離子液體綠色低碳技術新突破 十萬噸級離子液體催化CO2合成碳酸酯成套裝置成功

                發布時間:2022-05-24

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                  近日,離子液體催化CO2合成碳酸酯綠色低碳成套新技術通過中國石油和化學工業聯合會組織的成果鑒定。該成果中科院過程工程所離子液體團隊聯合深圳新宙邦科技股份有限公司等單位合作開發,實現了離子液體催化劑-反應器-工藝過程的系統創新,經聯合攻關在廣東惠州大亞灣國家級石化區建成了10萬噸級離子液體催化CO2合成碳酸酯工業裝置。2021年3月至今已連續穩定運行14個月,碳酸酯(包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等)產品達到電級標準,乙二醇產品達到聚酯級標準,系統能耗降低37%,經濟效益好,減碳效果顯著,應用前景廣闊。

                  基于對離子液體Z鍵特性、離子微環境、微觀動力學及反應機制的長期研究積累,過程工程所離子液體團隊設計開發了正負離子協同強化的離子液體催化劑及其規?;苽浼夹g,突破了離子液體活性低、成本高、長周期運行穩定性差等難題;攻克了大型離子液體反應器氣液均勻分布、反應-傳遞高效匹配等關鍵技術,有效抑制副反應,實現了CO2與環氧乙烷的高效高選擇性轉化;研發了梯次轉化-降膜分離-閉路循環的反應新系統,實現了高活性環氧乙烷、強放熱反應過程的安全可控;開發了反應-分離耦合過程強化及能量梯級優化利用技術,大幅提高了單程轉化率,顯著降低系統能耗。

                  該成果的突出優勢是利用工業排放的CO2生產電子級碳酸酯聯產聚酯級乙二醇。利用高活性環氧乙烷誘導活化惰性CO2分子提升反應熱力學驅動力,通過正負離子協同介導降低過渡態活化能,實現了原子經濟性反應“固碳”,突破了CO2活化難的問題;通過聯產聚酯級乙二醇,進一步提高了成套裝置的經濟效益,解決了制約其大規模應用難題。

                  碳酸酯作為新興環保溶劑,可廣泛替代對環境和人類有毒有害的傳統溶劑,是鋰電池電解液的主要成分,對新能源汽車、儲能、電子信息等產業發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,可衍生系列產品及材料,如可替代光氣合成聚碳酸酯、異氰酸酯等,被譽為綠色化學化工的新基石。乙二醇生產聚酯、合成纖維、防凍液、醫藥的基礎原料,目前我國需求量2000多萬噸,對外依存度高達50%。新技術的大規模產業化及推廣應用,將有力促進低碳甚至負碳產業鏈的形成,同時為世界離子液體的應用發展提供了又一成功范例。新技術潛力大、效益好,在相關工業生產領域具有重要的示范作用。

                  

                  十萬噸級離子液體催化CO2合成碳酸酯工業裝置

                  (離子液體與低碳能源研究部)

                (責任編輯:李鵬飛)

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