由于CO2在熱力學(xué)上是比較惰性的分子,實(shí)現(xiàn)CO2的活化和高選擇性的轉(zhuǎn)化存在較大的困難和挑戰(zhàn)。亞化咨詢研究表明,隨著科研機(jī)構(gòu)不斷取得技術(shù)突破,2017年CO2已可以生產(chǎn)烯烴,汽油,甲醇,合成氣和可降解塑料。

甲醇
甲醇是煤化工的重要產(chǎn)品,既可作為燃料(甲醇摻混汽油,MTG),也是化工原料(MTO,MTA等)。以二氧化碳為原料生產(chǎn)甲醇是一個(gè)具有吸引力的選擇,國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)展了一系列技術(shù)研發(fā)與工業(yè)化示范。
中科院上海高等研究院與上海華誼集團(tuán)于2016年合作完成了10-30萬(wàn)噸/年二氧化碳甲醇技術(shù)工藝包的編制,并通過(guò)了專家組鑒定,具備了實(shí)施規(guī)模商業(yè)示范應(yīng)用的條件。
2017年10月消息,中科院大連化物所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室汪集杰博士、李燦院士等發(fā)展了一種雙金屬固溶體氧化物催化劑,實(shí)現(xiàn)了二氧化碳(CO2)高選擇性高穩(wěn)定性加氫合成甲醇,催化劑反應(yīng)連續(xù)運(yùn)行500小時(shí)無(wú)失活現(xiàn)象,還具有極好的耐燒結(jié)穩(wěn)定性和一定的抗硫能力,表現(xiàn)出了良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
汽油
2017年CO2加氫制汽油取得實(shí)驗(yàn)室研究成功。
2017年5月,《自然·通訊》(Nature Commun.)雜志刊登了二氧化碳加氫催化轉(zhuǎn)化制汽油一文,研究成果來(lái)自中科院大連化物所碳資源小分子與氫能利用創(chuàng)新特區(qū)研究組孫劍、葛慶杰研究員團(tuán)隊(duì),該團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)的新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復(fù)合催化劑,首次實(shí)現(xiàn)了二氧化碳直接加氫制取高辛烷值汽油。
2017年6月,中科院低碳轉(zhuǎn)化科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室暨上海高研院-上?萍即髮W(xué)低碳能源聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室研究成果在《自然-化學(xué)》(Nature Chemistry)雜志上在線發(fā)表,采用氧化銦/分子篩(In2O3/HZSM-5)雙功能催化劑,實(shí)現(xiàn)了CO2加氫一步轉(zhuǎn)化高選擇性得到液體燃料。研發(fā)團(tuán)隊(duì)已完成了催化劑制備放大,并得到高機(jī)械強(qiáng)度的工業(yè)尺寸顆粒催化劑,在工業(yè)條件下,該催化劑體系具備了示范應(yīng)用的條件。
烯烴
2017年11月消息,中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦團(tuán)隊(duì)在CO2催化加氫制備低碳烯烴方面取得新進(jìn)展:實(shí)現(xiàn)串聯(lián)式催化劑體系上直接將CO2高選擇性的轉(zhuǎn)化為低碳烯烴。該研究構(gòu)建了ZnZrO固溶體氧化物/Zn改性SAPO分子篩串聯(lián)催化劑,催化劑(ZnZrO/SAPO)在接近工業(yè)生產(chǎn)的反應(yīng)條件下,烴類中低碳烯烴的選擇性可達(dá)到80-90%,且具有較好的穩(wěn)定性和抗硫中毒性能。
合成氣
2017年8月消息,中科院上海高等研究院、山西潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司和荷蘭殼牌石油工業(yè)公司聯(lián)合啟動(dòng)的甲烷二氧化碳重整項(xiàng)目,建成了國(guó)際首套萬(wàn)Nm3/h級(jí)規(guī)模甲烷二氧化碳自熱重整制合成氣工業(yè)側(cè)線裝置并穩(wěn)定運(yùn)行。
甲烷二氧化碳自熱重整制合成氣裝置在山西潞安集團(tuán)煤制油基地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行,即在前期試運(yùn)行和系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,2017年6月21日該裝置啟動(dòng)全系統(tǒng)運(yùn)行并于7月10日實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷生產(chǎn),8月2日完成了中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。截止8月中旬,該裝置已穩(wěn)定運(yùn)行1000小時(shí)以上,日產(chǎn)低H2/CO摩爾比產(chǎn)品氣高達(dá)20多Nm3,日轉(zhuǎn)化利用CO2高達(dá)60噸。
二氧化碳基可降解塑料
二氧化碳降解塑料屬完全生物降解塑料類,可在自然環(huán)境中完全降解,具有良好的透明性、可降解性、高阻隔性(隔氧性)、生物兼容性等特性。可降解塑料主要應(yīng)用于包裝、纖維、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域。2016年中國(guó)可降解塑料需求為100萬(wàn)噸,未來(lái)幾年隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保要求的不斷提高,行業(yè)需求量還將繼續(xù)增長(zhǎng),預(yù)計(jì)到2020年將超200萬(wàn)噸。
早在2004年中國(guó)二氧化碳聚合物就已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),但規(guī)模均在千噸級(jí)左右,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,生產(chǎn)成本降低,中國(guó)二氧化碳基聚合物產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已突破十萬(wàn)噸級(jí),目前南陽(yáng)中聚天冠低碳科技有限公司10萬(wàn)噸/年二氧化碳制全降解塑料項(xiàng)目正在建設(shè)中;博大東方新型化工(吉林)有限公司30萬(wàn)噸/年二氧化碳基生物降解塑料項(xiàng)目采用中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所聚碳酸烯丙酯(PPC)生物降解塑料第三代合成技術(shù),以生產(chǎn)高分子二氧化碳基生物降解地膜為主,項(xiàng)目已于2017年4月舉行奠基儀式。
