中國科學院上海高等研究院煤制乙炔研究取得進展
來源：中國科學院上海高等研究院 時間：2023-10-24 14:56
乙炔（C2H2）和一氧化碳（CO）是制備各種化學品的重要平臺化合物。電石（碳化鈣，CaC2）法煤制乙炔工藝提供了將包括煤炭在內(nèi)的各種固體碳（C）直接轉(zhuǎn)化為乙炔和一氧化碳的方法，是乙炔化工的龍頭工藝。然而，電石合成溫度高（2000℃~2300℃）、廢氣廢渣排放大，是典型的能源密集和高碳排放、高污染的大化工過程，限制了電石工業(yè)和下游乙炔化工的發(fā)展。設計和開發(fā)綠色的煤制乙炔新工藝對推動乙炔化工的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
近日，中國科學院上海高等研究院研究員趙虹和姜標團隊，采用BaC2替代CaC2作為煤制乙炔的關(guān)鍵中間體，通過碳酸鋇（BaCO3）-碳化鋇（BaC2）-氫氧化鋇（Ba(OH)2）-碳酸鋇（BaCO3）的循環(huán)，實現(xiàn)低能耗、低排放的C2H2和CO聯(lián)產(chǎn)新工藝。該工藝有望從源頭解決電石法煤制乙炔工藝存在的問題，實現(xiàn)煤制乙炔綠色低碳工藝流程再造。相關(guān)研究成果以Reengineering of the carbon-to-acetylene process featuring negative carbon emission為題，發(fā)表在《綠色化學》（Green Chemistry）上。
該工作設計并實現(xiàn)了基于鋇循環(huán)的乙炔和一氧化碳聯(lián)產(chǎn)的新工藝。該工藝可在1450-1550℃的較溫和條件下將煤炭、生物質(zhì)炭等各種碳源物質(zhì)轉(zhuǎn)化為C2H2并聯(lián)產(chǎn)高純度CO。BaC2合成動力學研究表明，與CaC2合成相比，固相合成BaC2反應溫度低、反應速度快，且無CO2生成和排放。在此基礎上，該工作進行了實驗室規(guī)模的鋇的回收過程。結(jié)果表明，BaC2與水發(fā)氣放出乙炔后的副產(chǎn)物Ba(OH)2易回收并吸收CO2轉(zhuǎn)化為BaCO3，可直接用于BaC2的再生產(chǎn)。這實現(xiàn)了鋇資源的循環(huán)利用，減少了固廢排放。
同時，與以制CO和H2的合成氣為目的的碳氣化工藝相比，該技術(shù)可以更加便捷、高效、綠色地將各種固體碳、水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為更加高級的C2H2和CO，為煤炭、生物質(zhì)炭等各種固體碳資源轉(zhuǎn)化為有用化學品提供了新的技術(shù)路線。該技術(shù)在煤化工和生物質(zhì)高效利用中具有良好的應用前景。
研究工作得到潔凈能源創(chuàng)新研究院-榆林學院聯(lián)合基金和國家自然科學基金的支持。
基于鋇循環(huán)的碳制乙炔聯(lián)產(chǎn)一氧化碳新工藝
責任編輯：張棟鈞
校對：高慧君
