一、团队介绍
本课题组主持承担国家自然科学基金、上海市科委“扬帆”项目、江苏省博士集聚计划项目、中国博士后基金、上海市博士后基金重点项目等;参与了上海市纳米专项产业化项目、上海市自然基金、江苏省科技支撑项目等。已在国内外著名学术期刊发表学术论文30余篇,其中以第一作者发表SCI论文8篇(2篇一区文章),EI论文2篇,中国核心期刊论文2篇,参与撰写英文专著2部,申请中国专利15项,12项已授权,3项实审中。
研究方向
工艺开发及过程优化
催化与反应工程
生物微藻固碳技术,光反应器优化及放大
代表性项目
在九五、十五和十一五期间,曾承担多项关于工业废气治理资源化方面的国家攻关项目和863项目,火电厂烟气脱硫、脱硝,技术研发及工程化研究工作。
主持了合成气制乙二醇技术的开发,过程模拟、优化和工程化问题的研究,形成具有独立自主知识产权的合成气制乙二醇技术,有9项授权中国专利,已经实现该技术的产业化,单台/套10万吨/年,最大生产规模30万吨/年。
十二五期间,参加973项目“微藻能源规模化制备的科学基础”的光生物反应器放大和微藻规模化培养CO2固定的子课题工作,结合微藻生物柴油的规模化技术,进行工业废气的生物固碳技术研究。
二、技术背景
目前乙二醇(EG)主要生产路线是石油路线, 即石油裂解得到乙烯, 乙烯氧化制得环氧乙烷(EO),环氧乙烷水合制乙二醇。
我国是一个缺油贫气,煤炭资源相对丰富的国家。目前国内煤炭气化技术已经较成熟,煤气化产生的合成气可以经草酸二甲酯加氢合成乙二醇,该工艺路线具有反应条件温和, 设备压力等级和材质要求低, 催化剂对环境污染小等优点, 具有较好的发展前景。在石油价格不断上涨的形势下,这一技术的开发对我国的经济发展具有重要的战略意义,其经济性也明显优于石油路线。
三、技术原理
合成气合成乙二醇新技术的工艺过程有三个反应,分两步进行:首先一氧化碳与亚硝酸甲酯(MN)羰化偶联合成草酸二甲酯(DMO),反应生成的一氧化氮与氧气和甲醇反应生成亚硝酸甲酯,在反应体系中循环;第一步反应的产物草酸二甲酯再加氢制乙二醇(EG)。其中亚硝酸甲酯羰化偶联和草酸二甲酯加氢两步反应通过气-固催化反应完成。该技术反应自封闭循环,生产过程消耗CO、H2(经分离的合成气),及氧气,生成乙二醇产品和少量水,是原子经济性较高的绿色化工路线。
本技术攻克了6项关键子技术,为制乙二醇奠定了扎实的技术优势,如下:
亚硝酸甲酯再生反应技术
羰化偶联合成草酸酯技术
加氢合成乙二醇技术
乙二醇产品精致技术
驰放气处理技术
全流程工艺优化
四、应用影响
乙二醇是重要合成材料聚酯的主要合成原料之一,也用于冷冻剂、化妆品等的制备。 我国2011年的表观需求量约800万吨, 国内产量约200万吨, 进口量约600万吨, 国内产品的自给率<30%。
华东理工大学发挥化学工程专业优势, 与上海浦景化工技术有限公司和安徽淮化集团合作,完成了从催化剂到工业流程的工程开发过程, 年产1000吨/年的中试装置一次开车成功,各步反应的转化率和选择性均大于设计值, 产品乙二醇质量指标达到优级品标准。目前在国内处于领先地位。