该项目属林产化学与加工领域。针对林木油脂高值化转化过程中存在的机理不明确、间歇式生产能耗高、附加值低等问题,开展油脂定向转化过程的可控机制等基础理论研究,突破了燃料油产物定向调控、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:
1.创新了林木油脂定向催化裂解制备高品质燃油基础理论与关键技术。发明了油脂定向裂解γ型氧化铝双效催化剂,阐明了油脂裂解反应定向转化为直链烃类产物生成机制,提出了裂解反应的活化能变化规律。双效催化剂能有效降低活化能约50 KJ/mol,反应温度降低50-100℃,显著减少了裂解反应的复杂性和随机性,适宜馏分的比例达到75 %以上,烃类组分含量>85%。燃料油低温流动性和热值得到明显改善(热值≥43MJ/kg,冷凝点-23℃,冷滤点-21℃)。创制了废油脂自热式连续裂解关键技术及成套装置,创建了不凝气体的热量自循环回收系统,实现了油脂定向催化裂解的规模化生产。
2.创制了高酸价油脂无催化连续酯化和酯交换制备液体燃料的关键技术,开发了高闪点生物基环氧类增塑剂制备关键技术。研究了管道式自混合均相催化和串联式酯交换反应新技术,实现了生物燃油生产过程的连续化,能耗较传统工艺降低20%,生产成本节约15%以上;开发了酯交换产物温敏减粘、闪蒸等高效连续分离技术,效率较传统沉降法提高4倍,能耗降低约40%。开发了高浓度双氧水环氧化、串联式流化床连续化酯化、生物柴油联产二聚酸等技术,环氧二聚体产品较通用型环氧类增塑剂闪点由190℃提高到220℃以上。
项目共获得授权发明专利16件,其中1项得到转让,转让合同经费100万元;发表论文56篇,其中SCI收录25篇,SCI他引209次;研究开创了废油脂热化学转化制备高品质燃油的研究方向,受到国际上美国佐治亚大学、韩国化学研究所、以及巴西、泰国等多家研究机构进行了跟踪和后续研究。项目集成了生物油脂能源化多联产工程化关键技术。建成1条全球最大的5000t/a催化裂解制备富烃燃油连续化示范线,建成年产10万吨生物油脂连续转酯化制备生物燃油生产线,以及建1万吨/年连续化生物基塑料增塑剂中试生产线1条。技术已在2家企业得到推广应用,每年可转化生物质10万余t,废弃物资源增值超过10亿元,替代化石资源10万t以上,减排CO2约37万t。近三年,新增销售总额15.5亿元,新增利税2.84亿元,取得了显著的经济、社会和生态效益。