丁奎岭实现在温和条件将二氧化碳作为“碳资源”——全球首套千吨级CO2资源化利用合成“万能溶剂”DMF中试装置建成

全球首套千吨级CO2资源化利用合成“万能溶剂”DMF中试装置

 

中科院院士、金属有机化学国家重点实验室丁奎岭领衔团队研究创新的二氧化碳催化转化新方法——从CO2到“万能溶剂”DMF新路径获得重大突破。8月6日，“CO2资源化利用合成DMF成套技术、工艺和装备”项目在北京通过了由何鸣元、周其林、席振峰院士等组成的专家委员会的科技成果鉴定。专家一致认为“该成果属国际首创，整体技术居国际领先水平”。

 

“这个项目实施建成，将是世界上第一个从二氧化碳原料到DMF的工业化过程。”中科院院士、中科院上海有机化学研究所所长唐勇告诉《中国科学报》，作为有机化学家，丁奎岭长期关注二氧化碳温室气体资源化利用问题，基于多年来在催化氢化方面的研究积累，通过发展新型金属有机催化剂，实现了在温和条件下将二氧化碳作为“碳资源”，化学转化制备出甲醇、DMF等常用化工原料，为二氧化碳的资源化利用提供了“绿色化学”解决方案，改变了以“煤气”一氧化碳作为原料的传统途径。

 

该技术由中科院上海有机化学研究所、上海中科绿碳化工科技有限公司和山东潍焦控股集团有限公司联合攻关完成。新工艺以CO2、氢气和二甲胺为原料，研究人员开发了CO2催化转化合成DMF的新催化剂体系、成套新技术和新装备，建成了1000吨/年的中试装置，装置已经稳定运行1200多个小时。经过中国石化联合会组织的72小时考核结果表明：运行稳定，产品纯度高于99.5%，选择性大于99.97%，单程转化率高于59%，吨产品消耗催化剂低于0.65克、二甲胺640.42千克、氢气320.1标方、二氧化碳331.7标方。

 

据悉，该项目催化反应体系和催化剂体系具有原创性。研究人员通过催化机制的研究和催化剂的分子设计，突破了均相催化剂选择性、活性和稳定性难以兼优的限制，变革了以一氧化碳为原料的传统工艺。核心技术已申请国际专利并进入美国、欧洲和日本。

 

专家认为，该项目反应器设计与关键装备具有创新性。根据催化反应的“两快一慢”过程和串级特点，创新性地提出了喷射与鼓泡耦合的反应器设计思想，研制了新型均相催化反应器核心设备；针对两个放热快反应的特点，开发了高精度温控系统；集成了脱轻、脱水、精制以及安全管控等单元和系统，实现了工艺和装置灵活控制、安全平稳运行。

 

同时，该技术工艺路线合理、高效。新工艺反应条件温和，过程绿色环保。能效高，转化效率达53.8%；吨产品综合能耗0.3064吨标煤、吨产品废气排放6.67标方，无固废产生，可实现废水零排放。

 

鉴定委员会认为，全球首套千吨级中试装置的建成，为CO2资源化利用开辟了新途径，与目前以CO为原料的工业化技术相比，新路线工艺原料成本更低且来源丰富，三废排放大幅减少；由于新工艺使用CO2和氢气为原料，对于富余氢气和CO2的行业与企业，不仅可以产生显著的经济效益，还将同时减少CO2排放，增加一种延长产业链和提高竞争力的选项。

 

山东潍焦控股集团有限公司董事长刘良玉表示，将加快推进这一新技术的工业化示范装置建设。