中國(guó)電石網(wǎng)訊

乙炔（C2H2）和一氧化碳（CO）是制備各種化學(xué)品的重要平臺(tái)化合物。電石（碳化鈣，CaC2）法煤制乙炔工藝提供了將包括煤炭在內(nèi)的各種固體碳（C）直接轉(zhuǎn)化為乙炔和一氧化碳的方法，是乙炔化工的龍頭工藝。然而，電石合成溫度高（2000℃~2300℃）、廢氣廢渣排放大，是典型的能源密集和高碳排放、高污染的大化工過程，限制了電石工業(yè)和下游乙炔化工的發(fā)展。設(shè)計(jì)和開發(fā)綠色的煤制乙炔新工藝對(duì)推動(dòng)乙炔化工的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

近日，中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院研究員趙虹和姜標(biāo)團(tuán)隊(duì)，采用BaC₂替代CaC₂作為煤制乙炔的關(guān)鍵中間體，通過碳酸鋇（BaCO₃）-碳化鋇（BaC₂）-氫氧化鋇（Ba(OH)₂）-碳酸鋇（BaCO₃）的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)低能耗、低排放的 C₂H₂和CO聯(lián)產(chǎn)新工藝，有望從源頭解決電石法煤制乙炔工藝存在的種種問題，實(shí)現(xiàn)煤制乙炔綠色低碳工藝流程再造。

該工作設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于鋇循環(huán)的聯(lián)產(chǎn)乙炔和一氧化碳的新工藝，該工藝可以在1450-1550℃的較溫和條件下將煤炭、生物質(zhì)炭等各種碳源物質(zhì)轉(zhuǎn)化為 C₂H₂ 并聯(lián)產(chǎn)高純度CO。BaC₂合成動(dòng)力學(xué)研究表明，與 CaC₂ 合成相比，固相合成 BaC₂ 反應(yīng)溫度低、反應(yīng)速度快，且無CO₂ 生成和排放。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的鋇的回收過程，研究結(jié)果表明，BaC₂ 與水發(fā)氣放出乙炔后的副產(chǎn)物Ba(OH)₂ 容易回收并吸收CO₂轉(zhuǎn)化為BaCO₃，可以直接用于BaC₂的再生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了鋇資源的循環(huán)利用，極大地減少了固廢排放。

同時(shí)，與以制CO和H₂的合成氣為目的的碳?xì)饣に囅啾龋摷夹g(shù)可以更加便捷、高效、綠色地將各種固體碳、水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為更加高級(jí)的C₂H₂ 和CO，為煤炭、生物質(zhì)炭等各種固體碳資源轉(zhuǎn)化為有用化學(xué)品提供了新的技術(shù)路線。該技術(shù)在煤化工和生物質(zhì)高效利用中具有良好的應(yīng)用前景。

研究工作得到潔凈能源創(chuàng)新研究院-榆林學(xué)院聯(lián)合基金和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。?來源RSC Sustainable Science