一碳化工产品及其发展方向

一碳化工是替代石油合成路线制备基本有机化工原料、燃料和其他重要化学品的最重要的最有发展前景的途径.本文综合讨论了以含一个碳原子化合物为原料合成化学品和新材料的国内外研究与开发的进展,包括已工业化的技术.同时也对一碳化工产品发展方向和与一碳化合物相关的能源技术产品、环境保护技术产品及低品位一碳化合物资源化技术作了较全面的分析.     

碳一化工的技术、产品现状及其发展方向

碳一化工是替代石油合成路线制备基本有机化工原料、燃料和其他重要化学品的最重要的最有发展前景的途径。本文综合讨论了以含一个碳原子化合物为原料合成化学品的国内外研究与开发的进展,包括已工业化的技术、正在工业化和待工业化的技术及其研发动向,同时也对碳一化工的发展方向作了较全面的分析。分析认为,以合成气和甲醇为原料的研究开发、合成气路线合成液体燃料、天然气(甲烷)直接合成基础有机化学品和开发以二氧化碳为原料的碳一化工是未来碳一化工发展的重要方向。     

一碳资源在酵母中的利用与转化

在当前日趋严重的气候与能源危机下，传统的化工行业亟需减少对化石燃料的依赖，转而开发利用更为清洁可持续的原料，如包括甲醇、甲酸和二氧化碳等在内的一碳资源。作为真核生物的酵母由于细胞器的存在能够隔绝一碳化合物代谢过程中产生的有毒物质渗入细胞质对细胞产生毒害，在一碳化合物的生物转化中极具潜力。近年来，随着对甲醇代谢途径愈发深入地了解以及遗传操作工具的逐步完善，利用天然甲醇酵母以甲醇作为碳源生产化学品取得了重要进展。同时，开发常用的工业酵母如酿酒酵母、解脂耶氏酵母为人工甲基营养型酵母，实现将一碳资源进行高值化转化也取得了不俗的成就。本文着重讨论了酵母底盘在转化利用一碳原料方面的研究进展，在此基础上讨论并分析了目前一碳资源生物转化存在的瓶颈以及潜在的解决方案，指出随着更多精准高效的工具的开发以及对细胞代谢网络的阐释，依托酵母细胞进行一碳资源的生物转化将在未来的绿色生物制造中扮演越来越重要的角色。     

长碳链二元酸在人工合成麝香酮方面的应用

人工合成已经成为麝香酮的主要来源,但由于原料供应和原料价格问题,许多合成途径都无法实现工业化生产。微生物法生产的长碳链二元酸为人工合成麝香提供了丰富廉价的原料资源,本文概述了以12-16碳二元酸为原料的麝香酮合成途径。     

微生物细胞工厂碳流调控进展

随着代谢工程技术的进步,越来越多微生物细胞工厂可用于化学品发酵生产。微生物细胞生产化学品具有生产条件温和、环境友好等优势,是实现化学品绿色可持续生产的重要手段。为了提高微生物细胞工厂的产量、得率和生产强度,传统代谢工程手段主要采用基因过表达或基因敲除方式增大目标代谢路径碳代谢流。然而由于代谢流调控精度不足,易导致细胞生产能力下降。本文主要针对微生物细胞工厂碳流调控中存在的瓶颈问题,从代谢流改造靶点选择、细胞生长与产物合成碳流平衡、副产物路径与产物合成竞争、产物合成效率强化四个角度,系统综述微生物细胞工厂碳代谢流调控的最新进展。并从高精度、仿生学、智能化、多任务、快响应调控工具的设计出发,对未来微生物细胞工厂的发展趋势进行展望。     

碳点的合成、发光机理及在WLEDs中的应用

荧光碳点是新型碳基纳米材料的一个新兴类别,由于其优异的荧光可调谐性,来源广泛,成本低廉,作为一种"绿色材料"逐渐登上了荧光纳米材料的舞台,受到研究学者们的广泛关注,引发了包括生物医学、化学传感、光电器件在内的许多领域的研究热潮。近年来,大量的新型荧光碳点材料被开发并应用于WLEDs。本文从碳点的合成、荧光机理及WLEDs的应用角度对该领域的最新研究进展进行了综述,重点介绍了该领域最新相关的研究成果。     

