农林生物质定向转化制备液体燃料多联产关键技术-中国林业科技网

一、专业评审组林业二、项目名称农林生物质定向转化制备液体燃料多联产关键技术三、推荐单位国家林业局四、单位推荐意见经审核，申报材料填写符合要求，真实有效，同意推荐该项目申报2016年度国家科学技术进步一等奖。五、项目简介本项目针对农林生物质转化利用过程中存在的反应过程定向可控性差、间歇式生产能耗高、附加值低等问题，开展木质纤维和植物油脂定向转化过程的控制机制等基础理论研究，突破了溶剂定向液化、自热式定向催化裂解、串联式加压连续酯化耦合精馏、连续酯化耦合酯交换、多联产高值化利用等关键技术，取得了多项创新性成果：1）创新研发了农林生物质定向热化学转化技术。揭示了木质纤维溶剂可控定向降解过程的基本规律，创新开发了木质纤维定向催化液化关键技术，形成了五碳糖、六碳糖为主体的混合糖苷（总含量 >90%）和解离木素（含量 >80%）两类化合物，开发了混合糖苷化合物结构重组同步转化为燃油添加剂乙酰丙酸衍生物关键技术；发明了植物油脂定向催化裂解制备烃类燃料技术，开发了连续催化裂解反应器，实现了烃类产物分子结构有效调控，裂解油收率 >75%；创制了木质纤维过热蒸汽闪速降解连续化制备乙酰丙酸关键技术，开发出高温高压串联式双反应器，产品收率较传统木质纤维蒸煮水解方法提高了30%以上。2）创新开发了连续甲酯化制备燃料油工程化技术。研究了高酸价油脂自催化酯化和均相酯交换反应新工艺，实现了生物柴油生产过程的连续化，解决了传统工艺腐蚀设备、环境污染等问题，能耗较传统工艺低 20%，生产成本节约 15%以上；开发了酯交换产物温敏减粘、闪蒸等高效分离技术和蝶式离心连续化分离系统，效率较传统沉降法提高4倍，能耗降低40%；创制了串联式加压连续酯化耦合精馏分离工程化技术，实现了富烃燃油与乙酰丙酸酯的连续化生产，酯化转化率达 99.5%。燃料油低温流动性和热值有明显改善（热值R43MJ/kg冷凝点-23C,冷滤点-21C）,乙酰丙酸酯纯度达到 98%以上。3）创新了农林生物质高值化利用多联产工程化关键技术。研究了新型氧化法调整分子量和分子结构的预处理方法，创新研发了氧化木质素替代苯酚制备酚醛模塑料和酚醛泡沫关键技术，成功实现了酚醛泡沫的连续化生产；首次开发了生物柴油联产二聚体、高浓度双氧水与纳米级固体酸催化环氧化等技术，创制了高闪点油脂基环氧类增塑剂，产品较通用型环氧类增塑剂闪点提高 30℃以上。项目集成了农林生物质定向转化制备液体燃料多联产过程关键技术，具有自主知识产权，总体技术达到国际先进水平。在木质纤维原料全质利用选择性转化乙酰丙酸及其酯，植物油脂连续转化高品质燃油联产环保增塑剂工程化等关键技术达到国际领先水平。成果推广到江苏、浙江、山东、内蒙古、安徽等地区，建成了年处理 8万t木质纤维制备乙酰丙酸酯、10万t/a生物柴油等连续化生产线，以及全球最大的5000t/a催化裂解制备富烃燃油和国内外首条 6万m3/a木质素酚醛泡沫示范线。近三年，新增销售收入31.5亿元，利润4.08亿元。项目获得授权发明专利43件，实用新型发明专利11件，发表论文 209篇，其中SCI、EI收录101篇，制定行业标准 1项。成果的推广应用 ,对于农林生物质能源化高效利用,减少农林废弃物资源对环境的影响，有效替代化石燃料，具有显著的经济、社会和生态效益。六、客观评价.国内外相关最新技术的比较：经过国家一级科技查新咨询单位（江苏省科技查新咨询中心）的国内外查新报告显示：国内外未见木质纤维复合溶剂定向液化的报道；“高温高压横纵串联反应制备乙酰丙酸技术”在所检文献范围内未见述及；未见木质纤维复合多元醇定向调控液化糖苷化合物技术的报道；国内外已见木质素改性酚醛泡沫制备技术的报道，但本委托项目所述的“6万m3/年的生产线 ”在所见文献范围内未见述及；国内外未见混合糖苷同步转化为乙酰丙酸的技术，未见八万吨纤维素液化生产装置及万吨中压高温纤维素液化生产示范装置的报道；未见木质素改性酚醛泡沫的连续化制备技术和年产6万立方米木质素改性酚醛泡沫中试生产线的文献报道。2）国内外未见同时包括高酸价油脂连续化无催化剂降酸价技术、中低压连续化油脂裂解热化学、管道式连续化酯交换反应技术、甘油连续化分离技术、多烯键生物柴油环氧化工程化技术的报道；国内外未见环氧脂肪酸酯增塑剂闪点高于 220℃的报道；国内外未见同时采用连续无催化降酸预处理和连续酯交换技术制备生物柴油的规模化工程化技术的报道；国内已见甘油与粗生物柴油连续化蝶式离心机分离技术的实验室报道，但未见其应用于 10万吨/年规模化制备生物柴油工程技术的报道；国内外未见基于自热式定向裂解 -精馏耦合技术，建立了5000吨/年自热式催化裂解制备车用液体燃料生产线的报道。.