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7月28日,國際學術權威期刊《科學》在線發表了中國科學家在化工領域的重要研究成果:天津大學低碳能源化工研究團隊經過潛心技術攻關,提出從催化劑結構設計到反應熱量高效利用的新概念,成功打破傳統反應熱力學限制,奠定了丙烷脫氫新工藝的科學基礎。

與傳統工藝相比,該制備工藝的反應溫度可降低30℃~50℃,預期能耗可降低20%~30%,有望大幅降低二氧化碳排放。目前,該項創新技術已獲多項國家專利授權,并已進入工業試驗階段。

據記者了解,丙烯在全球石化產業鏈中具有重要地位,是生產塑料制品、醫療用品、汽車用品、建筑材料等下游產品的關鍵基礎化工原料。我國丙烯需求和生產位居全球第一,但當前較為先進的丙烷直接脫氫制丙烯技術高度依賴進口,并且其反應過程吸收大量熱量,產生較高碳排放。目前丙烯生產分別占我國和全球石化工業碳排放總量的8%和5%。因此,國內外對綠色低碳烯烴生產技術的研發極為重視。

面向世界科技前沿、國家重大需求和經濟社會發展目標,天津大學鞏金龍教授帶領的研究團隊潛心攻關,對上千種催化劑開展了測試和表征工作,從反應和傳熱的科學本質出發,提出了儲量豐富的金屬氧化物結構化設計方法,發現了催化劑結構對丙烷轉化的影響規律,明確了反應中間物種遷移對不同反應的串聯作用機制。

在此基礎上,研究團隊經過系統的工藝條件探索,建立了反應器內熱量集成利用的技術策略,開發了丙烷直接脫氫吸熱反應與選擇性燃燒放熱反應的耦合工藝,成功突破了傳統直接脫氫工藝的技術局限。

烯烴的生產技術是衡量一個國家化工行業科學技術水平的重要標志。天津大學此次開發的丙烯生產新技術,有望推動烯烴生產的綠色低碳發展,對提升我國在烯烴生產領域的核心競爭力具有重要意義。