中试示范装置
1月9日摘得2016年度国家科技进步奖二等奖的“农林生物质定向转化制备液体燃料多联产关键技术”项目突破了农林生物质废弃资源的降解产物定向调控、生产过程连续化、多联产高值化利用等工程化关键技术,一举解决了以往转化过程中存在的降解产物组分复杂、原料转化率低、产品质量不稳定、能耗高、安全性差、经济效益不明显等问题。
项目由中国林科院林产化学工业研究所、江苏悦达卡特新能源有限公司、金骄特种新材料(集团)有限公司等主要单位携手完成。主要完成人为蒋剑春、周永红、聂小安、张伟明、张维、徐俊明、陈洁、颉二旺、杨锦梁、胡立红等。
项目取得多项创新性成果:
一是新研发了农林生物质热化学降解产物定向调控技术。揭示了木质纤维和植物油脂等不同原料的定向降解过程基本规律,创制了定向调控产物分子结构及分子量的催化降解技术,首次成功开发出规模化应用的工程化成套关键技术。
二是创制了连续酯化和酯交换制备液体燃料的关键技术。发明了连续酯交换专用催化剂,首创了植物油脂自催化酯化降酸值、催化酯交换、温敏减粘高效分离等连续化制备生物柴油工程化集成技术;创制了连续酯化耦合精馏分离制备富烃燃油及燃油添加剂关键技术。
三是创新了液体燃料联产高值化生物基新材料关键技术。发明了氧化降解木质素改性酚醛泡沫材料的连续化制备和生物柴油双键结构组分非均相催化聚合等关键技术,首次成功开发出木质素改性酚醛塑料和高闪点增塑剂等生物基新材料工程化技术。
项目集成了农林生物质定向转化制备液体燃料多联产关键技术,获得授权发明专利47件,并制定1项行业标准。
推广应用方面,项目建成了年处理8万吨木质纤维制备乙酰丙酸及酯生产线,年产10万吨生物柴油生产线,全球最大的年产5000吨催化裂解制备富烃燃油生产线和国内外首条年产6万立方米木质素改性酚醛泡沫生产线。目前,成果先后在江苏、浙江、山东、内蒙古、安徽等省(区、市)得以推广应用,建成生产线12条,主要产品总产能每年可达30万吨,每年可转化生物质50余万吨,废弃物资源增值超过10亿元,替代化石资源30万吨以上,减排二氧化碳约100万吨。近3年新增销售收入31.4亿元,新增利润4.1亿元。其中,乙酰丙酸及酯、生物柴油等产品在国内市场占有率近30%,经济、社会和生态效益显著,对新能源和环保产业发展具有良好的示范和推动作用。
系列成果受到了国内外同行的高度关注。成果鉴定认为,该项目取得的3项关键技术均达到了国际先进水平。生物油脂能源化多联产工程化关键技术研究成果具有完全自主知识产权。生物质热化学国际知名专家、爱尔兰皇家科学院院士Julian R.H. Ross认为:“该项目所制备的锆型酯化反应固体酸性催化材料具有很好的应用前景。”美国密西西比大学化学化工研究中心主任Charles指出:“反应精馏可以解决精炼反应中反应平衡移动的问题,促进了燃油品质的提升。”美国佐治亚大学工程学院院长K.C.Das则高度评价了油脂定向催化裂解的研究结论,指出:“碱性催化剂能够用于提升植物油的燃料性能。”
另外值得一提的是,项目主持人蒋剑春研究员4次荣获国家科技进步奖,这在林业领域并不多见。蒋剑春是国务院突出贡献专家,长期致力于生物质能源转化化学与利用、活性炭制备及应用等研发工作,重点开展生物质热解气化技术和装备、气化发电、催化裂解、热解液化、生物柴油制备等方面的科学研究。他共获国家科技进步一等奖1项(排名第五),国家科技进步二等奖3项(均排名第一),中国专利优秀奖1项(排名第一),省部级科技进步二等奖6项,授权发明专利29项。(作者: 王建兰 通讯员宋平)