本书由中国科学院大连化学物理研究所丁云杰、潘秀莲和中国科学院福建物质结构研究所姚元根三位研究员主编。本书共6章,涉及合成气直接转化制烯烃,合成气直接转化和耦合转化制混合伯醇、乙二醇等含氧化合物的高附加值化学品。第1章合成气直接转化制低碳烯烃 OXZEO-TO技术研究进展,由中国科学院大连化学物理研究所潘秀莲研究员等撰写;第2章碳化钴基合成气直接转化制烯烃,由中国科学院上海高等研究院钟良枢研究员和王新星高级工程师等撰写;第3章熔铁催化剂合成气直接转化制α-烯烃,由中国科学院山西煤炭化学研究所陈建刚研究员和张娟助理研究员等撰写;第4章合成气直接制混合醇,由中国科学院大连化学物理研究所丁云杰研究员和赵子昂副研究员等撰写;第5章煤制乙二醇技术,由中国科学院福建物质结构研究所姚元根研究员和覃业燕研究员等撰写;第6章总结与展望,由中国科学院大连化学物理研究所丁云杰研究员和冯四全副研究员撰写。
上述研究人员及其团队在各自介绍的研究领域内有多年积累,他们将结合自己的研究工作经验介绍合成气制烯烃、混合醇和乙二醇等化学品的相关技术。本书适合本领域科研人员和高校教职人员以及企业技术人员参考使用。
合成气直接转化或耦合转化生产高值化学品一直是C1化学领域的关键技术,备受国内外学术界和工业界的关注。经过我国一代又一代科研工作者长期的探索和研究,合成气转化制高附加值化学品方向逐步形成了多种核心催化技术,如合成气直接转化制烯烃、合成气直接和耦合转化制混合醇、合成气高选择性转化制乙二醇等。通过这些催化技术,不仅可以实现煤、天然气、生物质、固体废弃物、CO2等多种碳资源的清洁高效利用,还可以通过控制C-C偶联选择性获得目标产物,生产多种丰富的高值化学品,如汽油、柴油、航空燃油、烯烃、芳烃等各种烃类产品,以及甲醇、乙醇、高碳醇、乙二醇等各种含氧化合物。因此,实现合成气高值转化利用对保障我国能源和资源供应链及产业链的稳定与安全具有十分重要的战略意义,且具有重大的经济价值和现实意义。
中国科学院大连化学物理研究所丁云杰团队在合成气直接制混合伯醇,尤其是高碳混合伯醇方面做了大量的研究工作。相比于传统合成气制混合醇的Rh基催化剂、Mo基催化剂、高温Cr基改性催化剂和其他改性的费-托合成催化剂只能合成碳数低于6的低碳混合醇,该团队首次研发了合成气制混合伯醇(C2~C18)的活性炭负载Co@Co2C新型催化剂。在该催化剂上,Co2C具有类贵金属特性,可使CO以非解离化学吸附的形式吸附活化,邻近的金属Co上产生的—(CH2)nCH3中,再加氢生成混合伯醇。基于Co@Co2C催化剂和浆态床反应工艺,丁云杰团队开发了煤基合成气制混合伯醇的原创性技术,完成了10万吨/年煤基合成气生产混合伯醇联产柴油的工业性示范(30%负荷),并开展了百千克级的反应产物为原料的精馏-切割分段、萃取-反萃取及精馏纯化的醇-油分离中试;同时完成了百千克级的反应产物为原料的吸附-解吸醇-油分离技术路线的中试。此外,该技术还能分离出油中的α-烯烃,并研发了以反应产物和/或分离出来的烯烃为原料的多相氢甲酰化及其加氢制混合醇的原创性技术,设计完成了合成气制混合伯醇联产柴油的全流程工艺路线,包括费托合成单元、脱碳单元、低温油洗单元、变压吸附(PSA)提取CO单元、加氢精制单元、PSA 制氢单元、合成水处理单元和醇-油分离单元等。