新青年新成果 　　

　　在近日举行的第16届全球华人化工学者研讨会之青年学者论坛上，来自化工领域知名院校、研究机构的46位优秀青年学者围绕精馏、炼化生产、生物质气化、新能源、稀有气体分离等方面，展示了他们的新成果、新思路、新理念。

　　精馏工艺：迈向智能化绿色化

　　精细化工、制药工业中产生的共沸物组成复杂、溶剂选择不确定，筛选复杂多组分共沸体系溶剂繁琐，传统数据检验法无法满足化工过程智能化发展的需求。青岛科技大学崔培哲探索非线性的化工过程优化机理与人工智能算法匹配规律，实现对复杂精馏工艺的智能优化。针对酯化、醚化、水解等反应过程容易受到反应平衡限制的现状，研究团队探究反应精馏过程强化与合成工艺，提出多尺度分析反应和分离协同并实现调控的方法，进而实现反应精馏耦合的调控与优化，可快速筛选分离溶剂。

　　溶剂是化工精馏分离过程的关键，新型绿色溶剂替代常规溶剂实现化工分离过程的绿色低碳化成为关注焦点。中北大学秦号选择性将强酸性低共熔溶剂(DESs)应用于长链酯合成，开发了双功能强酸性DESs强化的长链酯合成反应萃取耦合过程；将弱碱性DESs分别作为催化剂和吸收剂，应用于克脑文盖尔缩合反应和二氧化碳吸收过程，具有更加优良的实验效果；将离子液体(ILs)成功应用于含氟制冷剂回收、天然维生素E提取和碳四分离等，实现了显著的过程强化效果。

　　丙烷脱氢：突破转化率极限

　　丙烷脱氢分为氧化脱氢和直接脱氢，目前丙烷直接脱氢技术是最原子经济性的过程，但是受到热力学平衡限制的问题，存在极限转化率。而氧化脱氢技术则摆脱了这种限制，如用合适的催化剂便可实现转化率和选择性达到100%双转化。

　　非金属硼基催化剂在丙烷氧化脱氢中表现出优异的催化性能，可抑制丙烷氧化脱氢的深度氧化问题，但是对催化活性位点、反应历程以及苛刻条件下的失活机制研究仍不到位。基于此，浙江工业大学田金树对硼基催化剂活性相结构、丙烷C-H键以及C-C键断裂机制以及失活机制等进行系统研究。他在研究中发现了硼基催化剂的活性结构主要为无定形的硼氧物种，并提出了整个反应网络和裂解产物甲基自由基的4个路径。在研究过程中，田金树发现硼氧物种和原位形成的水反应形成易挥发的硼酸，是导致催化剂失活的主要原因，并据此提出了应对策略。

　　山东大学田昊以六方氮化硼、负载型的氧化硼和硼硅分子筛作为催化材料，对硼基催化剂的动力学进行研究，认为烷烃表观反应级数发生变化的同时，反应的表观活化能也随之发生变化，二者之间存在正相关的关系。

　　催化裂解：精准优化生产

　　催化裂化/裂解过程是重油高效转化、生产高辛烷值汽油和低成本烯烃的重要手段。对该过程构建基于反应机理的分子层次转化模型，有望实现不同反应条件下产物分子组成的预测和优化，准确计算产物收率和汽油馏分的关键族组成。

　　中国石油大学(北京)陈政宇开发出分子级转化模型，通过搭建适用于复杂反应体系的流程模拟框架，形成了涵盖反应、再生、分离的工业催化裂化模拟与优化方法，为催化裂化/裂解过程的分子级优化提供了技术方案。

　　轻烃催化裂解制低碳烯烃是实现“低碳烯烃增产”和“转油为化”一举两得的高效途径，开发可预测产品组成和催化剂最佳性质的模型化方法，则是未来智慧化炼厂生产过程自主优化和调控的需求和方向。中国石油大学(北京)刘东阳通过研究裂解活性与烃组分平均碳数和环烷烃含量的定量关联，开发不同催化体系下裂解产物的反应计量系数数据库，研究裂解产物反应计量系数与催化剂酸性质的定量关联，建立了以化学计量反应描述反应过程、以反应计量系数描述变化的裂解产物分布并耦合催化剂性质参数的模型化方法，可预测不同催化体系下分子层次裂解产物组成分布，还可获得多产低碳烯烃的最优催化剂酸性质范围，实现了轻烃催化裂解过程原料到产品、产品到催化剂的双向控制。

　　稀有气体分离：构建新型吸附材料

　　稀有气体是稀有战略性资源，在高新技术领域以及基础研究中有着不可替代的作用。这些稀有气体主要依靠深冷精馏获得，优势是氖氦分离难度和能耗极大。相比之下，以吸附材料为核心的吸附分离技术具有流程短、设备投资少和操作能耗低等优点，被认为是替代精馏分离的有力竞争者。

　　这项技术突破的关键是构建高氙氪辨识和选择性的吸附材料。浙江大学郑芳围绕强化辨识分离，提出了限域纳米阱策略，构建了系列微孔金属有机骨架材料，利用金属有机框架高度可调，提出限域电场诱导极化策略实现了氙氪和氖氦高效分离，吸附分离性能位于前列，突破了吸附容量和选择性的限制。