甲基营养型大肠杆菌构建策略的研究进展

利用微生物细胞工厂实现原料转化和产品合成是绿色生物制造的核心。然而,当前生物制造仍以富含糖类的谷物粮食为主要原料,存在“与民争粮”的争议,亟需开发非粮原料。甲醇作为煤化工产业中的重要产品,具有来源广、价格低、还原性强等优势,有替代粮食原料的潜力。天然甲基营养菌可利用甲醇生产单细胞蛋白和各种氨基酸,但存在理论收率低、遗传改造工具不足等缺点。随着合成生物学的发展,以大肠杆菌等模式生物作为底盘细胞构建人工甲基营养菌,实现甲醇到各种化学品的生产已成为研究热点。本文总结了多种甲基营养型大肠杆菌的构建策略,明确了影响天然路径代谢的关键因素与代谢过程中的重要中间产物,概括了各种天然路径在大肠杆菌中的优化策略与人工新路径的构建方法,并对工程菌株的优化提出了展望。     

以二氧化碳为原料合成环状化合物的研究进展

环状化台物是一类用途广泛的重要精细化学品和化工原料,以二氧化碳为原料赢接合成环状化合物是一种绿色合成方法。本文简要介绍了近印来利用此方法合成环碳酸酯、环氨基甲酸酯以及环脲的研究进展,比较了二氧化碳和不同原料制备这些环状化合物的优缺点,并对其应用前景进行了展望。     

青岛能源所通过点线结合方式提高萜类化合物合成甲羟戊酸途径效率

正萜烯化合物包括大宗化学品异戊二烯和高能量密度燃料蒎烯等,在材料、能源和医药等领域具有极高的应用价值。以可再生糖为原料,利用绿色可持续的微生物代谢工程合成萜类物质是当前生物化工领域的研究重点。其中微生物可利用的外源甲羟戊酸(MVA)途径具有高效性和较好可调控性,是当前研究的热点。MVA途径从前体乙酰辅酶A到二甲基烯丙基焦磷酸(DMAPP)的合成路线涉及7步反应和7个酶,     

泥炭制酵母饲料 第三章 高位泥炭水解产物的特征(续上期)

利用泥炭水解产物制取微生物合成产品目前对蛋白质、某些氨基酸、维生素以及其它起刺激和抑制作用的生物活性物质的微生物合成进行着广泛的研究和工艺过程的开发。微生物细胞富含蛋白质、维生素、类脂化合物、酶。微生物物质代谢的易变可使其按所需要的方向发展。要实现微生物合成必须要有活性菌株,高质量的培养介质和最佳培养工艺条件。植物原料的水解产物,碳     

Characterisation of products from the recycling of glass fibre reinforced polyester waste by pyrolysis

A thermoset polyester/styrene copolymer reinforced with glass fibre was pyrolysed in a fixed-bed reactor at 450 °C. The main gases evolved were CO and CO₂, which accounted for more than 75 vol% of the total gas composition. Other gases identified were H₂, CH₄ and other hydrocarbons from C₂ to C₄. The properties of the pyrolytic oil, including calorific value, viscosity and elemental analysis, suggested that it could be a viable liquid fuel. The condensable products could also be a valuable source of chemical feedstocks including styrene and phthalic anhydride, which could potentially be recycled into polyester/styrene resins. The glass fibre recovered from the solid residue had mechanical properties which indicated that they could replace up to 20 wt% of virgin glass fibre in Dough Moulding Compound.     

Designed synthesis of porous carbons for the separation of light hydrocarbons

The separation of light hydrocarbon mixtures (C₁-C₃) generated from petrochemical industry is vital and challenging process for obtaining valuable pure chemical feedstocks. In comparison to the energy intensive conventional separation technologies (cryogenic distillation, absorption and hydrogenation), the adsorptive separation is considered as a low energy cost and high efficiency process. Porous carbons have been demonstrated as excellent adsorbents for the separation of light hydrocarbons, owing to their designable structure and tailorable properties. This review summarizes the recent advances of using porous carbons as adsorbents for the separation of light hydrocarbons, including methane/nitrogen, methane/alkane, methane/carbon dioxide, ethylene/ethane and propylene/propane. We discuss the separation mechanisms and highlight the material features including pore structure, surface chemistry and target molecular properties that determine the separation performance. Furthermore, the challenges and development direction associated with carbonaceous adsorbents for light hydrocarbon separation are discussed, meanwhile the guidelines for the design of porous carbons are proposed.     

