由于CO2在熱力學上是比較惰性的分子,實現(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)甲醇是一個具有吸引力的選擇,國內(nèi)外研究機構(gòu)已經(jīng)開展了一系列技術(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于2016年合作完成了10-30萬噸/年二氧化碳甲醇技術(shù)工藝包的編制,并通過了專家組鑒定,具備了實施規(guī)模商業(yè)示范應用的條件。
2017年10月消息,中科院大連化物所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室汪集杰博士、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,催化劑反應連續(xù)運行500小時無失活現(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)應用前景。
汽油
2017年CO2加氫制汽油取得實驗室研究成功。
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、葛慶杰研究員團隊,該團隊自主設(shè)計的新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復合催化劑,首次實現(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)化科學與工程重點實驗室暨上海高研院-上?萍即髮W低碳能源聯(lián)合實驗室研究成果在《自然-化學》(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)團隊已完成了催化劑制備放大,并得到高機械強度的工業(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用的條件。
烯烴
2017年11月消息,中國科學院大連化學物理研究所李燦團隊在CO2催化加氫制備低碳烯烴方面取得新進展:實現(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)的反應條件下,烴類中低碳烯烴的選擇性可達到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)有限責任公司和荷蘭殼牌石油工業(yè)公司聯(lián)合啟動的甲烷二氧化碳重整項目,建成了國際首套萬Nm3/h級規(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)定運行。
甲烷二氧化碳自熱重整制合成氣裝置在山西潞安集團煤制油基地實現(xiàn)穩(wěn)定運行,即在前期試運行和系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,2017年6月21日該裝置啟動全系統(tǒng)運行并于7月10日實現(xiàn)滿負荷生產(chǎn),8月2日完成了中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的現(xiàn)場標定。截止8月中旬,該裝置已穩(wěn)定運行1000小時以上,日產(chǎn)低H2/CO摩爾比產(chǎn)品氣高達20多Nm3,日轉(zhuǎn)化利用CO2高達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?山到馑芰现饕獞糜诎b、纖維、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域。2016年中國可降解塑料需求為100萬噸,未來幾年隨著國內(nèi)環(huán)保要求的不斷提高,行業(yè)需求量還將繼續(xù)增長,預計到2020年將超200萬噸。
早在2004年中國二氧化碳聚合物就已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),但規(guī)模均在千噸級左右,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,生產(chǎn)成本降低,中國二氧化碳基聚合物產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已突破十萬噸級,目前南陽中聚天冠低碳科技有限公司10萬噸/年二氧化碳制全降解塑料項目正在建設(shè)中;博大東方新型化工(吉林)有限公司30萬噸/年二氧化碳基生物降解塑料項目采用中科院長春應化所聚碳酸烯丙酯(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)甲醇是一個具有吸引力的選擇,國內(nèi)外研究機構(gòu)已經(jīng)開展了一系列技術(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于2016年合作完成了10-30萬噸/年二氧化碳甲醇技術(shù)工藝包的編制,并通過了專家組鑒定,具備了實施規(guī)模商業(yè)示范應用的條件。
2017年10月消息,中科院大連化物所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室汪集杰博士、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,催化劑反應連續(xù)運行500小時無失活現(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)應用前景。
汽油
2017年CO2加氫制汽油取得實驗室研究成功。
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、葛慶杰研究員團隊,該團隊自主設(shè)計的新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復合催化劑,首次實現(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)化科學與工程重點實驗室暨上海高研院-上?萍即髮W低碳能源聯(lián)合實驗室研究成果在《自然-化學》(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)團隊已完成了催化劑制備放大,并得到高機械強度的工業(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用的條件。
烯烴
2017年11月消息,中國科學院大連化學物理研究所李燦團隊在CO2催化加氫制備低碳烯烴方面取得新進展:實現(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)的反應條件下,烴類中低碳烯烴的選擇性可達到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)有限責任公司和荷蘭殼牌石油工業(yè)公司聯(lián)合啟動的甲烷二氧化碳重整項目,建成了國際首套萬Nm3/h級規(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)定運行。
甲烷二氧化碳自熱重整制合成氣裝置在山西潞安集團煤制油基地實現(xiàn)穩(wěn)定運行,即在前期試運行和系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,2017年6月21日該裝置啟動全系統(tǒng)運行并于7月10日實現(xiàn)滿負荷生產(chǎn),8月2日完成了中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的現(xiàn)場標定。截止8月中旬,該裝置已穩(wěn)定運行1000小時以上,日產(chǎn)低H2/CO摩爾比產(chǎn)品氣高達20多Nm3,日轉(zhuǎn)化利用CO2高達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?山到馑芰现饕獞糜诎b、纖維、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域。2016年中國可降解塑料需求為100萬噸,未來幾年隨著國內(nèi)環(huán)保要求的不斷提高,行業(yè)需求量還將繼續(xù)增長,預計到2020年將超200萬噸。
早在2004年中國二氧化碳聚合物就已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),但規(guī)模均在千噸級左右,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,生產(chǎn)成本降低,中國二氧化碳基聚合物產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已突破十萬噸級,目前南陽中聚天冠低碳科技有限公司10萬噸/年二氧化碳制全降解塑料項目正在建設(shè)中;博大東方新型化工(吉林)有限公司30萬噸/年二氧化碳基生物降解塑料項目采用中科院長春應化所聚碳酸烯丙酯(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,項目已于2017年4月舉行奠基儀式。
