社会力量奖
林业剩余物木质纤维资源能源化综合利用关键技术
时间:2023-03-31 来源: 文字: 图片: 编辑:kxyj 点击:
主要完成人员:王 奎 周铭昊 胡立红 李文志 徐俊明 钟宇翔 叶 俊 夏海虹 王瑞珍 薄采颖
主要完成单位:中国林业科学研究院林产化学工业研究所 中国科学技术大学 扬州大学 俏东方生物燃料集团有限公司 徐州市洛克尔化工科技有限公司
项目起止时间:2015-2020年
获  奖  情  况 :2021年第十二届梁希林业科学技术奖科技进步二等奖

该项目属林产化学与加工领域。针对林业剩余物木质纤维资源能源化转化过程中存在的热化学解聚过程可控性差、间歇式生产能耗高、附加值低等问题,开展木质纤维定向转化过程的可控机制等应用基础研究,突破了降解产物定向调控过程连续化、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创新研究了木质纤维定向解聚和平台化合物可控演化新方法。研究了复合溶剂可选择性切断木质纤维ß-O-4醚键、糖苷键的新方法,形成含量达80%以上的混合糖苷、解离木素两类中间产物;研发了定向调控混合糖苷同步转化为乙酰丙酸及酯的新方法,乙酰丙酸及酯产物的选择性>80%;提出了复合溶剂体系中解离木素稳定化的新方法,解离木质素低聚物(聚合度≤3)含量超过70%;

②创新开发了林业剩余物热化学定向解聚连续化生产关键技术。研究了复合溶剂连续浆态预处理技术,实现木质素选择性高效解聚;发明了无催化降解半纤维素技术,有效克服了酸降解过程易焦化的难题;研发了卧式、立式有机组合的连续化高温高压无蒸煮液化装置及工程化生产与控制系统,木质纤维原料转化率>95%,乙酰丙酸收率较传统蒸煮水解方法提高了30%以上,产物纯度>98%;

③创新研发了液体燃料联产高值化生物基新材料关键技术。研究了新型氧化法调控木质素分子量和分子结构的预处理方法,木质素活性提高50%以上,研发了氧化木质素替代苯酚(20-50%)制备酚醛模塑料和酚醛泡沫的连续化生产关键技术。创新开发了生物基呋喃树脂及其精准绿色合成新工艺,实现兼具聚芳酯强度(拉伸强度>50MPa, 120%断裂伸长率)和聚酰胺韧性(弯曲强度>90MPa)的生物基呋喃树脂绿色合成。

项目集成了林业剩余物木质纤维资源能源化综合利用关键技术,在木质纤维原料全质利用选择性转化乙酰丙酸及酯、生物基树脂工程化等关键技术达到国际先进水平。获得授权发明专利20件,授权实用新型1件。发表论文115篇,其中SCI收录101篇,EI收录7篇。建成年处理8万t木质纤维制备乙酰丙酸及酯、20万m3/a木质素酚醛泡沫等连续化生产线。技术推广到江苏、内蒙古等地区,建成5条生产线,总产能15万t/a,每年可转化生物质20余万t,废弃物资源增值超过2亿元,替代化石资源15万t以上,减排CO2约30万t。2018-2020年,新增销售额6.15亿元,新增利税1.07亿元,乙酰丙酸及酯等主要产品国内市场占有率约30%,取得了显著的经济、社会和生态效益。

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