地区：上海市 宝山区
关键词：中国科学院青岛生物能源与过程研究所;北京大学;青岛科技大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004407
成果描述：
| 乙二醇、丙二醇、丁二醇等低碳二醇类化合物是非常重要的聚酯类高分子单体，可用于跟二酸反应，制得性能优良的聚酯材料，因而需求量与产量巨大。制备二醇的工业化过程绝大部分都是建立在石油原料基础之上的。然而随着化石资源的耗尽以及环境污染问题的日益严重，发展基于非粮生物质中大量存在的纤维素、半纤维素为原料、绿色无污染的催化过程取代传统石化工业过程来合成二醇等化学品成为一种必然趋势。 该项目属于先进能源技术领域，首次提出以秸秆为原料，以高效、高选择性的定向催化转化技术为主要手段，以生产大宗高附加值化学品二元醇为主要目标，通过低成本、高效、绿色的原料动态挤压预处理工艺、碳水化合物绿色分级分离工艺、非贵金属催化氢解反应工艺，实现玉米秸秆生产生物基二元醇的中试示范生产，形成具有自主知识产权的大宗高附加值化学品二元醇的工业生产工艺。 主要技术内容： （1）通过对催化剂筛选，制备出适用于高温高压水介质下的、高性能负载Ni基、Ni-Cu双金属催化剂，实现对1,2-二元醇高效制备。在反应温度245℃、氢气压力6MPa的条件下，纤维素单程转化率可达100%，二元醇单程选择性达到70%，同时碳一产物选择性小于5%；以秸秆基混合糖液为原料可实现在反应温度180-190℃，氢气压力6MPa的条件下，糖液单程转化率大于99%，二元醇单程选择性可达65%以上。 （2）开发了由五碳糖/六碳糖经五羟甲基糠醛制备呋喃二甲醇/醚类及其氢解产物戊二醇产品的新技术，该过程工艺简单，能耗低，克服了单一的生物和化工产品附加值不高、过程经济性差的弊端。 （3）构建了一系列具有吸附和催化官能团的纳米碳基仿酶固体酸水解催化剂，可在温和的条件下实现纤维素等生物基聚糖的高效水解制备单糖，并实现催化剂的回收利用。 （4）建立了高浓、低温、低化学品用量的动态挤压预处理技术，在纤维原料固含量35%、温度低于100℃、用碱量6%的温和条件下，预处理后玉米秸秆的酶解效率达到90%以上，总糖得率达到480公斤混合糖/吨玉米秸秆，处理能耗为136.2kWh/t。建立了年处理玉米秸秆1000吨的BIVIS双螺旋挤压预处理装置以及与下游加氢过程配套的酶解糖化及糖液净化中试系统。 （5）通过系统优化与集成，完成百吨/年级中试，实现吨玉米秸秆产二醇得率大于281kg。使用生物基二元醇产品生产的不饱和聚酯树脂符合GB8237-2005标准。 授权专利情况：该项目已授权发明专利12项，实用新型专利1项，发表相关论文20余篇。 应用推广情况： 该项目从秸秆经由预处理糖化、选择加氢/氢解的混合二元醇中试产品经提纯分离，成功用于山东日新复合材料有限公司合成不饱和聚酯树脂，各项指标符合GB8237-2005《玻璃纤维增强塑料用液体不饱和聚酯树脂相关标准》，可为下游不饱和聚酯生产企业制备基于可再生、绿色生物基二醇原料的聚酯产品提供技术支持。 该项目形成的生物基二醇技术原料价廉易得、过程及产品绿色，可望大大降低二元醇生产对石油等化石原料及粮食的依赖程度，并实现农业秸秆的高值化利用与转化，具有很高的推广价值和显著的社会效益。 |
