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主题:大连化物所很厉害呀,捷报频传! -- 胡一刀

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家园 大连化物所很厉害呀,捷报频传!

最新的喜报是这个:

我国科学家设计新催化剂 首次把二氧化碳加氢“变”汽油

《光明日报》5月4日报道,从中国科学院获悉,中科院大连化学物理研究所孙剑、葛庆杰研究员团队发现了CO2高效转化新过程,并设计了一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,首次实现了二氧化碳(CO2)直接加氢制取高辛烷值汽油,相关过程和催化材料已申报多项发明专利。

该研究成果2日发表于英国学术刊物《自然通讯》杂志上,被誉为“CO2催化转化领域的突破性进展”。

据科学网5月3日报道,为了解决这一问题,研究团队设计了一种高效稳定的Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂。

孙剑介绍,这种催化剂有三个优势:

一是,在接近工业生产的条件下,该催化剂实现了甲烷和一氧化碳的低选择性,烃类产物中汽油馏分烃(C5-C11)的选择性达到78%,有利于大规模生产;

二是,这种方法生产的汽油排放能满足环保要求,汽油馏分主要为高辛烷值的异构烷烃和芳烃,基本满足国V标准对苯、芳烃和烯烃的组成要求;

三是,该催化剂还具有较好的稳定性,可连续稳定运转1000小时以上,显示出潜在的应用前景。

此外,对CO2直接转化制取汽油的反应途径研究表明,对多活性位结构及其亲密性效应(proximity effect)的精准调控是实现CO2加氢制汽油的关键。

该技术不仅为CO2加氢制液体燃料的研究拓展了新思路,还为间歇性可再生能源(风能、太阳能、水能等)的利用提供了新途径。

我觉得关键在于:

接近工业生产的条件下
,我们的科研成果多了,转化为工业生产的可太少了,而大连化物所,恰恰在转化为工业生产上面可谓是功勋卓著,要不我还亲自在西西河专门给他们发软文?

全球首套煤基乙醇工业化项目在陕西投产 具有我国自主知识产权

这是今年3月份的事情,这个的意义在于:

这个示范项目的成功投产,在世界范围内首开先河,占领了技术制高点,奠定了我国煤制乙醇技术及工业化的国际领先地位。”中科院院长白春礼院士说,这一新技术的应用,将有效弥补石油资源不足、缓解我国燃料乙醇对粮食的依赖,为我国能源安全和粮食安全提供有力保障。

“全世界66%的乙醇都被用作燃料乙醇,燃料乙醇可以兑入汽油做乙醇汽油。与其他汽油添加剂相比,乙醇是世界公认的绿色环保的优良汽油添加剂,可以将车辆 污染物综合排放量降低三分之一以上。”中科院大连化物所刘中民院士介绍说,从原理上讲,汽油分子中不含氧,而乙醇含35%的氧,在汽油中添入乙醇,有助于 充分燃烧,减少污染物排放。

这个路子确实也是一步步走出来的

2012年,大连化物所和延长石油联合开展“合成气制乙醇整套工艺技术”项目研发工作,2013年完成项目中试。2015年9月,国家能源局委托中国石油 和化学工业联合会对该项目中试成果进行成果鉴定,鉴定委员会认为:技术指标先进、应用性强,与国际同类技术相比,主要指标达到国际领先水平。

2014年大连化物所与延长石油启动了“10万吨/年合成气制乙醇工业示范”项目,2016年10月装置建成,2016年12月开始装置联动试车,2017年1月11日产出合格无水乙醇产品,纯度达到99.71%,主要指标均达到或优于设计值。

10万吨工业示范装置的投产和稳定运行证明了技术的先进性和可靠性。以此为基础,可以建设百万吨级大型工业化乙醇装置。延长石油集团董事长贺久长就透露,“目前,延长石油已经完成了50万吨工业化装置的可行性研究,并启动了工艺包的设计开发工作”。

