T∕CAMIE 34-2025 生物基固体废物催化制备高值化学品技术规范

2025-10-27发布2025-11-20实施中国环保机械行业协会发布I前言 Ⅲ 12规范性引用文件 13术语和定义 14总体要求 25技术要求 35.1技术路线 35.2预处理 35.3装置 45.4工艺 4 56产物指标的测量 5 7 88.1环境适应性 8 89包装、运输与贮存 8 8 89.3贮存 8附录A(资料性)电解槽设计参考及开机要求 附录B(资料性)催化剂选择及催化剂设计选型的基础数据 B.1催化剂材料及选择 B.2电化学表面积 B.3转换频率(TOF) B.4电化学阻抗(EIS) B.5稳定性 B.6使用寿命 B.7电导率 B.8耐腐蚀性 B.9选择性 B.10催化剂的再生与回收 B.11催化剂的负载量 B.12催化剂的分散性与均匀性 ⅡB.13催化剂的制备工艺 B.14安全性 B.15与反应体系的兼容性 B.16电解液的再生 附录C(资料性)试验报告 C.2报告项目 14C.3试验数据 C.4试验测试的一般信息 C.5测试目的及范围 15C.6试验电解槽的基础信息 15C.7测试数据中主要操作条件、输入及输出参数信息 15C.8测试过程的偏差 C.9数据后处理 C.10结论与验收标准 附录D(规范性)电流测试值计算高值化学品产率 D.1原理 D.2电解含生物基固体废物电解液值高值化学品时的法拉第定律 D.3电流效率 D.4电流测试值计算高值化学品产量 附录E(资料性)测量 E.1仪器规范 E.2测量方法 E.3稳定性 E.4计量单位 附录F(资料性)主要试验(或验证)情况 20F.1试验一 20F.2试验二 20F.3试验三 3图A.1电解槽样本参考图 5表C.1实验测试的基本记录表 表C.2参数信息 表E.1测量参数及计量单位 前言第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的司、常州厚丰新能源有限公司、光大环保技术装备(常州)有限公司、光环智创环保装备(江苏)1生物基固体废物催化制备高值化学品技术规范适用于本文件。GB/T6678化工产品采样总则GB/T19630有机产品生产、加工、标GB/T20042.3质子交换膜燃料电池第3部分：质子交换膜测试方法GB/T40980生化制品中还原糖的测定柱前衍生高效液相色谱法GB/T45539PEM电解槽技术要求2实际获得的目标高值化学品产物质量(或物质的量)占理论最大生成量的百分比。目标化学品在最终产物中所占的质量或物质的量百分比，表征产物中目反应的原料、副产物、催化剂残留及外来污染物等)的分离与富集程度。以生物基固体废物衍生物(如合成气、有机酸等)为原料，通过电催化反应，将其转化为高值化学品(如烯烃、醇类等),且核心部件为膜电极组件(MEA)、具备对温度、压力、电压及物料4总体要求4.1企业应具备对生物基固体废物进行分类、清洗、粉碎、预处理、催化转化及资源化利用的相4.2从事生物基固体废物催化制备化学品的企业应合理规划和设置各类生产区域，包括生物基固体废物存储区、生产加工区、产品贮存区、固体废物(或危险废物)存放区等，各区域应有明确的4.3生物基固体废物催化制备化学品过程中，不得使用国家已明确淘汰或禁止的设备和技术，应4.4企业应对原料进行必要的分类、清洗和破碎等预处理，并根据其化学组成选择适宜的催化转4.5催化转化后的产物应进行有效分离和纯化，以获取高值化学品。4.6生产过程中产生的废水经处理后应达到GB8978的要求4.7企业应建立完备的生产台账，详细分类记录生物基固体废物的入库、出库、加工数量及催化制备化学品的产量。台账应保留5年以上，确保产品溯源。