來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院 時(shí)間:2023-10-24 14:56
乙炔(C2H2)和一氧化碳(CO)是制備各種化學(xué)品的重要平臺(tái)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(guò)程,限制了電石工業(yè)和下游乙炔化工的發(fā)展。設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)綠色的煤制乙炔新工藝對(duì)推動(dòng)乙炔化工的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
近日,中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院研究員趙虹和姜標(biāo)團(tuán)隊(duì),采用BaC2替代CaC2作為煤制乙炔的關(guān)鍵中間體,通過(guò)碳酸鋇(BaCO3)-碳化鋇(BaC2)-氫氧化鋇(Ba(OH)2)-碳酸鋇(BaCO3)的循環(huán),實(shí)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(wèn)題,實(shí)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(xué)》(Green Chemistry)上。
該工作設(shè)計(jì)并實(shí)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(dòng)力學(xué)研究表明,與CaC2合成相比,固相合成BaC2反應(yīng)溫度低、反應(yīng)速度快,且無(wú)CO2生成和排放。在此基礎(chǔ)上,該工作進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的鋇的回收過(guò)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(shí)現(xiàn)了鋇資源的循環(huán)利用,減少了固廢排放。
同時(shí),與以制CO和H2的合成氣為目的的碳?xì)饣に囅啾?,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(jí)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(xué)品提供了新的技術(shù)路線(xiàn)。該技術(shù)在煤化工和生物質(zhì)高效利用中具有良好的應(yīng)用前景。
研究工作得到潔凈能源創(chuàng)新研究院-榆林學(xué)院聯(lián)合基金和國(guó)家自然科學(xué)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(zé)任編輯:張棟鈞
校對(duì):高慧君