近日，“CO直接酯化制碳酸二甲酯成套技術(shù)合作開(kāi)發(fā)合同”簽字儀式在中石化廣州(洛陽(yáng))工程有限公司舉行。
這是繼新一代煤制乙二醇、煤制甲酸甲酯成套技術(shù)之后，廣州(洛陽(yáng))工程公司與中科院福建物構(gòu)所攜手合作開(kāi)發(fā)的又一項(xiàng)煤基能源化工新技術(shù)。
碳酸二甲酯(DMC)是公認(rèn)的綠色化學(xué)品，主要用途為生產(chǎn)聚碳酸酯、異氰酸酯、醫(yī)藥、農(nóng)藥，可作為鋰離子電池電解液和涂料的溶劑。
中科院福建物構(gòu)所經(jīng)過(guò)多年研究，成功開(kāi)發(fā)出CO直接酯化制碳酸二甲酯催化劑，并完成了1000小時(shí)單管試驗(yàn)。本次雙方合作將開(kāi)發(fā)10萬(wàn)噸/年C0直接酯化制碳酸二甲酯工藝包，并形成成套技術(shù)。據(jù)悉，氣相法CO直接酯化制碳酸二甲酯技術(shù)，相比當(dāng)前市場(chǎng)主流的酯交換法生產(chǎn)技術(shù)具有較大的成本優(yōu)勢(shì)，且采用無(wú)氯催化劑，更加安全環(huán)保。
目前工業(yè)主流的酯交換生產(chǎn)技術(shù)存在產(chǎn)品成本高、原料環(huán)氧丙烷生產(chǎn)過(guò)程污染嚴(yán)重等問(wèn)題。與酯交換法相比，CO酯化制碳酸二甲酯的原料僅為甲醇、CO、O2，產(chǎn)品成本低，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。但是，由于催化劑存在活性、選擇性和穩(wěn)定性等綜合性能偏低的情況，CO酯化制碳酸二甲酯催化技術(shù)一直未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家基金重大研究計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)A、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等的資助下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室郭國(guó)聰課題組研究員徐忠寧和莊巍課題組副研究員陳浙寧密切合作，在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上通過(guò)理論計(jì)算揭示了產(chǎn)物選擇性調(diào)控的催化功能基元：原子級(jí)分散的單Pd活性中心有利于通過(guò)Eley-Rideal機(jī)理生成碳酸二甲酯，而雙Pd活性中心則有利于通過(guò)Langmuir-Hinshelwood機(jī)理生成另一種產(chǎn)物草酸二甲酯;進(jìn)而通過(guò)理論計(jì)算優(yōu)化、理性設(shè)計(jì)和可控合成了分子篩穩(wěn)定的原子級(jí)分散Pd催化劑;通過(guò)球差校正電鏡和同步輻射等表征手段，確認(rèn)催化劑中原子級(jí)分散的單Pd活性中心是以PdO4的配位結(jié)構(gòu)存在，與理論設(shè)計(jì)催化劑模型結(jié)構(gòu)一致。
該催化劑表現(xiàn)出很好的催化性能：CO轉(zhuǎn)化率超過(guò)80%，碳酸二甲酯選擇性接近100%，連續(xù)運(yùn)行100小時(shí)性能無(wú)衰減。該研究結(jié)果將加快CO酯化制碳酸二甲酯催化技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程。相關(guān)基礎(chǔ)研究結(jié)果在線發(fā)表于ACS Catalysis (DOI:10.1021/acscatal.9b00286)。