点看全图

外链图片需谨慎,可能会被源头改

未来3年实现100万吨

中科院副院长张涛院士对这个技术不惜赞美之词:“这是煤清洁利用这个大题目下的一个成功应用,是领跑性的技术。如果再多一点这样的技术,我们就能早日迈入科技强国行列。”

这个技术也确实值得骄傲,与传统的乙醇合成技术相比,该成果好处多多:

首先是成本低且节能环保。该技术仅使用分子筛催化剂和铜基催化剂,无贵金属;工艺过程中无乙酸产生,避免了抗腐蚀特殊材料的使用,减少了设备投资;反应体 系无水,可直接分离得到无水乙醇产品,节能环保;羰基化过程中只需富一氧化碳气体即可,加氢过程中只需富氢气体即可,由于反应过程中不需高纯度气体,这降 低了气体分离能耗,节约了生产成本。“这些特点使我国大范围推广乙醇汽油成为可能,尤其是在我国中西部煤炭资源丰富而粮食资源有限的地区。”刘中民说。

其次,该技术的反应器、工艺条件与合成气制甲醇工艺基本一致,可用以改造现有甲醇厂为乙醇厂。刘中民介绍,“目前,国内甲醇工厂的开工率只有58%,该技术可将现有大量过剩的甲醇厂改造成乙醇工厂,调整产业结构,释放产能”。

此外,该技术的经济性也非常好。产品乙醇成本低于其他现有技术,有市场竞争力;中间产物乙酸甲酯也是大宗化学品,可以按市场的需求及时调整产品结构;乙醇便于运输和储存,简单脱水后即可得到高纯乙烯,是基础的化工原料,可促进下游精细化工行业发展。

干成这个的牛人是院士刘中民,他在更早前还搞出了也很NB的DMTO,2015年1月获得国家科技发明一等奖时的报道

犹如一场春雨,DMTO技术催生了我国煤化工产业的迅速发展。目前,在DMTO技术的推广方面,已累计实现技术实施许可20套大型工业装置(包括采 用DMTO第二代技术,其甲醇制烯烃的转化效率比第一代技术又提高了10%以上),烯烃总产能为1126万吨/年。这些装置的建设预计可拉动上下游投资约 2500亿元,新增产值1200亿元,实现新增就业约17000 人。除神华包头项目外,2013年1月宁波禾元年产60万吨烯烃DMTO装置也成功投 产。

DMTO技术为企业带来的利润是丰厚的。神华包头煤制烯烃装置运行到2014年底,新增销售额235亿元,新增利润43.4亿元,新增税收 18.4亿元;宁波禾元装置在运行了不到10个月时,全厂净利润就达到4.3亿元。DMTO的技术开发方获得直接经济效益超过8亿元。

2014年,DMTO工业装置进入开工的高潮期,全年已有5套工业装置相继投产运行,分别是延长靖边、中煤榆林、宁夏宝丰、山东神达 DMTO,以及蒲城能化(第二代技术)等工业装置,新增烯烃产能280万吨/年,新增经济效益超过60亿元。已投产的7套DMTO装置的烯烃总产能已达到 400万吨烯烃/年,带动了我国甲醇制烯烃战略性新兴产业的快速形成。

我们的好多报道吹牛的成分很大,但这个似乎真的不是,在不同地方的报道中,数据都是可以符合起来的,作假的可能很小

2015年12月

DMTO系列技术已经累计实现技术许可20套工业化装置,技术许可合同额近20亿,对应烯烃产能1126万吨/年,预计拉动投资2500亿元,全部投产后 新增产值约1500亿元,实现新增就业约17000人。目前,已经投产了8套工业装置,烯烃产能合计达460万吨/年,新增产值约500亿元/年,利税超 过100亿元。

