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中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院煤制乙炔研究取得進(jìn)展

來源：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。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。

責(zé)任編輯：張棟鈞

校對(duì)：高慧君