技术检测报告：经江苏省质检中心、常州塑料产品质量检测中心等部门检测：1）富煌液体燃料油的热值 R43MJ/kg冷凝点-23C,冷滤点-21C,密度0.838g/cm3,粘度2.1mm2/s。含硫量4ppm,铜片腐蚀1级，水分：无，机械杂质：无，酸值0.15mg/g2）木质素酚醛树脂达到以下技术指标：流淌度R60mm聚合速度 60-80S,软化点60-110C,游离酚含量W8%粘度35-50cPa.s,含水量<3.5%3）生物柴油产品质量达到国家标准 GB/T20828-2007规定的要求4）电缆料专用复合增塑剂的塑料制品达到国家标准 GB/T8815-2008规定的要求5）木质素酚醛树脂制备的模塑料性能达到国家标准 GB1404.3-2008规定的要求6）木质素酚醛泡沫达到国家标准 GB/T20974-2007规定的要求7）乙酰丙酸酯性能符合 Q/JJ-78-2008标准.鉴定结论：“木质纤维原料全质利用液化过程定向调控与炼制产业化关键技术 ”鉴定结论：总体技术达到国际先进水平。在木质纤维原料全质利用液化、液化产物选择性转化乙酰丙酸及其酯、木质素预处理活化等方面处于国际领先水平。“生物油脂能源化多联产工程化关键技术 ”鉴定结论：该项目经济、社会和生态效益显著，对新能源和环保产业发展具有良好的示范和推动作用。研究成果具有完全自主知识产权，总体技术达到国际先进水平；生物油脂连续转化高品质燃油联产环保增塑剂工程化、自热式定向催化裂解与精馏耦合、高闪点生物基环氧类增塑剂制备等关键技术达到国际领先水平。“天然油脂制备生物柴油新技术 ”鉴定结论：该成果利用脂肪酸不同结构，采用不同工艺研究制备了生物柴油联产脂肪酸二聚体，具有创新性和自主知识产权，总体研究达到国际先进水平。国内外同行在重要学术刊物上的评价：评价1:生物质热化学国际知名专家，爱尔兰Limerick大学Dmitri教授在《CatalysisToday》的卷首论文中(2011,171:1-13),认为我们所制备的错型酯化反应固体酸性催化材料具有很好的应用前景。原文：“Xuetal.haveobtained Acidicsulphatedzirconialooksthemostpromisinginthisprocess. ”评价2：美国密西西比大学 Charles教授发表在《GreenChemistry»上的论文(2011,13:940-949),指出反应精储的可以解决精炼反应中反应平衡移动的问题，促进了燃油品质的提升。原文：afurtherimprovingtheproductproperties reactivedistillinghavebeenappliedforthispurpose.评价3:美国佐治亚大学R.Hilten教授在BioresourceTechnology(2011,102:8288-8294)期刊上高度评价了油脂定向催化裂解的研究结论， 指出碱性催化剂能够用于提升植物油的燃料性能。原文：“Basiccatalystssuchaspotassiumcarbonate…beenusedtoupgradevegetableoilsincludingsoybeanoil(Xuetal.). 。 "七、推广应用情况项目建成了年处理8万t木质纤维制备乙酰丙酸酯、10万t/a生物柴油等连续化生产线，以及全球最大的5000t/a催化裂解制备富燃燃油和国内外首条 6万m3/a木质素酚醛泡沫示范线。成果推广到江苏、浙江、山东、内蒙古、安徽等地区，共建成12条生产线，主要产品产能30万吨，占市场份额30%左右。主要应用单位情况表序号应用单位名称应用技术应用的起止时间应用单位联系人/电话经济效益(力兀)1金骄特种新材料(集团)有限公司乙酰丙酸/酯的连续化生产2012.06至今张维13811667375368582内蒙古金地生物质有限公司乙酰丙酸/酯的连续化生产2012.06至今孙家伟13651048650354573江苏悦达卡特新能源有限公司生物柴油连续化生产联产生物基增塑剂2012.05至今李雯137750296701346774江苏力强化工有限公司酚醛模塑料生产2013.01至今钱逸峰13961149985181135江苏乾翔新材料科技有限公司酚醛泡沫连续化生产2013.01至今翟立安1377523328512380.036江苏强林新能源材料有限公司生物柴油连续化生产联产生物基增塑剂2010.06至今陈游13913910149205427江苏泰州环科生物新能源有限公司生物柴油连续化生产2012.06至今胡小莉150629939601786