5技术要求5.1技术路线生物基固体废物生物基固体废物分类并破碎粒径<5mm2%～10%的H₂SO₄/HCI,温度<150℃电催化热催化光催化生物催化酸碱催化转化产物分离5%～20%的NaOH/KOH,温度<200℃)5.2预处理5.2.1不同类型的生物基固体废物在进入反应装置前，应按照其化学组成进行分类，以确保反应5.2.2在进入反应装置前，生物基固体废物宜被粉碎至粒径5mm以下。4a)在碱性条件下，通过加入氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)等强碱溶液，以5%～20%b)在酸性条件下，使用浓度为2%～10%的硫酸(H₂SO₄)、盐酸(HCI)等对生物基固体废物进5.3.1电催化方法应选用电催化反应器作为反应仪器，优选具有良好的电解液循环能力的膜电极5.3.4电催化反应器中的电极或电催化剂材料应具有高导电性和稳定性，优选材料包括铂、钯、5.3.5设备的关键部件如电极、催化剂等应具有良好的耐久性，宜满足循环使用10次后，仍保持5.4.1电催化反应器中电流密度宜控制在0.2A/cm²~2A/cm²,反应电压宜控制在1.5V～3.0V,反应温度范围为20℃~80℃,电流效率应不低于85%,电压效率应不低于75%。转化率应不低于98%;55.4.3宜采用循环伏安测试、线性伏安测试、电位阶跃测试、稳态实验、交流阻抗测试等方法进5.4.5在催化反应过程中，宜采用在线气体分析(如质谱)和液相色谱法实时监测反应产物，并通过调整反应条件优化化学品生成效率。对于高值化学5.4.6应优先采用中和反应、沉淀分离或膜过滤技术等高效的废5.4.7在生物基固体废物催化制备化学品的过程中，应该记录其催化过程中测试条件和相关测试5.5产物5.5.1在催化反应结束后，应通过膜分离、冷凝、萃取、精馏等方法对产物进行5.5.2针对不同的产物类型可采用相应的分离工艺，以确保高纯度5.5.3应根据测试数据计算出高值化学品产率，电流测试值计算高值化学品产率的原理、方法可参考附录D。5.5.4产物中目标化学品满足以下要求：a)产率不低于80%,其中高附加值化学品应达到或超过90%;度标准应提高至95%及以上；c)产物中的高值化学品根据产品纯度划分为4个等级，见表1。等级代号由“BHC”(Biomass高值化学品代号等级名称生化试剂级工业优级品工业粗产品级不设下限，需明确标注6产物指标的测量6P——生物基固体废物催化转化生成的产品纯度，单位为百分比(%);S——生物基固体废物催化转化生成的产品选择性，单位为百分比(%);式中：Y——生物基固体废物催化转化生成的产品收率，单位为百分比(%);△——每克催化剂总共转化出的目标产物的物质的量，单位为摩尔每克(mol/g);式中：7电流——生物基固体废物催化转化过程的电流效率，单位为百分比(%);Q实际——生物基固体废物催化转化过程消耗的总电荷量(电量),单位为库仑(C);Q理论——生物基固体废物催化转化过程理论消耗的总电荷量(电量),单位为库仑(C);F——法拉第常数，其值为96485库仑每摩尔(C/mol);7式中：电压——生物基固体废物催化转化过程的电压效率，单位为百分比(%);7=——生物基固体废物催化转化过程的法拉第效率，单位为百分比(%);F——法拉第常数，其值为96485库仑每摩尔(C/mol);6.1.3宜选择适宜的测量设备和测量方法进行测6.1.4宜通过气相色谱(GC)、液相色谱(HPLC)、核磁谱(NMR)和红外光谱(FTIR)等技术7.1对生物基固体废物原料进行分类、清洗、粉碎和化学预处理后的质量进固体废物经过预处理后的物理状态(如粒度分布)、7.3对电解槽、电源、测量仪器等设备进行检验，确保其性能稳定、准确可靠。涉及压力容器或7.4对电解液的组成进行取样留样并分析具体含量，留样操作应符合GB/T67.5在催化反应过程中，应对电流密度、电压、温度等反应条件进行实时监87.6对催化反应后的产物进行收集、纯化和分析，验证其组成、产品纯度和收率等指标，应符合7.7所有检验合格的成品高值化学品及副产品(如2,5-呋喃二甲酸、氢气、氧气)应在产品包装8.1环境适应性8.1.1生产车间内的噪声应符合G过GB16297中规定的限值要求。