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我院李小年教授团队获得国家重点研发计划项目资助

作者:科研线责任编辑:发布时间:2022-01-12浏览次数:678

我国是全球最大的氯乙烯生产和消费国(> 40%)。氯乙烯主要通过电石法或乙烯法两种工艺生产,前者产能在我国占80%以上。电石法生产氯乙烯技术使用氯化汞催化剂。据统计,电石法生产氯乙烯行业汞消耗占全球用汞总量的40%以上,是全球最大的汞污染源。为履行2017816日生效的《关于汞的水俣公约》国际责任和实现电石法生产氯乙烯产业的可持续发展,研发电石法合成氯乙烯无汞催化剂技术及其工艺意义重大。

1912年首次发现乙炔和氯化氢催化加成制氯乙烯反应以来,乙炔氢氯化合成氯乙烯催化剂经历了百余年的发展。然而,无汞催化剂的长周期运行的活性、选择性、稳定性和安全性方面,与工业化应用要求尚存相当的差距。

近日,国家科学技术部公布了2021年度国家重点研发计划资助项目名单,浙江工业大学化学工程学院李小年教授负责的“氯乙烯合成无汞催化剂关键技术开发与工业化示范(项目编号:2021YFA1501800)”,成功获批国家重点研发计划项目资助。

经过10余年的研究工作积累,浙江工业大学化学工程学院李小年教授乙炔氢氯化研究团队已经完成了拥有自主知识产权的无汞催化剂百公斤级的超过7000小时工业侧线,明确了无汞金属催化剂存在的关键科学问题和技术瓶颈,提出以载体创制-活性中心构建-原位动态表征-再生研究-工业示范为主线,通过乙炔氢氯化反应微观机制中,氯化氢加成(决速步)、氯乙烯脱附(失活步)和乙炔活化(副反应步)等三个关键基元步骤的协同研究,构筑实现活性中心几何效应、电子效应和传热效应的全局优化技术策略。

国家重点研发计划项目,主要面向我国迫切需要发展的重点研究领域,紧紧围绕其中的重要科学问题提出创新性思想,资助我国科技人员开展研究工作。合成氯乙烯无汞催化剂在涉及国家生态环境、基础建设等诸多应用领域具有非常广阔的应用前景,符合国家重大科技和产业需求。“氯乙烯合成无汞催化剂关键技术开发与工业化示范(项目编号:2021YFA1501800)”项目针对我国电石法氯乙烯合成无汞催化剂绿色可持续发展的重大催化科技需求,围绕催化剂活性中心的可控制备、催化剂再生技术、与催化剂相适应的反应工程、催化剂应用的工业示范等领域关键科学与技术问题,以载体创制-活性中心构建-原位动态表征-再生研究-工业示范为研究主线,开展了从实验室研究到工业应用全方位的技术探索,研究工作具有较好的基础创新性和较高的学术和应用价值。

浙江工业大学工业催化学科,始终围绕经济主战场和国家重大需求,从基础研究、应用基础研究、技术开发和工程应用出发,实现了国内铁基氨合成催化剂到氧化亚铁催化剂的创制,发展了催化加氢催化剂技术与绿色工艺,提出了特殊使役条件下的高效催化剂技术,构建了高端精细化学品催化合成技术以及发明了调控催化微环境成套技术等重要成果,尤其是合成氨氧化亚铁催化剂的创制,发现母体铁氧化物相与催化活性之间的驼峰形曲线,创新双结构助剂耦合急冷策略抑制Fe1-xO歧化,突破了催化剂工业制备和活化的关键技术瓶颈,成为市场占有率全国首位且出口国外的主干催化剂。2003年以来,取代芳胺类大宗精细化学品上发展的催化加氢催化剂技术与绿色工艺,建立了自主知识产权的绿色高效安全生产高品质产品的成套工艺技术,打破了国外技术壁垒和高端市场垄断,满足了国家在航空轮胎、特殊密封与药品等高端领域的需求。2009年以来,工业催化学科自主研发的氯乙烯合成绿色无汞催化剂技术,发明了调控催化微环境成套专利技术,以该技术为核心开发的无汞催化剂已进行7000小时连续工厂侧线。该技术的最终成功实现规模化工业示范和推广应用,将有望提升我国新型煤化工领域的研究水平,为企业转型、产业升级和战略性新兴产业发展提供了关键技术支撑,对我国发挥煤炭资源优势、保护生态环境具有重要战略意义。


全球汞污染现状


乙炔氢氯化无汞催化剂研究路线


项目课题设置及逻辑关系