8山东青岛环科废油脂利用有限公司生物柴油连续化生产2012.06至今孙春扬1336521635516299安庆市虹宇化工有限公司生物柴油联产一聚酸2013.01至今王文耕1360556873694310宁波滨海石化有限公司生物柴油连续化生产2014.08至今卓利国1390662881852906.2八、主要知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利功效状态发明甘油三酯催化裂解制备液体燃料油的方法中国ZL200910029495.X2013.05.081192852中国林业科学研究院林产化学工业研究所蒋剑春，徐俊明，陈洁等功效发明油脂连续化酯交换制备生物柴油的方法及所用混合共溶剂中国ZL201110127424.02013.04.031167185中国林业科学研究院林产化学工业研究所陈洁，蒋剑春，聂小安，等功效发明用于模塑料的木质素生物质油酚醛树脂及其制备方法中国ZL200710025381.92009.06.10508501中国林业科学研究院林产化学工业研究所周永红，蒋剑春，胡立红，等功效发明一种介孔碱性碳材料催化裂解油脂制备高性能燃油的方法中国ZL20121041184312014.07.161444422中国林业科学研究院林产化学工业研究所蒋剑春，徐俊明，李静，等功效发明用废油制备生物柴油的酯化反应上2中国ZL200710019403.02009.08.05534186江苏悦达卡特新能源有限公司张伟明功效

发明高酸值油脂制备生物柴油的方法中国ZL200910184167.72011.12.14877916中国林业科学研究院林产化学工业研究所蒋剑春，陈洁，徐俊明.等功效发明气液双相反应器及其在固体酸催化脂肪酸甲酯中的应用中国ZL201110002100.42013.08.281262284中国林业科学研究院林产化学工业研究所李科，蒋剑春，李翔宇，等功效发明用地沟油及废弃动植物油脂制备环氧增塑剂的方法中国ZL200710020438.62010.01.13590048江苏悦达卡特新能源有限公司张伟明功效发明环保型增塑剂连续化制备工艺及其装置中国ZL201310173895.42015.07.151729116中国林业科学研究院林产化学工业研究所蒋剑春，李科，陈洁，等功效发明一种利用废弃生物质制备2-甲基四氢吠喃的方法中国ZL201110421889.02014.12.171544344金骄特种新材料（集团）有限公司颉二旺，张维功效九、主要完成人情况公示姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位蒋剑春1所长、书记研究员中国林科院林产化学工业研究所中国林科院林产化学工业研究所对本项目技术创造性贡献.项目总负责人，对创新点 1〜3作出创造性贡献：提出并指导开发了木质纤维热化学定向可控液化、植物油脂催化热化学转化与精储耦合反应、连续酯化耦合酯交换反应、多联产综合利用等技术，指导了技术和设备的集成推广应用。.投入工作量占本人总工作量的 60%。.发表相关学术论文149篇，获得授权专利25件，培养研究生34名。公示姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位周永红2副所长研究员中国林科院林产化学工业研究所中国林科院林产化学工业研究所对本项目技术创造性贡1.项目主要技术负责人。对创新点3作出了创造，性贡献：提出并指导开发了木质素降解预处理和木质素改性酚醛泡沫材料的连续化制备技术，指导开发了系列生物

