碳成套新技术主要成果包括四个方面:

一是通过调控正负离子相互作用及离子微环境,突破离子液体活性低、成本高、长周期运行稳定性差等难题;二是攻克大型离子液体床反应器气液均匀分布、反应-传递高效匹配等关键技术,有效抑制副反应,实现二氧化碳与环氧乙烷的高效高选择性转化;三是研发成功梯次转化-可控撤热-降膜分离-闭路循环的反应工艺系统,实现高活性环氧乙烷、强放热反应过程的安全可控;四是研发出反应-分离耦合过程强化及能量梯级优化利用技术,大幅提高单程转化率,显著降低系统能耗。

中科院过程工程所所长张锁江院士表示,该所最新通过鉴定成果的突出优势是利用工业排放的二氧化碳生产电子级碳酸酯联产聚酯级乙二醇。利用高活性环氧乙烷诱导活化惰性二氧化碳分子提升反应热力学驱动力,通过正负离子协同介导降低过渡态活化能,实现原子经济性反应“固碳”,突破了二氧化碳活化难的问题;通过联产聚酯级乙二醇,进一步提高成套装置的经济效益,解决了制约其大规模应用的难题。

据了解,碳酸酯是锂电池电解液的主要成分,对新能源汽车、储能、电子信息等产业发展具有不可或缺的价值。更为重要的是,碳酸酯作为一类平台化合物,可衍生出系列产品及材料,如可替代光气合成聚碳酸酯、异氰酸酯等,被誉为绿色化学化工的新基石。乙二醇是生产聚酯、合成纤维、防冻剂、医药等的基础原料,目前中国需求量2000多万吨,对外依存度高达50%。

离子液体催化二氧化碳合成碳酸酯绿色低碳成套新技术的大规模产业化及推广应用,将有力促进低碳甚至负碳产业链的形成,同时为世界离子液体的应用发展提供又一成功范例。业内专家认为,该项新技术潜力大、效益好,在相关工业生产领域具有重要示范作用。

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