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《成果专场》—依托科易网全国各地40 万项科技成果资源,精选出知名高校及科研机构的前沿科技成果进行推送,并帮助用户进行成果咨询、对接和交易,本期精选化学化工领域-精选科技项目进行推荐
项目1:绿色化工——水溶性生物基大分子磺酸盐成果转化及系列产品生产与应用示范
项目2:超高耐蚀彩色镀铬膜
项目3:钢铁基体无氰预镀铜工艺
项目4:纯钳、闪镀钳、钳镍(白钢)和钯钻电镀
项目5:化学沉镍、化学沉金复合工艺及技术
项目6:能源化工一一安全清洁新型燃油
项目一:绿色化工——水溶性生物基大分子磺酸盐成果转化及系列产品生产与应用示范
项目简介
项目团队通过协同创新一直致力于生物质“精炼”、分级与全价利用。首创了“以碱为分拆剂的微米级本色浆”清洁工艺和以“三氧化硫为解聚、改性剂的纳米级水溶性高分子产品的生产”新工艺。开辟了大规模、低成本清洁生产生物基产品的产业链,创新了“荒漠绿洲”物质与能量的生命支撑体系,成功培育了多功能生物基高分子水溶肥、构型肥、纸膜肥、缓控释肥、固沙及盐碱地专用肥、土壤整理剂以及水泥减水剂、沥青改性剂、本色竹纸、无甲醛粘胶剂、绿色包装材料、复合材料的“产品树”。申请和获得相关专利21项。完成了技术验证、产品评价、工艺包开发及部分成果鉴定,相继获得内蒙古及宁夏科技厅多个重大专项资助。
本项目以生物质资源全价开发、水溶化及高附加值利用为亮点,致力于纤维素、甲壳素、壳聚糖、木质素等产品的清洁高效生产及其生物基磺酸盐系列衍生物的开发,基于产品在包装、生活用纸、建筑材料、生物基地膜、构型肥、水泥减水剂、沥青改性剂、无甲醛粘胶剂、缓控释产品、土壤整理剂、保水保肥、固沙及盐碱地治理等方面的出色应用效果,进一步因地制宜地进行针对性技术和开发转化。通过创建生产示范与应用推广基地,实施产品为载体的成套技术和装备配套的“交钥匙”工程,促进废弃农林资源的大规模、高附加值全价利用和荒漠化生态恢复,开辟“减量化、再利用、再循环"经济实用、清洁绿色的新途径,推动多领域的应用示范,促进亿吨级规模和万亿级产业的形成,创造巨大的社会、经济和生态效益。
技术成熟度
研发团队历经多年产学研合作与探索,首创了以三氧化硫作为酯化试剂,以非质子溶剂作为分散剂,大规模、低成本利用各种生物质进行磺化的清洁生产新技术,破解了行业一直无法突破的生产成本高、溶剂残留、碳化降解严重、产品质量差等至今未能产业化的技术难题。新工艺具有原料丰富、转化率高、品质好、生产过程简单、反应条件温和,清洁安全,投资少,生产成本低,产品用途广,使用效果好等突出优势。新工艺既适用于纤维、木质素、淀粉、腐殖酸、虾壳蟹壳等各种生物质原料,也适用于农林加工残余物、秸秆粉及碱木质素等混合原料。
本项目已获多项专利,项目全面查新证明了全套新工艺技术的新颖性和首创性。本项目技术具有完全自主知识产权,并已经通过技术、生产和市场验证,具有很好的技术经济可行性和巨大的产业化前景。取得和申请的相关专利21项,其中授权专利8项。相关技术及成果已经通过小试和中试工程化和产品验证,证明了水溶性磺酸盐新工艺及水溶性生物大分子磺酸盐类液体新产品是成功和有巨大应用前景的。为优势生物质大规模、低成本、清洁安全生产高品质生物基材料及水溶性生物基高分子开辟了新途径。项目在千吨级生物基磺酸盐中试装置上完成了生产性验证和工艺及装备的优化,已形成了万吨级工艺包。并开发了全营养基可降解地膜肥,水溶性生物基高分子肥、天然调理剂,盐碱地、沙漠专用肥,绿色中密度纤维板、水煤浆乳化剂、水泥减水剂、沥青乳化剂等系列绿色产品。
