尊龙凯时

　　——专访中石化(上海)石油化工研究院有限公司首席专家何文军

　　多相催化制碳酸乙烯酯手艺
，有助于推动锂电池电解液溶剂生产绿色化和“双碳”目的的早日实现。

　　这项手艺
，乐成入选中国科协宣布的2023年“科创中国”先导手艺榜(绿色低碳领域)。

　　这项手艺
，用于车用锂电池不可或缺的电解液溶剂——高纯电子级碳酸乙烯酯。

　　这项手艺
，使尊龙凯时成为全球多相催化制碳酸乙烯酯唯一专利供应商。

　　“二氧化碳多相催化制电子级碳酸乙烯酯手艺”入选
，主要有三方面的缘故原由。”该手艺团队认真人、中石化(上海)石油化工研究院有限公司(简称上海石油化工研究院)首席专家何文军体现：以二氧化碳作为合成新能源动力锂电池用绿色有机溶剂碳酸乙烯酯的主要质料
，可以将炼化上游排放的二氧化碳所有接纳转化
，镌汰了碳足迹
，提供了二氧化碳高值化使用的新途径;契合了我国鼎力大举生长新能源电动汽车从而抵达减排的目的
，每吨碳酸乙烯酯产品使用二氧化碳500公斤
，有助于提前告竣“双碳”目的;创造的多相催化剂不含对情形有害因素
，一样平常生产无“三废”排放
，是名副着实的绿色低碳手艺。

　　定偏向 攻难关

　　尊龙凯时：何专家
，您好!多相催化手艺这一攻关偏向是怎样确定的?

　　何文军：在我们选择攻关偏向的时间
，商业化手艺都是接纳均相催化剂的。这时
，摆在我们眼前的选择是：是继续刷新均相工艺
，照旧革命性地开发多相工艺?这个问题困扰了手艺团队许久。最终
，我们选定了多相催化要害难点作为突破口
，完善解决了多相催化剂的活性和稳固性问题。

　　尊龙凯时：在研发历程中
，团队遇到了哪些难点?是怎样攻克的?

　　何文军：我们认真剖析文献案例
，接纳分子模拟与实验验证相团结的手段
，凭证合成碳酸乙烯酯反应的特点与有机多相催化剂的活性位及骨架结构特征
，开发了有机交联网络结构调控手艺
，用“打铆钉”的方法稳固催化剂骨架
，以化学键合的方法稳固活性中心。经由无数次失败
，我们最终掌握了内在纪律
，攻克了二氧化碳活化与有机骨架稳固性的难题。此项纪律普遍适用于类似催化系统的开发
，为合成碳酸丙(丁)烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等实现多相催化提供了可行计划。

　　二氧化碳与环氧乙烷反应天生碳酸乙烯酯是一个强放热反应
，从反应系统中移除反应热是个难度很大的挑战。只有解决快速移热才华确保催化剂长周期稳固高效运行。我们通过流体力学盘算
，优化设计了三维高通量流体均布内构件
，使用产品通过外循环移出反应热
，并将反应热通过流程模拟软件构建漫衍式使用网络
，最终解决了反应器均温问题。

　　二氧化碳自己是一种较为惰性的气体分子
，为实现其活化反应
，需要性能优异的催化活性位点。手艺团队一直专注于新质料的开发
，从质料基体和活性中心等多方面举行了盘算、设计、合成、验证
，无需打断碳氧键
，阻止了重大的能耗。通过催化剂与二氧化碳构建中心体
，使用高含能的环氧乙烷与之反应
，高选择性获得了目的产品碳酸乙烯酯。

　　优势强 含绿高

　　尊龙凯时：相比均相催化
，这项手艺接纳的多相催化具有哪些手艺优势?