石化中间储罐挥发性有机物排放特征与反应活性

中间储罐是石化企业的主要挥发性有机物(VOCs)排放源,对大气环境产生重要影响。本文对我国某石化企业炼化中间产物、污油、石化中间产物等中间储罐大呼吸过程进行了采样监测,分析了VOCs排放特征并建立了有机污染物图谱。基于OH自由基损失速率和最大增量反应活性法,分别量化了大呼吸过程大气反应活性和臭氧生成潜势(OFP)。结果表明,中间储罐大呼吸过程VOCs浓度高达数万毫克每立方米,单位体积物料周转量VOCs排放强度达到0.55～71.3g/m³。不同储罐排放特征差异大,炼化中间产物及污油储罐VOCs组成以烷烃为主,石化中间产物储罐VOCs以烯烃和芳香烃为主;C₃～C₇烷烃、C₃～C₄烯烃、苯、甲苯和丙酮等是首要污染物。中间储罐大呼吸损耗气具有较高大气光化学反应活性和臭氧生成潜势(OFP),OH自由基损失速率常数接近1.43×10⁴～2.37×10⁶s^-1,OFP达到2.84×10⁵～7.53×10...     

CO/CO2加氢高选择性合成化学品和液体燃料

一氧化碳/二氧化碳（CO/CO₂）转化利用是碳一化学与CO₂捕集利用中的重要环节,也是当今碳资源的非石油路线利用最具挑战性的方向之一。CO₂的高效活化与定向转化是CO₂利用过程中的关键问题,而CO加氢转化最大的瓶颈问题为如何有效控制C-O键的活化、C—C键的形成、碳链增长及终止。本文主要综述 CO/CO₂加氢高选择性合成重要化工原料低碳烯烃（C₂ ⁼～C₄ ⁼）以及一步高效合成汽油馏分（C₅～C₁₁）等方面取得的突破性进展。目前,CO/CO₂加氢主要经过费托合成与氧化物/分子筛双功能两条路线合成低碳烯烃与汽油燃料。针对费托合成C₂ ⁼～C₄ ⁼,分析表明棱柱状碳化钴得到的烃类产物分布可以显著突破Anderson-Schulz-Flory（ASF）分布的限制,而分子筛已被广泛用于构建双功能费托催化剂,由于酸性分子筛具有加氢裂化、低聚与异构化等功能,使得CO/CO₂还可以直接高选择性地转化为C₅～C₁₁烃类。另一方面,将可以活化CO或CO₂到甲醇的可还原型氧化物与具有C—C偶联功能的SAPO-34或HZSM-5分子筛进行耦合,也可以实现CO/CO₂加氢一步合成低碳烯烃或汽油且具有非常优异的选择性和高转化率。今后,借鉴纳米合成领域新方法,使产物分布打破经典ASF限制,最大限度地提高目标烃类化合物的选择性并显著减少甲烷的生成是研究关键。     

Selective catalytic reduction of NOx with ethanol and other C1-4 oxygenates over Ag/Al2O3 catalysts: A review

Research results regarding selective catalytic reduction (SCR) of NO_x with ethanol and other C_1-4 oxygenates as reductants over silver-alumina catalysts are summarized. The aspects of the process mechanism, nature of active sites, role of alumina and silver (especially in the formation of bifunctional active sites), effects of reductants and reaction conditions are discussed. It has been determined that key stages of the process include formation of reactive enolic species, their interaction with NO_x and formation of nitroorganic compounds which transform to NCO_ads species and further to N₂. The results obtained over various silver-alumina catalysts demonstrate the perspectives of their application for reducing the level of nitrogen oxides in engine emissions, including in the presence of water vapor and sulfur oxides. Ways to improve the catalysts for the SCR of NO_x with C_1-4 oxygenates are outlined.     