应用范围
利用独创工艺可构建生物基产业链,大规模、低成本生产绿色材料、肥料、原料等系列新产品。可“多联产”生物营养液、本色浆、生活用纸、包装纸、无甲醛纤维板、沥青改性剂、水泥减水剂、多功能构型肥等可就地消纳的系列绿色产品。结合生物基磺酸盐与制浆工艺还可开发可覆盖地表可降解的低成本地膜及地膜肥,为“减肥增产、减药减害和减膜减污”开辟新路。综合利用原料、微生物及产品特性提高植物抗性。基于已有的研发成果,开发多功能生物大分子磺酸盐作为微生物培养及营养基,可望实现有机肥/无机肥及微生物菌肥一体化,开发高产食用菌培养基。
生物基技术与产品树
投产条件和预期经济效益
生物基磺酸盐液体肥和大面积喷雾设备结合,可充分发挥粘结、保水固沙作用,形成结皮,防止沙流动,帮助植物扎根生长。可节省平整和滴灌系统费用,节省石膏和数百吨水及人力成本,可当季节丰收。采用换土覆盖沙漠的改造成本需要一万元左右,采用草方格的每亩改造成本也在800元左右,磺酸盐产品则使用量少,使用成本低,仅有现有每亩数千元盐碱地治理成本的五分〜十分之一。作为生物基盐碱地改良专用肥潜力巨大,可与化肥复配生产多功能高效液体肥,全价利用生物质资源。
重点发展生物基新型肥料,不仅是国家鼓励、市场急需的重要农业生产资料,也可解决目前化肥利用率低,养分分解、流失及失效严重,使用效果差,二次污染的问题,随着基于生物基的植物营养源系列产品的推出,将可以进一步发挥对土壤养分增效、促释作用,提高土壤有机质,促进农业生产可持续发展,有力推动循环经济和生态产业的发展。
合作方式
技术非独家授权及区域性产品联合生产,10万吨/年投资强度约1亿元,产品利润率至少可达到30%以上。
项目二:超高耐蚀彩色镀铬膜
项目简介
本工艺已获国家专利(专利号89106223.8)。在特殊镀铭液中采用与普通镀铭类似的操作方法就可在光亮的基体上镀覆一层色泽鲜艳,绚丽多彩的铭膜。铭膜不是金属铭,组成非常复杂,但具有极高的耐蚀性,是装饰性和防腐性两用的涂层。
主要技术指标:
1.附着力极强,用橡皮擦或织物磨擦不损坏;
2.分散能力和深镀能力较好,可均匀镀复于大面积,形状复杂的工件;
3.铭酐用量只为普通镀铭液的1/4,可在常温和低电流密度下操作,铭雾污染少;
4.颜色为彩虹色,可随光照角度变化而变化。
技术成熟度
国内独家发明,已经中试试验,可直接用于生产。
应用领域及市场前景
适用于特高耐蚀要求的材料上。金属制品表面的耐蚀处理.最适合于室内、娱乐场所灯光闪烁下装饰品之电镀,也是汽车零配件,日常五金用具,自行车,电器和化工设备等优良的防腐装饰性涂层。
投产条件和预期经济效益
适用于具有一定规模的电镀生产加工企业。普通镀铭设备经过改造,就可直接用于本工艺。本工艺采取与普通镀铭工艺一样的处理方法。
应用范围比镀铭的更广,经济效益大于镀装饰铭。
合作方式
负责生产指导。转让技术,转让费面议。
项目三:钢铁基体无氰预镀铜工艺
项目简介
本工艺已申请国家专利。属环保、清洁生产工艺,镀液中不含CNL采用新型的络合剂,镀层为光亮的紫铜色,与基体有良好结合力,适合于钢铁、黄铜基体上的预镀。
主要技术指标:
1. 具有高的分散能力和深镀能力(100%),电流效率80%〜95%,镀层致密光亮;
2. 镀液具有活化钢铁表面且不发生铜置换的特点,保证镀层具有优良的结合力,钢铁(管)件经预镀铜、酸铜、镍、铬电镀后:(1)于200°C1小时烘烤、自然冷却至室温后,不发生起皮现象;(2)用锤子击打管件至呈扁平状,无发现起皮现象;
3. 镀液抗Fe3 、Fe2 、Sn2 ,Zn2 污染金属总容许量高达1g/L以上,镀液中存在这些杂质时,仅发现浑浊现象,循环过滤后仍可正常生产,镀层质量不受影响;
4. 采用本工艺,可以一步取代氤化镀铜和焦磷酸盐镀铜两道工序,工艺流程与原生产流程一致即:化学除油T电解除油T酸化(活化、抛光)T电镀。
技术成熟度
实现中试和连续生产一年。
应用领域及市场前景
适用于钢铁和铜及其合金件的预镀铜打底。
投产条件和预期经济效益
适用于具有一定规模的电镀生产加工企业。连续生产时,工艺成本与氤化预镀铜的相当,有环保效益、社会效益和一定的经济效益。
合作方式
负责生产指导。销售镀液及添加剂或转让技术,转让费面议。
项目四:纯钳、闪镀钳、钳镍(白钢)和钯钻电镀
项目简介
镀耙:可在宽广的镀液组成、电流密度、温度和pH范围内获得与基体结合好、平整、白和镜面光亮的耙沉积层。镀层纯度达99.9%以上,厚度可达5pm;镀液稳定、有很好的分散能力和深镀能力。操作简单,维护方便,有“傻瓜”工艺之称。
闪镀耙:是最佳的代镍中间阻挡层,0.2微米厚就可有效阻挡基体金属向表层扩散,在耙上镀金、铑或钌已广泛用于名贵的“无镍饰品”的装饰。从本工艺镀取的耙镀层纯度达99.9%,耐腐蚀,外观洁白光亮,具有优异的耐变色性能,镀层无裂纹、光亮、洁白。
耙镍合金:中性耙镍电镀工艺。镀层白亮、不变色、有优良的耐磨性、耐蚀性和可焊性。镀液中耙含量少,成本较低。镀液稳定,操作简单,维护方便。
与传统的镍含量为20%的耙镍合金相比,本工艺镀层中的镍含量达到40%,因此,电镀成本较低。实现生产应用(代金镀层)2年。
耙钻合金:耙钻合金镀层具有高耐磨,高抗蚀和光亮洁白外观三大特性,可直接用作装饰品的表层。在其上镀一薄层的金、铑或钌更是被广泛用作高档“无镍饰品”的装饰镀层。
本工艺是节耙弃镍的新工艺,镀层耙钻比为80:20,既具有纯耙镀层的外观又不含对人体皮肤有害的镍。镀层的耐蚀性、耐磨性、钎焊性和接触电阻均与硬金镀层相近,在电子工业中也可代替硬金用于接插件的电镀。本工艺镀液稳定,采用单一高效光亮剂,故镀液组成简单,操作与维护都非常方便。根据需要,调节镀液中钯盐与钻盐浓度比可得到钻含量从5%到30%的一系列钯钻合金镀层以适应不同的需要。
表1. Pd-Ni合金镀层不同Ni含量时的性能
评定标准:SJ 2431-84《印刷插头技术条件》第3.7条,接触电阻不大于0.015Ω(15 mΩ)。一般镀金层接触电阻小于0.6 mΩ。
评定标准:GB4677-84《印刷板可焊性测试方法》,Sn/Pb=63:37,温度=235±5℃,时间=3秒,润湿面积>95%为合格。
技术成熟度
可直接用于生产。
应用领域及市场前景
高档豪华饰品之装饰表层,镀金底层,防银变色表层,代镍镀层和电子工业中的代硬金镀层。
投产条件和预期经济效益
适用于具有一定规模的电镀生产加工企业,普通电镀设备经过改造,就可直接用于本工艺。应用范围广泛,本项目属于贵金属电镀,效益较高。
