日前，南京工業(yè)大學校長喬旭領銜完成的項目“嵌入臨氧裂解過程的‘三廢’治理與化學品生產耦合關鍵技術”，獲評2021年度江蘇省科學技術獎一等獎。

“該項目通過三個創(chuàng)新點解決了化工行業(yè)污染治理效果差、過程集成度弱和資源利用率低這三大被人詬病的‘痛點’。”喬旭表示，該項目利用大分子有機物裂解和氣態(tài)有機小分子深度氧化的耦合反應機理，通過臨氧裂解熱量傳遞過程的調控實現(xiàn)系統(tǒng)自熱平衡。團隊創(chuàng)新性提出了一個凈化新概念，也就是使大分子在氧氣的作用下裂解反應生成小分子，小分子再深度氧化為二氧化碳和水，實現(xiàn)廢水廢氣廢渣近零排放。

南京工業(yè)大學綠色化工實驗室教授湯吉海表示，精細化學品生產的反應、分離等單元過程，有時副產物排放量是目標產品的10到100倍，不僅造成了原料成本的增加，還增加了廢棄物處置的費用。他們發(fā)明捕獲并利用精細化學品制造過程中過量原料的系列反應—分離耦合技術，開發(fā)全局尋優(yōu)的增強型“蝙蝠”算法，優(yōu)化設計反應—分離耦合工業(yè)化過程，最大限度降低過量組分逃逸量，實現(xiàn)了生產過程“三廢”原位減量。

據(jù)介紹，團隊針對酫酯胺類精細化學品高原子經濟性反應合成路線，創(chuàng)制了功能化分子篩催化劑，并通過調控反應網(wǎng)絡、提高原料利用效率，做到了減少廢棄物排放，實現(xiàn)精細化學品生產源頭綠色。

南京工業(yè)大學綠色化工實驗室教授陳獻表示，針對精細化學品合成副產生物量大的問題，團隊設計出系列提高原子利用率的綠色反應工藝，以杜絕廢水的產生;發(fā)明了極性溶劑原位還原，首次用于加成、縮合等高原子經濟性反應，實現(xiàn)多點位協(xié)同的高效催化效應，構建了羧酸特種酯、烷氧基丙酸酯、二苯胺、(氯代)苯甲醛的綠色催化合成工藝。

“原料吃干榨凈了，工藝水循環(huán)利用了，‘三廢’自然不存在了。”南京工業(yè)大學綠色化工實驗室教授崔咪芬表示，綠色工藝原料轉化率與目標產品選擇性均高于傳統(tǒng)工藝，建成的酸烯加成、烷烴氯化的“背包式”反應精餾集成裝置，使原料反應轉化率和選擇性分別達到98%和97%以上;發(fā)明的(氯代)苯甲醛生產水解反應與液液分離耦合的過量水原位循環(huán)技術，工藝水100%循環(huán)利用，源頭上杜絕了向系統(tǒng)外排放未反應的過量原料和工藝廢水的產生。

據(jù)悉，這種“三廢”臨氧裂解一體化深度凈化裝備，還可嵌入精細化學生產裝置中，實現(xiàn)全濃度范圍內“三廢”同時處理。處理后的尾氣排放中揮發(fā)性有機物(VOCs)含量低于10mg/m3，廢水化學需氧量(COD)低于40mg/L，遠遠低于國家和地方排放限值。

近兩年內，該成果應用企業(yè)取得了新增銷售額20.57億元、新增利潤2.83億元的經濟效益，同時取得了減排廢氣13.51億立方米，減排精餾釜殘等有機危廢5156噸的環(huán)境效益。(作者：溫才妃 楊芳)

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