8.2.1从业人员应接受定期的职业健康教育与培训，确保其了解相关的职业健康安全规范与操作8.2.3企业应建立健全消防安全检查制度，并定期对设施设备进行检修和维护，确保设备始终处8.2.4生产过程中应严格防范火灾、爆炸、触电等可能危害人身安全的事故发生，易燃、易爆及9.1.1产品应采用清洁、干燥、无毒、无害的包装材料9.1.2产品包装上应清晰标注产品的名称、规格型号、生9.1.4固体化学品应采用密封性良好的包装袋或包装桶进行包装，液体化学品应采用防漏、耐压9.1.5易挥发或有毒有害的化学品应采用双层包装或加装吸附材料。9.2.1应根据化学品的性质、数量和运输距离等因素选择合适的运输方式，如公路运输、铁路运9.2.2对于需要特殊处理的化学品，如易燃易爆品、有毒有害品等，应采用专门的运输工具和设9.2.4运输过程中应避免剧烈震动、碰撞和摩擦，防止包装破损和9.3.1化学品应贮存在干燥、通风、阴凉、无火源和无阳光直射的场所，避免高温、潮湿和氧化9.3.4对于易燃易爆品、有毒有害品等危险品应设置专门的贮存区域，并采取相应的安全措施，9.3.5应定期对贮存化学品进行检查和盘点，9.3.6对于过期或失效的化学品应及时处理，避免对环境造成污9.3.7贮存区域应建立相应的管理制度和操作规程，明确人员职责和操作要求，确保贮存过程的A.1基于技术规范设计的电解槽样本参考图，如图A.1所示。在生物基固体废物催化转化过程中阳极气液分阳极气液分阴极气液分离室阳极液出口阴极筋板阳极室入口液分散管阴极密封面阳极液入口阴极液入口(含高值化学品)阳极液入口分散管面(含废弃高聚物单体)阳极液下部循环板阳极密封面b)耐腐蚀性：材料选择和表面处理须具备较强的耐腐蚀性能，能够在强酸、强碱或其他腐蚀性环境下使用。B.1催化剂材料及选择B.3转换频率(TOF)B.4电化学阻抗(EIS)催化剂的稳定性是评价其寿命的重要指标。在长时间运行或多次循环使用后，催化剂应能保持其活性和结构的稳定。B.6使用寿命选择性等关键指标)下降至无法满足本技术规范规定的反应效率和产物质量要求时的累计使用时间。其中，催化活性以目标化学反应的转化率为衡量指标，当转化率低于初始活性的80%且经再生初始选择性的90%且严重影响产物分离与纯化工艺时，即判定催化剂达到使用寿命终点。B.8耐腐蚀性电催化剂在长时间接触电解质溶液时，必须具有良好的耐腐蚀性，以防止因腐蚀而导致的活性降低或结构破坏。B.10催化剂的再生与回收B.11催化剂的负载量分比(wt%)或摩尔比表示。负载量的计算基于催化剂制备完成后的实测值，往往通过电感耦合等B.13催化剂的制备工艺B.14安全性催化剂应与反应体系(包括电解质、溶剂、反应物等)具有良好的兼容性，以避免因相互作用液，通过物理分离(如膜分离、蒸馏)、化学提纯(如沉淀过滤、离子交换)或电化学活化(如脉冲电解、电极再生)等工艺，恢复其离子组成、导电性能及催化反应适配性的过程。试验报告C.4试验测试的一般信息阳极进料口流速阴极进料口流速阳极产物平均产率阴极产物平均产率检测日期表C.2参数信息可控精确度I电流Ai电流密度(i=电流/活性面积)电解槽温度℃阳极进料口组分%阳极出料口组分%阳极进料口流量阳极出料口流量Y高值化学品产率%η%u电压效率(热中性电压/实际电压)%%一C阴极气体出口组分%环境压力%阴极进料口流量阴极出料口流量U电池电压VP电池功率密度(规范性)在标准状况下，用6×96485C电量，可电解1molHMF制取1mol高值化学品2,5-呋喃二甲酸(FDCA)和3mol氢气。1molFDCA在标准状况下为142.108故在标准状况下，制取1kgFDCA所需理论电量为公式(D.1):n——电流效率，单位为百分比(%)。Q——FDCA产量，单位为千克每小时(测量b)空气湿度：5%～95%。g)电子pH计：用