合作方式
负责生产指导。销售镀液及添加剂或转让技术,转让费面议。
项目五:化学沉镍、化学沉金复合工艺及技术
项目简介
适用于普通及特殊材料如:高密度柔性线路板、复杂和特殊的航空航天材料(如钼合金、钨合金、纤维材料、高分子材料、陶瓷材料等)表面上的前处理一化学镀镍一化学镀金多种工艺的复合加工表面处理。特别适用于无法用电镀方法加工的微细器件,如微小片状、粉末、金属丝、钩、空心管等零件。
化学镀镍:成功应用属酸性中磷化学镀镍工艺,特适用于柔性线路板化学镀镍/金。镀层结晶细腻、光亮、孔隙率低、具有高柔性和优良的可焊性和极佳的抗腐蚀性能。镀液稳定和环保(不含铅、镉和其他环保禁用物质),使用寿命长。
化学镀金:包括高稳定性无氤自催化化学镀金工艺和化学置换镀金技术,成功实际应用,已用在高密度柔性线路板和电子陶瓷上镀金。
化学置换镀金:弱酸性化学镀金新工艺,镀层厚度可达0.05-0.3μm,呈光亮的柠檬黄色泽,纯度高达99.95%以上。成本低、镀液稳定,操作方便,维护简单,镀层具有高导电率,高抗蚀性。
高稳定性无氤自催化化学镀金:采用非氤的金盐,对线路板的胶粘剂不腐蚀,对环境和人体无害。镀金过程属自催化反应,镀层厚度可达1μm,镀速快,纯度高,具有优异的金丝键合强度,特适用于精细高密度线路板镀金,也可用于高挡装饰品镀金。工艺操作和维护简便,镀液稳定性高,使用寿命高达10循环。
多步骤工艺、技术的整合,使得本技术的科技含量高。
技术成熟度
小量实际应用,可用于生产。
应用领域及市场前景
航空航天、(微)电子工业、微机电加工、光电磁和半(非)导体材料表面加工处理、日常五金、电器、装饰业、化工、冶金、轻工、纺织、机械、电力、汽车等。
投产条件和预期经济效益
必须具有或建设专用的生产线,传统的化学镀镍金生产线经过适当改造,可以使用,经济效益高。
合作方式
负责生产指导。销售溶液液及添加剂或转让技术,转让费面议。
项目六:能源化工一一安全清洁新型燃油
项目简介
发展“煤代油”,以“煤基”、“生物基”、太阳能、风能产生的一氧化碳、二氧化碳和氢气等为基本原料开发能够突破互溶性、使用安全性、经济性制约,可大比例添加或完全替代汽油、柴油和民用燃油的含氧燃油,提高燃烧效率,减少对石油的依赖和污染物排放,是我国燃油的根本发展方向。
项目团队发明了可与汽油和柴油在一定温度下完全混溶的草酸甲乙酯为代表的燃油新体系;发现了溶液团簇分散规律。新燃油可以以煤和生物质为原料通过合成气及现有生产平台低成本、大规模生产,摆脱对石油的依赖。应用评价结果显示作为汽、柴油添加剂及民用燃油在提高燃烧效率,大幅减排方面效果显著。草酸甲乙酯系列产品是最具开发潜力的理想燃油,是最安全经济的线下能源载体。已申请化合物及体系保护。
项目组发现草酸混合酯与燃油的混溶体系溶质是以多分子团蔟形式存在的新规律,开创了有效改善含氧燃料在燃油中互溶性的新途径。本项目基于多年研发基础,发明了具有多原料渠道和现成产业平台、低成本、高效率、安全清洁的草酸混合酯燃油新体系,很好弥补现有燃油及醇醚燃料的不足。并且提出了优于现有燃油的新标准(与汽油、柴油互溶性好,可以较大比例添加,长期放置时不会发生分层;常温常压下呈液态,沸点及闪点满足汽油或柴油要求;抗震性及自燃性好,其辛烷值或十六烷值比汽柴油更高;耗氧量少,热效率高,能量损失少,污染物排放低;能量密度和储能效率高;生产成本低,原料有保障)。新燃油体系可以破解现有醇醚燃油及添加剂成本高、储运和使用过程中安全性差,尾气污染等影响开发及推广的难题。利用草酸混合酯体系与燃油的良好互溶性,可以生产任何比例的混合燃油,可作为汽油、柴油、液化石油气及天然气的很好替代品或者大比例添加剂,特别是其促进柴油清洁燃烧的功能和替代柴油的开发潜力巨大。