http://www.shuobojob.com/boshihouzhaopin/boshihoujiaodian/2015/1215/29470.html

截止目前(2016年12月),我公司已累计承揽DMTO工程设计与工程总承包项目20项,建成15套,正式投产14套,一直保持着在煤制烯烃项目市场中的领跑者地位。

http://www.lpec.com.cn/artview.asp?id=1223

中石化洛阳工程有限公司

对于提升我们的乙烯自给率很有价值,嗯,我还专门找了DMTO和股票的关系,可惜没找到

2014年新增的产能中,绝大多数是新建的煤制烯烃装置,仅有四川石化1家传统油制烯烃装 置。2014年国内煤/甲醇制烯烃产能增长较快,占比提升至12%,与2013年相比提高8%.从生产企业性质来看,中石油、中石化依然占据主要生产份 额,比例为70%,地方、地方合资以及煤/甲醇制烯烃企业占30%.2015-2016年,国内仍有多套煤/甲醇制烯烃企业投产,预计未来乙烯产能占比将 会继续提高。

http://www.chyxx.com/industry/201703/503481.html

乙烯作为我国工业发展水平的重要标志之一,2011-2014年维持9.97%的正增长。随着下游需求不断增加,乙烯产能仍会继续扩大,且多元化格局 将会逐渐形成。2015-2017年我国新增烯烃产能高达到2172.3万吨,其中多数项目为煤制烯烃及甲醇制烯烃项目,占比高达87%左右。随着新建装 置的投产和已有装置的扩大产能,相信未来我国乙烯将逐步实现自给。

2000年中国乙烯表观消费量为1497万吨,2015年已经增长到1866万吨, 5年CAGR 4.5%。 同期中国乙烯产量 5 年 CAGR 3.8%,供需缺口仍不断扩大,中国成为乙烯净进口国,对外依 存度从 2002 年的 1%上升到 2015 年的 8.1%。

2016年12月我国乙烯产量当期值152.4万吨,全年累计产量1781.1万吨,同比下降1%,累计增长3.9%。

当然煤制烯烃也有自己的问题:成本问题和环保问题

http://www.chinaccm.com/33/20160308/3303_3247341.shtml

2016年2月17日,环保部公示称,中国石化长城能源化工(贵州)有限公司60万吨/年聚烯烃项目在选址、主要污染物排放指标、大气环境影响、废水处理和卫生防护距离设置等五个方面存在一系列问题,环评不予通过。

不仅是贵州织金聚烯烃项目,原计划2016年投产的久泰能源、青海大美、神华包头二期、山西焦煤、大同煤业等项目或均在2016年无法落地。

业内人士分析认为看,原油的价格长期位于30美元/桶附近震荡,而煤炭的价格相对坚挺,煤制烯烃相比油制烯烃的利润优势消失殆尽,根据理论上的计算,煤制烯烃利润低于油制烯烃。煤化工项目的利润优势今非昔比,投资热度一再降温。

此外,当前煤化工已投产的项目出现了一系列环境问题,2015年出台了最严环保法,国家各部门对煤化工项目的审批更加严格;

最后,宏观方面看,中国的经济增长持续放缓,尽管央行采取了一系列的货币刺激政策,但制造业依旧低迷不振,银行对大宗产品投资的贷款收紧,部分企业资金尚未到位,投产计划只能一推再推。

从行业发展的趋势看,煤制烯烃产能较为集中,受技术限制,多生产通用产品,低端产品较为集中,高端产品存在缺口,依赖进口资源为主,行业布局失衡,供给侧面临改革;短期行业面临洗牌。但长期来看,煤制烯烃行业控制扩能步伐,理性的进行产能布局,行业的发展将更为稳健。

http://www.chyxx.com/industry/201703/503481.html

随着油价的下跌,油制烯烃的现金成本不断下降,2015 年东北亚及西欧石脑油制烯烃 现金成本降低近 40%。同时从国内不同乙烯生产工艺的现金成本来看。2013,14 年 Brent 原 油价格处于 100 美元/桶以上高位时,石脑油制乙烯的生产成本远高于煤制烯烃(CTO)和 甲醇制烯烃(MTO);而当 Brent 油价处于 50 美元/桶左右时,石脑油裂解制烯烃的成本几 乎等于煤制烯烃,远低于甲醇制烯烃,而相较于煤制烯烃的生产过程中高昂的期间费用及仅 32%的能量转化率(石油转化率 65%),目前来看优势十分明显。