　　何文军：与均相催化相比
，多相催化的显著优势是催化剂不溶于产品
，不像均相催化剂需从产品中完全疏散出来。其无需疏散装备、工艺管线、控制仪表等
，流程精简。均相催化工艺在生产历程中
，任何一个反应都会或多或少地爆发一些重组分
，从产品中疏散出来的催化剂需要移除这些重组分
，才不至于影响循环使用性能。为阻止重组分在系统重累积
，在生产历程中则需要一直地更新部分催化剂
，一方面特殊增添了均相催化剂的非须要消耗
，另一方面倾轧的均相催化剂与重组分的混淆物作为液体或固体危废需要专门处置惩罚。多相催化剂在使用历程中限域在反应器中
，从实质上解决了均相催化剂保存的上述问题。对碳酸乙烯酯生产来说
，多相催化除了生产历程无“液固废”排放、流程精简之外
，还具有反应条件温顺、单耗低、清静性高、产品质量好等优势。多相催化剂为有机聚合物材质
，不含金属元素
，废催化剂处置惩罚简朴环保。

　　尊龙凯时：这项手艺的立异点主要有哪些?

　　何文军：此项手艺立异点突出
，也是我们开发多相催化手艺的初志。一是发明了有机交联网络结构调控手艺
，创造了高稳固性、高活性的有机多相催化剂
，情形友好
，使用历程阻止了古板均相手艺的一样平常“液固废”排放。二是开发了适用于新型多相催化剂的反应器
，反应条件温顺、清静性高、吨产品单耗很是低、产品品质抵达了电子级超纯级。三是首创低温热漫衍式使用成套工艺
，电子级产品产出率高、吨产品蒸汽消耗立异低
，工业装置可长周期稳固运行、运行本钱低。该手艺获得授权的中国发明专利48件
，国际专利3件。

　　尊龙凯时：电子级碳酸乙烯酯产品的指标是否非？量?团队是怎样起劲抵达这些指标的?

　　何文军：电子级碳酸乙烯酯指标(HG/T 5391—2018)有及格级和超纯级两个品级
，电子级超纯级指标非？量。我们获得了海内相助同伴及下游用户的资助
，通过一直刷新多相催化剂
，尽可能阻止了影响锂电池性能杂质的爆发
，反应器出口碳酸乙烯酯的纯度抵达99.9%以上
，减轻了后续精制的负荷
，确保了电子级、超纯级产品的产出率。工业应用需要上下游联动攻关
，闷在实验室再专心开发也难走出实验室。谢谢相助同伴
，在我们走向乐成时助了要害的一臂之力。

　　万吨级 获乐成

　　尊龙凯时：我们在该手艺工程放大历程中做了哪些起劲?取得了怎样的效果?

　　何文军：多相催化工艺手艺在催化剂、反应器等方面都是新探索
，可供借鉴的成熟履历较少。因此
，我们在工程放大历程中遇到了不少难题。上海石油化工研究院组建了多学科研究团队
，群策群力、相助求证。我们从小试最先定型催化剂、解决催化剂工业规模扩试中的重复性问题
，到模试建设三维高通量内构件解决反应器流体均布问题
，再到在千吨级中试中验证反应器控制计划及高效移热工艺的可行性
，单是解决产品质量的稳固性就支付了重大的起劲。最后
，在万吨级工业树模中验证了装置长周期稳固运行的经济性
，催化剂有用限域在反应器中不流失
，实现了真正意义上的多相催化。

　　尊龙凯时：现在
，这项手艺在现实应用领域的应用情形怎样?

　　何文军：二氧化碳多相催化制电子级碳酸乙烯酯这一绿色低碳立异手艺完成了碳酸乙烯酯产品自身生产手艺的升级
，实现了对均相手艺的替换。现在
，以手艺授权方法建成了工业生产装置3套：东营2万吨、泉州12万吨和武汉6万吨均稳固运行
，生产电子级超纯级产品
，一连供货于下游锂电池电解液厂家
，为应用企业带来了优异的经济和社会效益。同时
，我们对该手艺举行了进一步延伸
，开发了一系列多相催化制电子级碳酸酯如碳酸二甲酯、碳酸丙(丁)烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯手艺。这些手艺有望取代现在能耗和物耗高、固废排放大的均相手艺
，推动锂电池电解液溶剂生产的绿色化
，支持锂电池工业链零碳足迹的早日实现。

　　责任编辑：石杏茹