從技術到設備生物質轉化取得新突破

文|于雷 中國林業科學研究院 編輯|王武強

從技術到設備生物質轉化取得新突破

文|于雷 中國林業科學研究院 編輯|王武強

項目成果：農林生物質定向轉化制備液體燃料多聯產

承擔單位：中國林業科學研究院林產化學工業研究所

我國是能源生產大國也是消耗大國，由于傳統能源的存儲量的限制和燃燒時產生的大量危害氣體和溫室氣體等因素，越來越多的人將目光放到了新型能源——生物質的身上。

近日，2016年度國家科學技術獎勵大會在人民大會堂隆重舉行，中國林科院林產化學工業研究所研究員蔣劍春主持的“農林生物質定向轉化制備液體燃料多聯產關鍵技術”項目榮獲2016年度國家科技進步獎二等獎。

關鍵技術取得突破性進展

農林生物質廢棄資源的能源化和高值化綜合利用是實現循環經濟、改善生態環境、應對氣候變化的重要途徑。項目針對農林生物質轉化過程中存在的降解產物組分復雜、原料轉化率低、產品質量不穩定、能耗高、安全性差、經濟效益不明顯等問題，開展木質纖維和植物油脂定向轉化過程的可控機制等基礎理論研究，突破了降解產物定向調控、生產過程連續化、多聯產高值化利用等工程化關鍵技術，取得了多項創新性成果：

一是新研發了農林生物質熱化學降解產物定向調控技術。揭示了木質纖維和植物油脂等不同原料的定向降解過程基本規律；創制了定向調控產物分子結構及分子量的催化降解技術；首次成功開發出規模化應用的工程化成套關鍵技術。

二是創制了連續酯化和酯交換制備液體燃料的關鍵技術。發明了連續酯交換專用催化劑，首創了植物油脂自催化酯化降酸值、催化酯交換、溫敏減粘高效分離等連續化制備生物柴油工程化集成技術；創制了連續酯化耦合精餾分離制備富烴燃油及燃油添加劑關鍵技術。

三是創新了液體燃料聯產高值化生物基新材料關鍵技術。發明了氧化降解木質素改性酚醛泡沫材料的連續化制備和生物柴油雙鍵結構組分非均相催化聚合等關鍵技術；首次成功開發出木質素改性酚醛塑料和高閃點增塑劑等生物基新材料工程化技術。

專家簡介

蔣劍春男，研究員。1996年以來，一直從事林產化學加工領域的生物質能源轉化化學與利用、活性炭制備和應用等方向的化學化工相關技術領域的基礎和應用基礎研究，及成果轉化工作。先后主持和參加完成國家“863”、“攻關/支撐”、“自然基金”、“948”、部省級科技攻關和國際合作等重點研究科研項目。

生物質轉化顯露綜合效益

項目屬于技術開發類，集成了農林生物質定向轉化制備液體燃料多聯產關鍵技術。獲得授權發明專利47件，發表論文189篇，其中SCI、EI收錄84篇，制定行業標準1項。建成了年處理8萬噸木質纖維制備乙酰丙酸及酯、年產10萬噸生物柴油、全球最大的年產5000噸催化裂解制備富烴燃油和國內外首條年產6萬立方米木質素改性酚醛泡沫等4條連續化示范生產線。

截至目前，成果先后在江蘇、浙江、山東、內蒙古、安徽等省區推廣應用，建成生產線12條，主要產品總產能每年可達30萬噸，每年可轉化生物質50余萬噸，廢棄物資源增值超過10億元，替代化石資源30萬噸以上，減排二氧化碳約100萬噸。近三年新增銷售收入31.4億元，新增利潤4.1億元。其中，乙酰丙酸及酯、生物柴油等產品在國內市場占有率近30%，經濟、社會和生態效益顯著，對新能源和環保產業發展具有良好的示范和推動作用。

成果顯著享受國際聲譽

系列成果受到了國內外同行的高度關注。成果鑒定認為，該項目取得的3項關鍵技術均達到了國際先進水平，其中，在木質纖維原料全質利用、液化產物選擇性轉化乙酰丙酸及其酯、木質素預處理活化和生物油脂連續轉化高品質燃油聯產環保增塑劑工程化、自熱式定向催化裂解與精餾耦合、高閃點生物基環氧類增塑劑制備等關鍵技術方面達到了國際領先水平。生物油脂能源化多聯產工程化關鍵技術研究成果具有完全自主知識產權。

國內首條處理8萬噸/年木質纖維制備乙酰丙酸及酯連續化生產線

技術輻射五省十二條示范線

國內外首條6萬m3/年木質素改性酚醛泡沫連續化生產線

生物質熱化學國際知名專家、愛爾蘭皇家科學院院士Julian R.H. Ross認為：“該項目所制備的鋯型酯化反應固體酸性催化材料具有很好的應用前景”；美國密西西比大學化學化工研究中心主任Charles指出：“反應精餾可以解決精煉反應中反應平衡移動的問題，促進了燃油品質的提升”；美國佐治亞大學工程學院院長K.C. Das則高度評價了油脂定向催化裂解的研究結論，指出：“堿性催化劑能夠用于提升植物油的燃料性能”。