除了孙剑、葛庆杰研究员团队最新的CO2,刘中民的DMTO,还有包信和和潘秀莲研究团队在煤制烯烃上的研究得了我国2016科学十大进展

2016年度中国科学十大进展发布!

二,开创煤制烯烃新捷径

烯烃是与人们日常生活息息相关的重要化学品。我国是烯烃消费大国,其传统的生产原料主要依赖石油,这不仅使烯烃的生产成本居高不下,同时也严重地危及到了 我国的能源安全。20世纪初,德国科学家费舍尔和拓普希提出了一条由煤经水煤气变换生产烯烃的费-托(F-T)路线,但是,该过程原理上会产生大量的副产 物,同时还需要消耗大量的水,严重阻碍了该技术发展和实际应用。

中国科学院大连化学物理研究所包信和和潘秀莲研究团队从纳米催化的基本原理入手,开发出了一种过渡金属氧化物和有序 孔道分子筛复合催化剂,成功实现了煤基合成气一步法高效生产烯烃,C2到C4低碳烯烃单程选择性突破了费托过程的极限,一跃超过80%。同时,反应过程完 全避免了水分子的参与,从源头回答了李克强总理提出的“能不能不用水或者少用水进行煤化工”的诘问。该成果在纳米尺度上实现了对分别控制反应活性和产物选 择性的两类催化活性中心的有效分离,使在氧化物催化剂表面生成的碳氢中间体在分子筛的纳米孔道中发生受限偶联反应,成功实现了目标产物随分子筛结构的可控 调变。相关研究结果发表在2016年3月4日《科学》(Science [351(6277):1065—1068])上。《科学》同期以 “令人惊奇的选择性”为题刊发了专家评论和展望,称赞该研究在原理上的突破将带来在工业上的巨大竞争力。该研究并被产业界同行誉为“煤转化领域里程碑式的 重大突破”。

这个和DMTO啥关系我一外行当然不懂,也许是新一代的,也许无法工业化,不过有进步总是好的

顺便说一下我国2016年排名第一的科学发现是:

一,研制出将二氧化碳高效清洁转化为液体燃料的新型钴基电催化剂

将二氧化碳在常温常压下电还原为碳氢燃料,是一种潜在的替代化石原料的清洁能源策略,并有助于降低二氧化碳排放对气候造成的不利影响。实现二氧化碳电催化 还原的关键瓶颈问题是将二氧化碳活化为CO2??自由基负离子或其它中间体,这需要异常高的过电位。最近报道显示基于金属氧化物还原得到的金属比通过其它 方法制备的金属催化活性要高,但是不清楚金属氧化物如何改变了金属的电催化活性,这主要是因为界面和缺陷等微结构的存在影响了二氧化碳还原的活性。

为了评估金属和金属氧化物两种不同催化位点的作用,中国科学技术大学谢毅和孙永福研究组制备了四原子厚的钴金属层和 钴金属/氧化钴杂化层。他们发现在低过电位下,相对于块材表面的钴原子,原子级薄层表面的钴原子具有更高的生成甲酸盐的本征活性和选择性。而部分氧化的原 子层进一步提高了它们的本征催化活性,在过电位仅为0.24伏下实现了10毫安每平方厘米的电流输出超过40小时,且其甲酸盐选择性接近90%,这超过此 前报道的金属或金属氧化物电极在同等条件下得到的结果。该研究工作有助于让研究者重新思考如何获得高效和稳定的CO2电还原催化剂。相关研究结果发表在 2016年1月7日《自然》上。加州理工大学Karthish Manthiram教授评论认为“这是一次重大的科学突破。虽然它在进入商业化使用之前还需要一段非常长的时间,但是目前这个阶段的发展不管从哪个角度看 都是积极乐观的。”