献基增塑剂制备技术，指导了技术和设备的集成推广应用。.投入工作量占本人总工作量的60%。.发表相关学术论文49篇，获得授权专利7件，培养研究生17名。公示姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位聂小安3副主任研究员中国林科院林产化学工业研究所中国林科院林产化学工业研究所对本项目技术创造性贡献.主要对创新点2做出了突出贡献：主持了生物柴油与化工产品综合利用技术、 管道式连续甲酯化制备生物柴油新技术的研究工作，实现了生物柴油生产工艺的连续化，提高了生产工段工作效率及安全性。.投入工作量占本人总工作量的60%。.发表相关学术论文41篇，获得授权专利6件，培养研究生5名。公示姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位张伟明4总经理高级技师江苏悦达卡特新能源有限公司江苏悦达卡特新能源有限公司对本项目技术创造性贡献.主要对创新点2做出了突出贡献：重点负责生物柴油生产过程混合产物的分离技术研究，创制了酯交换产物温敏减粘高效分离技术和蝶式离心连续化分离系统，效率较传统沉降法提高4倍，能耗降低40%,取得了显著的经济及社会效益。.投入工作量占本人总工作量的 50%。.获得国家发明专利授权5件，实用新型专利7件。公示姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位张维5副总经理高级工程师金骄特种新材料（集团）有限公司金骄特种新材料（集团）有限公司对本项目技术创造性贡献.主要对创新点2作出了重要贡献，重点负责开发了木质纤维过热蒸汽闪速降解连续化制备乙酰丙酸工艺技术路线，重点参与工程化技术集成和推广应用工作。.投入工作量占本人总工作量的70%。.获得国家发明专利授权2件，美国发明专利授权1件。公示姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位徐俊明6副主任研究员中国林科院林产化学工业研究所中国林科院林产化学工业研究所对本项目技术创造性贡献.主要对创新点1、3作出了创造性贡献：重点负责了农林生物质定向热化学转化技术开发，主要负责了木质纤维定向催化液化关键技术、植物油脂定向催化裂解技术以及连续化制备乙酰丙酸技术，创制了连续催化裂解反应器。.投入工作量占本人总工作量的 60%。.发表相关学术论文35篇，获得授权专利6件。公示姓名排名行政职务［技术职称工作单位完成单位陈洁7无中级中国林科院林产化学工业研究所中国林科院林产化学工业研究所对本项目技术创造性贡献.主要对创新点2、3做出了重要贡献：重点负责完成了油脂基二聚体的制备工艺路线的确定、高闪点油脂基环氧类增塑剂的创制，重点参与了道式连续甲酯化制备生物柴油新技术工艺路线的研究工作。.投入工作量占本人总工作量的 70%。.发表相关学术论文19篇，获得授权专利3件。公示姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位颉二旺8董事长研究员金骄特种新材料（集金骄特种新材料（集

团）有限公司团）有限公司对本项目技术创造性贡献.项目推广主要负责人，对创新点2作出了突出贡献：重点负责木质纤维过热蒸汽闪速降解连续化制备乙酰丙酸工艺技术路线，乙酰丙酸酯及真下游产品开发及应用性研究，负责整体工程化技术集成和推广应用工作，参与了产业化技术放大和关键设备的设计。.投入工作量占本人总工作量的 50%。.获得国家发明专利授权5件，美国发明专利授权1件。公示姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位杨锦梁9常务副总经理高级工程师江苏悦达卡特新能源有限公司江苏悦达卡特新能源有限公司对本项目技术创造性贡献.主要对创新点2做出了重要贡献：重点参与开发了酯交换产物温敏减粘图效分离技术，负责工艺路线开发及关键设备设计，参与工程化技术集成和推广应用工作。.投入工作量占本人总工作量的 60%。.获得国家发明专利授权1件，实用新型专利6件。公示姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位胡立红10无副研究员中国林科院林产化学工业研究所中国林科院林产化学工业研究所对本项目技术创造性贡献.对创新点3做出了重要贡献：重点负责开发了木质素氧化降解预处埋和化木质素改性酚醛泡沫P技术，创制一种新型弱碱催化剂用于制备高邻位木质素发泡树脂，重点参与确定了木质素发泡树脂连续化生产工艺路线。.投入工作量占本人总工作量的 60%。.发表相关论文42篇，获得国家发明专利授权6件。公示姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位王奎11无中级中国林科院林产化学工业研究所中国林科院林产化学工业研究所对本项目技术创造性贡献.主要对创新点1作出了重要贡献：负责完成了木质纤维复合溶剂体系定向液化工艺参数的确定，重点参与完成了木质纤维类生物质定向液化过程机制方面的研究工作。.投入工作量占本人总工作量的60%。.