从技术到设备生物质转化取得新突破

文|于雷 中国林业科学研究院 编辑|王武强

从技术到设备生物质转化取得新突破

文|于雷 中国林业科学研究院 编辑|王武强

项目成果：农林生物质定向转化制备液体燃料多联产

承担单位：中国林业科学研究院林产化学工业研究所

我国是能源生产大国也是消耗大国，由于传统能源的存储量的限制和燃烧时产生的大量危害气体和温室气体等因素，越来越多的人将目光放到了新型能源——生物质的身上。

近日，2016年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行，中国林科院林产化学工业研究所研究员蒋剑春主持的“农林生物质定向转化制备液体燃料多联产关键技术”项目荣获2016年度国家科技进步奖二等奖。

关键技术取得突破性进展

农林生物质废弃资源的能源化和高值化综合利用是实现循环经济、改善生态环境、应对气候变化的重要途径。项目针对农林生物质转化过程中存在的降解产物组分复杂、原料转化率低、产品质量不稳定、能耗高、安全性差、经济效益不明显等问题，开展木质纤维和植物油脂定向转化过程的可控机制等基础理论研究，突破了降解产物定向调控、生产过程连续化、多联产高值化利用等工程化关键技术，取得了多项创新性成果：

一是新研发了农林生物质热化学降解产物定向调控技术。揭示了木质纤维和植物油脂等不同原料的定向降解过程基本规律；创制了定向调控产物分子结构及分子量的催化降解技术；首次成功开发出规模化应用的工程化成套关键技术。

二是创制了连续酯化和酯交换制备液体燃料的关键技术。发明了连续酯交换专用催化剂，首创了植物油脂自催化酯化降酸值、催化酯交换、温敏减粘高效分离等连续化制备生物柴油工程化集成技术；创制了连续酯化耦合精馏分离制备富烃燃油及燃油添加剂关键技术。

三是创新了液体燃料联产高值化生物基新材料关键技术。发明了氧化降解木质素改性酚醛泡沫材料的连续化制备和生物柴油双键结构组分非均相催化聚合等关键技术；首次成功开发出木质素改性酚醛塑料和高闪点增塑剂等生物基新材料工程化技术。

专家简介

蒋剑春男，研究员。1996年以来，一直从事林产化学加工领域的生物质能源转化化学与利用、活性炭制备和应用等方向的化学化工相关技术领域的基础和应用基础研究，及成果转化工作。先后主持和参加完成国家“863”、“攻关/支撑”、“自然基金”、“948”、部省级科技攻关和国际合作等重点研究科研项目。

生物质转化显露综合效益

项目属于技术开发类，集成了农林生物质定向转化制备液体燃料多联产关键技术。获得授权发明专利47件，发表论文189篇，其中SCI、EI收录84篇，制定行业标准1项。建成了年处理8万吨木质纤维制备乙酰丙酸及酯、年产10万吨生物柴油、全球最大的年产5000吨催化裂解制备富烃燃油和国内外首条年产6万立方米木质素改性酚醛泡沫等4条连续化示范生产线。

截至目前，成果先后在江苏、浙江、山东、内蒙古、安徽等省区推广应用，建成生产线12条，主要产品总产能每年可达30万吨，每年可转化生物质50余万吨，废弃物资源增值超过10亿元，替代化石资源30万吨以上，减排二氧化碳约100万吨。近三年新增销售收入31.4亿元，新增利润4.1亿元。其中，乙酰丙酸及酯、生物柴油等产品在国内市场占有率近30%，经济、社会和生态效益显著，对新能源和环保产业发展具有良好的示范和推动作用。

成果显著享受国际声誉

系列成果受到了国内外同行的高度关注。成果鉴定认为，该项目取得的3项关键技术均达到了国际先进水平，其中，在木质纤维原料全质利用、液化产物选择性转化乙酰丙酸及其酯、木质素预处理活化和生物油脂连续转化高品质燃油联产环保增塑剂工程化、自热式定向催化裂解与精馏耦合、高闪点生物基环氧类增塑剂制备等关键技术方面达到了国际领先水平。生物油脂能源化多联产工程化关键技术研究成果具有完全自主知识产权。

国内首条处理8万吨/年木质纤维制备乙酰丙酸及酯连续化生产线

技术辐射五省十二条示范线

国内外首条6万m3/年木质素改性酚醛泡沫连续化生产线

生物质热化学国际知名专家、爱尔兰皇家科学院院士Julian R.H. Ross认为：“该项目所制备的锆型酯化反应固体酸性催化材料具有很好的应用前景”；美国密西西比大学化学化工研究中心主任Charles指出：“反应精馏可以解决精炼反应中反应平衡移动的问题，促进了燃油品质的提升”；美国佐治亚大学工程学院院长K.C. Das则高度评价了油脂定向催化裂解的研究结论，指出：“碱性催化剂能够用于提升植物油的燃料性能”。