技术成熟度
草酸酯的结构通式为R1OOC-COOR2。R1和R2相同时,具有对称结构,Ri,R2均为甲基时,则是草酸二甲酯。当Ri和R2不同时,称为草酸不对称酯。不同草酸酯的混合物称为草酸混合酯。草酸酯可水解为草酸和相应的醇。草酸广泛分布于植物、动物和真菌体中,特别是在蔬菜中有较高含量,在不同的生命体中发挥不同的功能,毒性不大。
草酸二甲酯已可以通过廉价合成气或甲醇和一氧化碳为原料规模化生产。草酸甲乙酯可通过草酸二甲酯酯交换或通过廉价合成气或甲醇和乙醇混合物及一氧化碳合成,是最具开发潜力的燃油添加剂或替代品,可与汽油混溶和大比例添加到汽油中。其分子中碳含量为45.45%,氧含量为48.48%,氢含量为6.06%,碳:氢原子数目=1:1.6;甲醇分子中碳含量为37.50%,氧含量为50.00%,氢含量为12.50%,碳:氢原子数目=1:4.0;乙醇分子中碳含量为53.33%,氧含量为35.56%,氢含量为13.33%,碳:氢原子数目=1:3.0;可见草酸甲乙酯的碳含量远高于甲醇,接近乙醇,氧含量高于乙醇,接近甲醇,碳:氢比不到甲醇的一半,且具有更高的辛烷值和十六烷值。
草酸酯系列化合物的结构、组成、应用及标准已经申请发明专利保护,厦门大学化学化工学院的合成气直接合成低碳混合醇的高效催化剂技术、本课题组的“模拟龙卷风”高效旋流的过程强化技术及装备集成等系列重大创新及颠覆性技术可以很好应用于该项目中,借助专利保护及新型燃油体系及标准的建立可以拓展全球市场。
应用范围
本项目以煤炭资源的清洁高效利用和清洁非石油基的燃油体系的开发为应用重点。希望通过全面系统的添加和替代的综合评价,发展燃油新体系;建设侧线中试装置满足试验和批量应用评价需求,开展各种路况和车、船等不同发动机和交通工具的试验评价和集成优化。正在重点试验、论证、比较和展现新产品在经济性、动力性、安全性、环保性、清洁性等方面的优异性能;希望全面系统地开展产品性能测试、台架及车辆行驶试验,大量清晰和客观地展现其应用效果。力图在柴油清洁燃烧添加剂及高比例添加或完全替代方面实现突破。目前,正准备单独或添加到试验和评价柴油中进行柴油轿车、重型柴油货车、灵活燃料柴油车、船舶、施工机械(包括盾构机)、军用坦克、柴油发动机等交通或作业工具中的动力效果及污染物减排情况,同时开展汽油、航空燃油、民用燃油的添加或替代效果评价。完成燃油定型,制定企业标准、地区标准和国家标准,完成报批,争取政府职能部门的生产及销售许可,尽早获得市场准入资格和用户认可。
与汽油、柴油互溶性好,可以较大比例添加,长期放置时不会发生分层。草酸甲乙酯或其它低碳混合醇草酸酯粘度适当可与汽油或柴油混溶,溶解胶质和润滑性能更好,可有效避免堵塞喷油嘴和腐蚀金属管路,在水中溶解度很小,是理想的燃油添加剂。耗氧量少,热效率高,能量损失少,污染物排放低。特别适合作为高原地区燃油和航空汽油,在30%以下的添加量情况下,不用改造汽油机或柴油机系统。
投产条件和预期经济效益
