離子液體推動(dòng)催化技術(shù)變革 助力碳四產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)

       元旦前夕，由中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所、遼寧盛澤催化劑科技有限公司及洛陽(yáng)煉化有限責(zé)任公司聯(lián)合完成的“離子液體介導(dǎo)的丁烷高效氧化制順酐新型催化劑和工藝過程及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”項(xiàng)目，在北京通過中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定。以中國(guó)科學(xué)院院士何鳴元領(lǐng)銜的鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為，該成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，標(biāo)志著我國(guó)順酐產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了重大技術(shù)突破。

　　中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所研究員劉瑞霞介紹，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)過10年研究攻關(guān)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的這種丁烷氧化制順酐新型催化劑和成套綠色低碳技術(shù)，創(chuàng)新性利用離子液體微環(huán)境、特殊氫鍵、配位絡(luò)合及元素定向?qū)刖珳?zhǔn)構(gòu)筑催化劑的新方法，創(chuàng)制了多活性位點(diǎn)的低酸型晶格氧催化劑(ILO)，實(shí)現(xiàn)了溶劑環(huán)境及活化氛圍的有效調(diào)控，形成了ILO催化劑規(guī)模放大制備成套技術(shù)，制備的催化劑結(jié)構(gòu)可控、質(zhì)量?jī)?yōu)異、性能穩(wěn)定。同時(shí)還開發(fā)了新型催化劑丁烷高效氧化反應(yīng)器和活化裝置，突破了氣體分布、反應(yīng)取熱、催化劑級(jí)配裝填等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了丁烷高效選擇性轉(zhuǎn)化，打破了國(guó)際巨頭企業(yè)對(duì)順酐技術(shù)的長(zhǎng)期壟斷。

　　近年來，該成果成功應(yīng)用于洛陽(yáng)煉化、惠州宇新、克拉瑪依金源精細(xì)化工等10余套順酐工業(yè)裝置，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益，其中經(jīng)濟(jì)效益200多億元。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，新型催化劑在順酐生產(chǎn)中的表現(xiàn)突出：丁烷單程轉(zhuǎn)化率超85%，順酐選擇性大于82%， 輕酸選擇性低于0.1%，順酐質(zhì)量收率提高10%，輕酸副產(chǎn)物減少90%以上，工藝條件改善，熱點(diǎn)溫度降低20-30℃，噸順酐產(chǎn)品平均丁烷消耗降至1.03噸/噸，催化劑綜合指標(biāo)優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品。

　　專家認(rèn)為，裝置運(yùn)行結(jié)果表明，在催化劑性能提升、工業(yè)化應(yīng)用及綠色環(huán)保等方面均領(lǐng)先現(xiàn)有技術(shù)。該技術(shù)的推廣應(yīng)用將推動(dòng)化工行業(yè)向低碳、綠色方向發(fā)展，進(jìn)一步提升離子液體研發(fā)和應(yīng)用的國(guó)際影響力。通過大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，不僅有效提高了石化資源的利用效率，還顯著減少了環(huán)境污染，推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

　　據(jù)悉，碳四烷烴(丁烷)是石油開采油田伴生氣以及石油煉化過程常見的副產(chǎn)物之一，主要被作為低值燃料直接燃燒利用，造成大量碳排放。以正丁烷和氧氣(空氣)為原料生產(chǎn)世界第三大有機(jī)酸酐——順酐，不但實(shí)現(xiàn)了烷烴的高值轉(zhuǎn)化利用，而且實(shí)現(xiàn)了負(fù)碳技術(shù)與高端不飽和樹脂、電子封裝、食品醫(yī)藥等新興產(chǎn)業(yè)的耦合發(fā)展。釩磷氧(VPO)系催化劑是目前正丁烷氧化制順酐反應(yīng)最有效、也是唯一實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的低碳烷烴選擇氧化催化劑，但其存在轉(zhuǎn)化率低、選擇性差等問題，且核心技術(shù)被國(guó)外壟斷。