碳四烃转化与利用技术研究进展及发展前景

我国来自炼油厂和石化装置的碳四(C₄)烃资源非常丰富,与此同时,C₄烃用作传统液化石油气燃气的需求量正逐渐减少,C₄烃资源综合利用成为企业的关注热点。本文介绍了国内外C₄烃转化与利用技术的开发进展及工业应用情况,包括丁烯异构化、丁烯歧化、C₄烯烃催化裂解、异丁烷脱氢、异丁烯制甲基丙烯酸甲酯(MMA)、C₄烃芳构化与烷基化等。认为对炼化一体化企业而言,将炼油厂C₄和裂解C₄整合在一起,应用增产低碳烯烃、醚后C₄生产高辛烷值汽油组分、C₄组分相互转化以及向下游高附加值产品延伸等技术,未来将具有较好的发展前景,不仅可为市场提供所需的燃料与化学品,而且有利于提升企业经济效益。     

Simple chemical processes based on low molecular-mass alkanes as chemical feedstocks

The present state of new developments in direct catalytic conversion of low-molecular-mass alkanes (C₁–C₃) to petrochemical feedstocks and petrochemicals is reviewed. Special attention is given to the following reactions: methane to methanol and formaldehyde by partial oxidation as well as to C₂ hydrocarbons by oxidative coupling, ethane and propane to their olefins by oxidative dehydrogenation and to their oxygenates, i.e., acetic acid, acrylic acid and acrolein by partial oxidation. Specific research results are presented on the oxidative dehydrogenation of ethane and propane.     

FCC汽油降烯烃工艺及催化剂研究进展

针对国VI汽油标准大幅度降烯烃的需要及乙醇汽油对有机含氧化合物含量的严格要求,从分子炼油角度出发,按照烯烃碳数C_4、C_5～C_6、C_5～C_8的顺序分别介绍并分析催化裂化(FCC)汽油降烯烃后处理技术,包括MTBE生产、烷基化、醚化、异构化/芳构化工艺发展状况、优缺点与应用局限。由于乙醇汽油的推广,MTBE生产技术与轻汽油醚化技术将面临停产的困境与改造的挑战,而烷基化、异构化/芳构化等生产高辛烷值汽油组分的技术是更具潜力的FCC汽油降烯烃技术,将得到大力发展。此外,总结常用工业催化剂及其改性研究,并简述存在问题与发展方向,提出汽油组分比例优化、MTBE装置改造等建议与展望,为FCC汽油降烯烃工艺技术路线选择提供借鉴。     

醚基高铼酸盐离子液体的催化性能研究

自合成两种新型醚基高铼酸盐离子液体：1-(2-甲氧基乙基)-3-乙基咪唑高铼酸盐（[C₂2O1Im][ReO₄]）和1-(2-乙氧基乙基)-3-乙基咪唑高铼酸盐（[C₂2O2Im][ReO₄]）,并利用核磁共振氢谱/碳谱、拉曼光谱、质谱和差示扫描量热等方法表征,确定是目标产物。环氧化合物是一种化学性质活泼且易转化为其他物质的有机合成中间体,烯烃的环氧化反应是合成环氧化合物的一种重要途径,因此建立以新型醚基高铼酸盐离子液体为溶剂兼催化剂的环辛烯环氧化均相反应体系,系统研究反应温度、时间、氧化剂用量、催化剂用量及循环使用等因素的影响。结果表明,产率大于90%,反应选择性大于99%,催化剂循环5次,产率无明显下降。     

油页岩有机质的逐级热溶解聚及产物特性

依兰油页岩有机质经过四氢萘逐级热溶解聚,热溶解聚物分别经过GC-MS检测并归纳分类,并结合热溶解聚残渣的FT-IR和¹³C NMR分析结果,旨在从分子水平上揭示依兰油页岩有机分子结构特征。结果表明,依兰油页岩有机质经过200~400℃逐级热溶解聚后,200、300、350、375和400℃温度条件下逐级热溶解聚物的收率分别为8.8%、9.9%、18.5%、19.2%和23.4%,总收率达79.8%。在可溶性组分中,脂肪烃化合物占比为36.9%（其中直链烷烃27.4%,支链烷烃8.7%）,酚/醇类占比为5.5%,芳香烃占比为32.0%,酮类占比为12.7%,醚/酯类占比为5.4%,其他化合物占比为7.5%。呈现脂肪烃>芳烃化合物>酮类>酚/醇>酯/醚的规律分布状态,其中27.4%直链烷烃中碳数分布在14~30并在C₁₆和C₂₆呈现两个峰值。