生产草酸甲乙酯至少比对应的甲乙醇少用一半的氢气,可减少或省去水煤气变换投资,减少二氧化碳排放;生产草酸甲乙酯的理论碳单耗为0.5吨,甲醇为0.75吨,乙醇为0.78吨,甲烷为1.7吨,可以大量利用钢铁厂“三炉气”及其它合成气为原料。可见,草酸甲乙酯原料消耗低的优势明显;草酸酯生产中的酯化和加成耦联的反应温度和压力比甲醇低,单程转化率高达90%,生产能耗比甲醇更低;在同样生产规模情况下,草酸酯的投资和生产成本比对应的醇更低,且更适合利用煤基或生物基碳氢比低的原料,具有大规模、低成本、多原料渠道和现有生产平台及成熟的生产技术储备,可迅速实现产业化,优化能源结构的潜力巨大。
如果同时采用某大学开发的以合成气直接催化合成甲醇和乙醇或C1-C8低碳混合醇的新型高效催化剂直接混合醇原料及独创的具有过程强化效果的模拟"龙卷风"技术开发的旋环流浆态床及气雾床,还可以大幅提高甲醇及低碳混合醇的单程转化率,进一步降低体系压力和充分利用反应热,显著提升装置产能,大幅降低投资成本。因此草酸混合酯的生产成本有望接近甲醇成本,可能仅有发酵法或甲醇法合成乙醇成本的一半,也低于原油为原料的燃油加工成本。可见,合成和分离过程简单,能耗、物耗低,过程能量损失及碳排放量少,合成成本低是草酸混合酯的最大优势。借助新型催化剂、高效节能装备及草酸酯原料碳和氢气消耗少可更多利用一氧化碳的多重优势,通过持续的集成工艺包研发,还可进一步减少生产过程的能量损失和二氧化碳排放,扩大综合性价比优势。
可以利用多种现有的生产平台及原料渠道:发电厂、城市煤气厂的水煤气,合成氨厂、甲醇厂、乙二醇厂等煤化工企业的合成气资源及钢铁、冶金行业大量的焦煤气、高炉气、转炉气、黄磷尾气、电石尾气等废气资源,生物质气化原料气及核能、太阳能、风能的电解氢及回收二氧化碳等。可依托研发、产品应用、实施转化、工业化及团队等已有资源,进一步针对具体产品的集成创新降低投资及产品成本,提升装置产能,进行产业链优化,增强综合竞争力。原油加工生产汽、柴油的吨成本在2000元左右(扣除原油和副产物成本),汽、柴油的吨销售价格至少在5000元以上。草酸混合酯具有比汽、柴油更丰富的原料来源和可持续原料保障,以合成气为原料的草酸甲乙酯生产成本接近甲醇,投资和生产成本降低潜力还很大。
项目总投资计划20000万元人民币。分二期进行投资。第一期投资3000万元人民币。主要用于产品评价、中试侧线等研发平台建设、催化剂现场挂线评价装置、高效节能装备试验示范及以合成气为原料的全套千吨/年中试平台建设;重点新型催化剂和反应器评价,产品生产和定型,配方优化和产品全面评价。委托台架及行车测试,购买及租用试验用各种车辆费用;设备添置、安装调试、原料购买、中试基地水电费,聘用司机和研发配合人员的劳务费用;配方研发、产品定型,应用拓展、全套工业包开发、各方协作和对外委托测试费用等。第二期投资17000万元人民币。在获得地区销售许可的前提下,规划和实施以现有的甲醇生产线为改造基础,配套建设20万吨/年草酸混合酯及定型燃油产品生产装置。本项目开发有助于保障国家能源安全,适合中国国情,符合可持续发展要求,有助于建立高效清洁利用煤和生物质等可再生资源的燃油新体系,发展和壮大万亿级能源产业群,满足巨大的产品市场。本项目将通过技术创新和成果转化带动体制和机制创新,争取列入地区和国家新产品推广计划和政府采购计划,助力“碧水蓝天”工程。
合作方式
技术非独家授权及区域性产品联合生产