乙烯多相氫甲?;捌浼託渲普脊I裝置開車成功

  近日,采用我所丁云杰研究員、嚴麗研究員團隊自主研發的乙烯多相氫甲?;捌浼託浼夹g生產正丙醇工業化裝置,在寧波巨化新材料有限公司全流程一次開車成功,產品丙醛和正丙醇的質量均達到國際優級品標準,正丙醇中酸含量只有2~3ppm,遠低于美國材料實驗協會的標準規定(正丙醇中酸含量小于30ppm)。該技術的核心催化劑采用具有原始創新性的多相單原子催化劑,解決了80多年來均相催化多相化一直沒有解決的配體和活性金屬組分流失等難題。該裝置采用徑向固定床反應工藝進行氫甲?;磻?,不僅實現了無溶劑工業化生產,而且實現了催化劑核心技術和工藝關鍵技術的有機集成,解決了如何有效利用大量低品位反應熱的難題。

  單原子催化的概念由我所張濤院士等于2011年率先提出。此次首套單原子催化劑乙烯多相氫甲?;I裝置的成功運行,不光為單原子催化劑的廣泛工業應用提供了范例,也進一步豐富了單原子催化理論。

  烯烴氫甲?;磻菍⑾N、氫氣和一氧化碳轉化為醛類化合物的反應,該過程的原材料利用率接近100%,在優化利用資源方面具有重要意義。醛可以進一步轉化成為醇、酸和酯等化學品,而這些化學品是洗滌劑、增塑劑、表面活性劑或醫藥和香料等高附加值精細化學品的主要原料。目前,全球每年單是通過烯烴氫甲?;捌浼託浼夹g生產的醛和醇的總產能已經達到了2400萬噸左右,其中丙烯氫甲?;a丁辛醇的產量就已經達到1600萬噸左右,其中我國的消費量就達500萬噸的規模。但是,均相烯烴氫甲?;呋^程中存在諸如催化劑與產物分離困難、貴金屬和配體的流失、大量低品位反應熱沒能得到有效利用和大量使用溶劑等問題。

  針對均相氫甲?;I生產過程中的上述問題,丁云杰研究團隊多年來致力于研究氫甲?;啻呋嘞嗷夹g,成功研發了在負載金屬納米晶粒上通過有機配體的修飾來原位生成均相催化活性位點的多相催化技術,但該技術存在貴金屬利用率較低的問題。2012年,丁云杰、嚴麗研究團隊從分子水平上設計并合成出乙烯基官能團化的含磷或氮原子的有機配體單體,制備出以高度裸露的磷或氮原子的骨架為結構單元、具有大比表面積、多級孔結構特點的有機聚合物材料,此類聚合物材料具有載體和配體的雙重功能,與氫甲?;钚越饘賳卧樱ㄣ櫤外掚x子)形成具有多重配位結構和高穩定性的單原子催化劑。2017年乙烯多相氫甲?;票?正丙醇中試技術通過了中國石油和化學工業聯合會組織的技術鑒定。2018年底,5萬噸/年乙烯氫甲?;苽浔?正丙醇工業裝置開始建設,2020年8月27日一次投產成功。

  乙烯多相氫甲?;捌浼託渖a正丙醇工業裝置是由我所提供核心技術、上海寰球工程有限公司設計、寧波巨化新材料有限公司投資進行建設的。與國內外現有烯烴氫甲?;夹g相比較,采用單原子催化劑的烯烴多相氫甲?;募夹g具有以下的技術優勢:(1)催化劑活性貴金屬流失量可以忽略不計;(2)催化劑與反應體系幾乎無分離成本;(3)無溶劑化過程;(4)氫甲?;磻写罅康牡推肺粺崃康玫搅烁咝Ю?。

  該項目得到了中國科學院戰略性先導科技專項(A類)“變革性潔凈能源關鍵技術與示范”、中國科學院戰略性先導科技專項(B類)“能源化學轉化的本質與調控”和大連化物所—青島能源所融合基金的資金支持。(文/圖 嚴麗)

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