发表论文3篇，获得授权专利1件。公示姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位肖达明12副董事长初级江苏悦达卡特新能源有限公司江苏悦达卡特新能源有限公司对本项目技术创造性贡献.主要对创新点2做出了重要贡献：重点参与了酯交换产物快速分离工艺参数的确定，工程化技术推广应用，负责关键设备设计及产业化技术放大。.投入工作量占本人总工作量的 60%。.获得国家发明专利授权1件，实用新型专利6件。公示姓名排名行政职务［技术职称工作单位完成单位孙家伟13总经理助理中级金骄特种新材料（集团）有限公司金骄特种新材料（集团）有限公司对本项目技术创造性贡献.对创新点2作出了重要贡献，参与了高温高压串联式双反应器装置设计， 产业化技术放大和关键设备的设计，负责现场设备的安装和试验生产系统的技术指导。.投入工作量占本人总工作量的 70%。.申请国家发明专利3件。公示姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位李科14无中级中国林科院林产化学工业研究所中国林科院林产化学工业研究所对本项目技术创造性贡献.对创新点2作出了重要贡献，重点参与完成了均相酯交换工艺路线的确定， 管道式连续甲酯化制备生物柴油新技术的关键设备设计及产业化技术放大。.投入工作量占本人总工作量的60%。.获得国家发明专利授权3件，实用新型专利授权1件。公示姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位许彬15无副研究员中国林科院林产化学工业研究所中国林科院林产化学工业研究所对本项目技术创造性贡献.对创新点2作出了重要贡献，参与了管道式连续甲酯化制备生物柴油新技术的产业化技术放大和关键设备的设计，重点负责生产线现场的技术指导。.投入工作量占本人总工作量的60%。.获得国家发明专利授权3件。十、主要完成单位及创新推广贡献主要完成单位（一）中国林科院林产化学工业研究所.本单位为专业从事林产品化学加工与利用的综合性研究机构， 设有生物质化学利用国家工程实验室、江苏省生物质能源与材料重点实验室、 国家林业局林产化学工程重点开放性实验室、国家林产化学工程技术研究中心、 国家林业局生物质能源工程技术研究中心、 博硕士授予点和博士后流动站等，具有较强的综合实力。.长期从事农林剩余物转化技术研究与开发，建立了完备的试验装置和分析测试仪器。本项目以国家科技攻关（支撑）、国家自然科学基金、国家林业局推广和国际合作项目等部省级项目天然油脂制备生物柴油新技术研究 ”、生物质酚醛模塑料开发”、林业生物质资源液化替代石油能源过程机理研究 ”、管道式连续催化甲酯化制备生物柴油新技术 ”、农林剩余物制乙酰丙酸酯生物基材料技术及设备 ”、废弃油脂催化裂解制备液体燃料油研究 ”、模塑料用木质素酚醛树脂制备技术推广 ”、朱本油脂定向催化裂解制备富燃燃油过程机理研究”为主体，研究开发农林生物质定向转化制备液体燃料多联产关键技术和装备，在木质纤维热化学定向可控液化、植物油脂催化热化学转化与精储耦合反应、 连续酯化耦合酯交换反应、多联产综合利用等方面取得创新和突破；发表论文209篇，其中SCI、EI收录101篇，获得授权发明专利43件，实用新型发明专利11件，制定行业标准2项；成套技术装备实现了工业化应用，推动了生物质利用产业的技术进步。.在项目执行过程中，加强组织管理和定期交流，总结存在问题，研究解决对策。给予完成项目所需条件全力支持，保证了课题计划按期实施和项目的顺利完成。.本单位十分重视知识产权的保护和应用，通过成果宣传、示范和推广、与企业密切合作等加速科技成果产业化主要完成单位（二）金骄特种新材料（集团）有限公司.本公司成立于2004年8月，长期从事林业生物质化工产业的技术开发、产品生产及销售，是国防科工局批复的武器装备专用燃料油、专用润滑油、专用特种油”科研生产许可单位，是国家发改委和国家财政部批复的内蒙古自治区一家生物能源和生物化工示范企业，是国家林业局批复的国家生物质资源综合利用产业化示范基地 ”、“100万亩文冠果生物能源原料基地。.国家十二五”科技支撑计划生物基材料中间体乙酰丙酸酯生产技术与生产性示范 ”、农业成果转化 农林剩余物制乙酰丙酸酯生物基材料技术及设备 ”等主要研究课题的研发、中间试验、扩大及推广应用均有本公司参与完成。.在项目实施过程中，凡项目所需条件(如技术人员、试验经费、试验场地、试验设备等)都给予了全力支持