甲醇是煤化工的重要產(chǎn)品,既可作為燃料(甲醇摻混汽油,MTG),也是化工原料(MTO,MTA等)。以二氧化碳為原料生產(chǎn)甲醇是一個(gè)具有吸引力的選擇,國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)展了一系列技術(shù)研發(fā)與工業(yè)化示范。
中科院上海高等研究院與上海華誼集團(tuán)于2016年合作完成了10-30萬(wàn)噸/年二氧化碳甲醇技術(shù)工藝包的編制,并通過(guò)了專家組鑒定,具備了實(shí)施規(guī)模商業(yè)示范應(yīng)用的條件。
2017年10月消息,中科院大連化物所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室汪集杰博士、李燦院士等發(fā)展了一種雙金屬固溶體氧化物催化劑,實(shí)現(xiàn)了二氧化碳(CO2)高選擇性高穩(wěn)定性加氫合成甲醇,催化劑反應(yīng)連續(xù)運(yùn)行500小時(shí)無(wú)失活現(xiàn)象,還具有極好的耐燒結(jié)穩(wěn)定性和一定的抗硫能力,表現(xiàn)出了良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
汽油
2017年CO2加氫制汽油取得實(shí)驗(yàn)室研究成功。
2017年5月,《自然·通訊》(Nature Commun.)雜志刊登了二氧化碳加氫催化轉(zhuǎn)化制汽油一文,研究成果來(lái)自中科院大連化物所碳資源小分子與氫能利用創(chuàng)新特區(qū)研究組孫劍、葛慶杰研究員團(tuán)隊(duì),該團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)的新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復(fù)合催化劑,首次實(shí)現(xiàn)了二氧化碳直接加氫制取高辛烷值汽油。
2017年6月,中科院低碳轉(zhuǎn)化科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室暨上海高研院-上?萍即髮W(xué)低碳能源聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室研究成果在《自然-化學(xué)》(Nature Chemistry)雜志上在線發(fā)表,采用氧化銦/分子篩(In2O3/HZSM-5)雙功能催化劑,實(shí)現(xiàn)了CO2加氫一步轉(zhuǎn)化高選擇性得到液體燃料。研發(fā)團(tuán)隊(duì)已完成了催化劑制備放大,并得到高機(jī)械強(qiáng)度的工業(yè)尺寸顆粒催化劑,在工業(yè)條件下,該催化劑體系具備了示范應(yīng)用的條件。
烯烴
2017年11月消息,中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦團(tuán)隊(duì)在CO2催化加氫制備低碳烯烴方面取得新進(jìn)展:實(shí)現(xiàn)串聯(lián)式催化劑體系上直接將CO2高選擇性的轉(zhuǎn)化為低碳烯烴。該研究構(gòu)建了ZnZrO固溶體氧化物/Zn改性SAPO分子篩串聯(lián)催化劑,催化劑(ZnZrO/SAPO)在接近工業(yè)生產(chǎn)的反應(yīng)條件下,烴類中低碳烯烴的選擇性可達(dá)到80-90%,且具有較好的穩(wěn)定性和抗硫中毒性能。
合成氣
2017年8月消息,中科院上海高等研究院、山西潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司和荷蘭殼牌石油工業(yè)公司聯(lián)合啟動(dòng)的甲烷二氧化碳重整項(xiàng)目,建成了國(guó)際首套萬(wàn)Nm3/h級(jí)規(guī)模甲烷二氧化碳自熱重整制合成氣工業(yè)側(cè)線裝置并穩(wěn)定運(yùn)行。
甲烷二氧化碳自熱重整制合成氣裝置在山西潞安集團(tuán)煤制油基地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行,即在前期試運(yùn)行和系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,2017年6月21日該裝置啟動(dòng)全系統(tǒng)運(yùn)行并于7月10日實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷生產(chǎn),8月2日完成了中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。截止8月中旬,該裝置已穩(wěn)定運(yùn)行1000小時(shí)以上,日產(chǎn)低H2/CO摩爾比產(chǎn)品氣高達(dá)20多Nm3,日轉(zhuǎn)化利用CO2高達(dá)60噸。
二氧化碳基可降解塑料
二氧化碳降解塑料屬完全生物降解塑料類,可在自然環(huán)境中完全降解,具有良好的透明性、可降解性、高阻隔性(隔氧性)、生物兼容性等特性。可降解塑料主要應(yīng)用于包裝、纖維、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域。2016年中國(guó)可降解塑料需求為100萬(wàn)噸,未來(lái)幾年隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保要求的不斷提高,行業(yè)需求量還將繼續(xù)增長(zhǎng),預(yù)計(jì)到2020年將超200萬(wàn)噸。
早在2004年中國(guó)二氧化碳聚合物就已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),但規(guī)模均在千噸級(jí)左右,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,生產(chǎn)成本降低,中國(guó)二氧化碳基聚合物產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已突破十萬(wàn)噸級(jí),目前南陽(yáng)中聚天冠低碳科技有限公司10萬(wàn)噸/年二氧化碳制全降解塑料項(xiàng)目正在建設(shè)中;博大東方新型化工(吉林)有限公司30萬(wàn)噸/年二氧化碳基生物降解塑料項(xiàng)目采用中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所聚碳酸烯丙酯(PPC)生物降解塑料第三代合成技術(shù),以生產(chǎn)高分子二氧化碳基生物降解地膜為主,項(xiàng)目已于2017年4月舉行奠基儀式。