这项研究的工业化成果似乎慢点儿,这本来也是科学进展嘛

在搜索过程中还看到:

神华宁煤煤制油示范项目建成投产

2016年12月28日,神华宁煤集团400万吨/年煤炭间接液化示范项目举行首批产品装车发运仪式,标志着我国建设全球单套装置最大的煤制油项目取得阶段性成果。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平日前对神华宁煤煤制油示范项目建成投产作出重要指示

400万吨/年煤炭间接液化示范项目,是神华集团继鄂尔多斯百万吨煤直接液化项目之后,在煤炭间接液化技术上的又一突破。这标志着神华集团已成为全球唯一同时掌握百万吨煤炭直接液化和间接液化两种煤制油技术的公司,对于增强我国能源自主保障能力具有重要战略意义。

国家发改委网站消息,据运行快报统计,2016年,原油产量19771万吨,同比下降7.3%;原油加工量52372万吨,同比增长9.4%,成品油产量 32372万吨,同比增长7.8%;成品油消费量28948万吨,同比增长5.0%,其中汽油同比增长12.3%,柴油同比下降1.2%。

刘中民是2015年的院士,祝愿大连化物所出更多的院士,出更多的成果!

关键词(Tags): #大连化物所#刘中民#煤制烯烃#煤化工通宝推:桥上,四四方方,诸葛神候,唐家山,侧翼,joomla,来路,石狼,未知如之何,mezhan,ton,盲人摸象,脊梁硬,蓝鸟,文化体制,
家园 感觉不靠谱。

即使能工业化,可从哪儿去采集那么多二氧化碳?

大气中二氧化碳含量0.03%左右,主要来自含碳物的燃烧和动物代谢。

这个科技成果就是在逆化第一个过程。从能量守恒的角度看,通过二氧化碳生产的汽油再拿去燃烧开车,是不是有点滑稽

家园 当然很牛,能活化二氧化碳的催化剂

是催化剂技术的突破,有技术很多事就好办啦。

这是工具

家园 太阳能电解水

和二氧化碳加氢之后合成汽油,可以利用现有的汽油引擎。

展望10年到20年,太阳能发电的成本终归会降低到1美分每度,这个时候电动车一定大行其道,但全球数以十亿计的汽油车肯定不会一下子抛弃,这个技术就有了长足的意义。

通宝推:天堂,
家园 宝推,宝推!
家园 可以利用火电厂捕捉的二氧化碳

把风电和光伏在高峰时段产生的能量储存起来。

家园 两个意义

第一个意义在于可以提供一个灵活的能量存储的手段。随着风电光伏的普及,能量存储的需求大增。这个技术或许效率不及电池(包括流电池)、飞轮、压缩空气及抽水蓄能,但蓄能不受设计容量的限制,同时便于运输,可以利用现成的设施实现存储能量异地利用。

第二可以结合现有燃煤电站,实现替代石油进口。

家园 里子和面子兼得

不但有巨大的经济效益,而且说道减排,一下子就站到道德制高点上了

家园 家里的空调也是这么干的,你敢说空调滑稽那关了试试?

以前有看到报道,冰岛把火电厂出来的二氧化碳打入玄武岩变碳酸岩石的

咱这个办法比这种应该是有经济效益的,可持续得多

家园 还有一个前不久甲烷制烯烃和苯的

这几个都是他们的强项就非贵金属的催化剂的制备

这对于资源一时紧张能缓解一下,但是无法取代石油大重化工。

就像当初二战德国人的化工再强,想要靠化工来取代石油是不可能的。

何况美国的页岩油气模式正在中国复制---十三五期间页岩气可以占到30%以上。

家园 乙醇汽油的作用大小有争议

大连化物所的成就有战略意义。人们利用的是碳分子牵手的产物,是牵手的那个能量,利用完后产生单个含碳分子。大连的催化剂就是月老,让这些单身狗们又重新牵手,很有价值和意义。但文中关于乙醇汽油的作用,是个有争议的旧事,科学美国人曾讨论过这一问题。

1 乙醇热值为汽油三分之二,油耗的增加让人怀疑乙醇汽油环保作用被高估的可能。

2 乙醇的生产同样耗费巨大能量,乙醇汽油的环保排放意义可能被高估。

3 用粮食生产乙醇,有一系列政治问题。

大连的成就之一,在克服第2,3点问题方面,很有意义,具有战略价值。

通宝推:蓝鸟,
家园 页岩气国内的开发似乎并不顺利

虽然号称储量世界第一,但实际在四川似乎进展困难,不知道是因为我们不完全掌握技术还是其他什么原因

现在对外石油依存度这么高,从国家的角度一定希望有替代性的办法

直接利用CO2生成这条道绝对环保可持续,如果成了,对中东产油国真是釜底抽薪呀

家园 细说一下。

二氧化碳加氢转化成长烃,长烃燃烧再释放出二氧化碳。

这表面上是碳的循环,人类关注的却是碳氢键能量的循环,确切地说是关注后者,燃烧释放的能。

根据能量守恒,这个能量必然来自第一阶段,要么光风水之能量来完成碳加氢,要么煤油等石化能源。

如果是石化能源的话就是我说的滑稽。如果是光风水能源,这个倒是靠谱,就像楼下罗密欧提到的,此技术作为储能技术。

问题是,地球上本来就储存了大量的石化能源,再通过此技术来增加能源储备,那就得看它的增量和成本了。

我的看法是,地球上本身的石化能源储备长期因为各种原因被人们远远低估,此技术对石化能源的再储备没多大意义。

家园 无机物合成长烃也许客观上会增加化石能源储备

但增加储备并不是发展这门技术的目的。

正如我在另一个帖子中表达的,重点在于新能源发展起来了,我们极度缺乏大规模短期存储和转运能量的手段。说到底,合成长烃是一种不错的能源介质,比氢介质有优势,至少短期内如此。效率上会有损失,但比起大规模弃风弃光电来说,那点损失可以接受。

从长远来看,不管是聚变、快堆、光伏还是风电,一次能源的获取不再是主要问题,改变能源的时空分布将成为主要的技术瓶颈。这也是为啥无机物合成长烃技术大有希望的原因,因为它可以优化对已有能源的高效利用。至于减排环保只是附带功效而已。

通宝推:老老狐狸,ton,
家园 重庆四川的页岩气进展非常好

尤其是涪陵地区,200多口井没有一口是不能生产的低产井,最低产量初始最高都在8万立方米每天,最高达到100万立方米每天几乎和美国最高的0.1%的井一样。由于管线不足,被迫限制每口井的产量,平均达到6万立方米. 如果不限产,现在产量就能达到全国天然气产量的10%.

每口井成本从当初的7千万以上已经降低到5千万以下。

平均每口井的年产量达到2.5千万立方米---按照重庆当地的批发价格可以达到1.8~2元,当年就回本。而由于限产,每年的产量下降不明显,可以保持产量5年以上。

而资源量也很大,涪陵二期进展顺利,每口井产量和一期比基本相当。一期里面在原有的已经投产层位上面层位试验的井产量也和下面的不相上下。光重庆一地的可采储量已经和美国宾州不相上下了。

四川中石油的产量也紧追上来,很快今年的产量就会也和中石化涪陵接近。

通宝推:故乡在喀什,mezhan,桥上,camper,繁华事散,敲门,脊梁硬,老老狐狸,ton,北纬42度,
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