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加氫催化劑,羰化合成催化劑,煤制乙二醇催化劑

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以羰基合成為軸實現煤化工多元化

瀏覽次數: 日期:2018-09-18
“煤(mei)、石(shi)油、天然(ran)氣(qi)化學組分本(ben)質的差(cha)(cha)別(bie)是什么(me)?是碳(tan)氫比的差(cha)(cha)別(bie),也是氧(yang)含量的差(cha)(cha)別(bie)。石(shi)油加工(gong)和煤(mei)化工(gong)初級加工(gong)的區(qu)別(bie)是什么(me)?是原(yuan)油加工(gong)‘無氧(yang)’催化裂解和煤(mei)炭(tan)‘加氧(yang)’造氣(qi)的差(cha)(cha)別(bie)。”李光興教授告訴記者(zhe),目(mu)前石(shi)油加工(gong)和煤(mei)化工(gong)過(guo)程(cheng)是否引入氧(yang)原(yuan)子這(zhe)一點并未引起(qi)重視,但這(zhe)恰恰是煤(mei)化工(gong)能(neng)耗高、物耗高、水耗高、工(gong)藝路線(xian)復(fu)雜的一個重要因素。


羰化合成催化劑



李(li)光興介紹,石(shi)油催化裂化過程(cheng)為碳碳鍵重排過程(cheng),是在無氧(yang)條(tiao)件下進(jin)行加工(gong),獲(huo)得(de)的產品全部(bu)為烴(jing)類(lei)化合物。而煤(mei)化工(gong)則是以加氧(yang)與脫(tuo)氧(yang)為主的化工(gong)過程(cheng)。比(bi)如,煤(mei)制烯烴(jing)(MTO)就是典型代表,煤(mei)先(xian)進(jin)行氣化,引入(ru)氧(yang)原(yuan)子(zi)制得(de)合成氣(CO+H2),經(jing)催化合成甲醇,再將加到(dao)甲醇分子(zi)中(zhong)的氧(yang)原(yuan)子(zi)“拔”出來,得(de)到(dao)烯烴(jing)產品。這樣看(kan),MTO反應就不是原(yuan)子(zi)經(jing)濟性(xing)反應。

再比如,費(fei)托反(fan)(fan)(fan)應也(ye)是煤先氣化(hua),得到(dao)合(he)成氣,然后脫氧(yang)生產各類烴類化(hua)合(he)物(wu),即(ji)各類燃油(you)。但費(fei)托反(fan)(fan)(fan)應工(gong)藝路線長(chang),能耗(hao)(hao)物(wu)耗(hao)(hao)水(shui)耗(hao)(hao)巨大(da),據報道,500萬~1000萬噸/年規模的裝置(zhi),耗(hao)(hao)水(shui)遠遠大(da)于2000噸/時(shi),CO2排放(fang)大(da)等問題也(ye)難以(yi)解決。因為,根據物(wu)料守恒(heng)定律,由碳氫氧(yang)組成的合(he)成氣,在(zai)脫氧(yang)得到(dao)烴化(hua)物(wu)的變化(hua)中,勢必會釋放(fang)大(da)量二氧(yang)化(hua)碳。而且,高溫造氣得到(dao)的合(he)成氣在(zai)冷卻后,又要升到(dao)高溫下進行費(fei)托反(fan)(fan)(fan)應。反(fan)(fan)(fan)復升降溫,能耗(hao)(hao)和水(shui)耗(hao)(hao)都很難降下來(lai)。李(li)光興(xing)說。

“近(jin)十年來,我國合成(cheng)氨等(deng)傳統(tong)煤(mei)化(hua)工企業(ye)面臨產品單一、市場(chang)飽(bao)和的困境,如何實現轉(zhuan)型(xing)?”

李(li)光興教授連問(wen)了記(ji)者幾個問(wen)題(ti)之(zhi)后(hou),給出了他的(de)看法:各地仍有許多合(he)(he)(he)成氨企(qi)業要(yao)生存,非富煤(mei)(mei)地區(qu)的(de)煤(mei)(mei)化工(gong)(gong)企(qi)業也擁有合(he)(he)(he)成氣資源與技術優勢(shi),完全可以利用合(he)(he)(he)成氣特點,采用羰基合(he)(he)(he)成技術生產(chan)含氧(yang)、含氧(yang)含氮化合(he)(he)(he)物,并同大(da)宗(zong)聚合(he)(he)(he)物化工(gong)(gong)材料相結合(he)(he)(he),逐(zhu)步由燃料型向(xiang)燃料/化工(gong)(gong)材料結合(he)(he)(he)型的(de)綠色(se)路(lu)線方向(xiang)擴(kuo)展、延(yan)伸(shen)。羰基合(he)(he)(he)成產(chan)品(pin)系列可以從醇、酸,酯(zhi),酮、醚、酰胺、酰氯一直(zhi)延(yan)伸(shen)到聚碳、聚酯(zhi)、聚酮、聚酰胺等化工(gong)(gong)材料領域。

那(nei)么(me)如何(he)擴展、延(yan)伸呢?要結合(he)煤(mei)化(hua)工(gong)自身特點,以合(he)成(cheng)氣為起(qi)點,重視合(he)成(cheng)氣下游產(chan)(chan)(chan)品(pin)鏈特別是含氧(含氮(dan))化(hua)合(he)物的開發(fa),發(fa)揮合(he)成(cheng)氣對拉動生產(chan)(chan)(chan)有機化(hua)學品(pin)、石油化(hua)工(gong)產(chan)(chan)(chan)品(pin)、高分子材料及醫(yi)藥化(hua)學品(pin)產(chan)(chan)(chan)業(ye)鏈的作用(yong),開辟煤(mei)化(hua)工(gong)多元化(hua)發(fa)展新途徑(jing)。

“引入(ru)氧(yang)(yang)原(yuan)子(zi)(zi),再‘拔除’氧(yang)(yang)原(yuan)子(zi)(zi),是MTO等(deng)路線不具有(you)(you)原(yuan)子(zi)(zi)經濟性的(de)根本原(yuan)因。而引入(ru)后留(liu)住氧(yang)(yang)原(yuan)子(zi)(zi),讓氧(yang)(yang)原(yuan)子(zi)(zi)為我所用,是提高煤化(hua)工原(yuan)子(zi)(zi)經濟性的(de)一種思路,也(ye)是打(da)造合成氣產業鏈的(de)依據。同時,醇、酸,酯,酰胺(an)、酰氯化(hua)工品以及(ji)聚(ju)碳、聚(ju)酯、聚(ju)酮、聚(ju)酰胺(an)等(deng)化(hua)工材(cai)料(liao)也(ye)有(you)(you)巨大的(de)市場空(kong)間。”李光(guang)興解釋道。

據介紹,羰(tang)(tang)基合(he)成是在有機化合(he)物分子內(nei)引入羰(tang)(tang)基和其(qi)他基團而成為(wei)含氧化合(he)物的一(yi)類重要反應,可生產幾十種含氧(氮)的化學品及高分子材料。20世紀七八十年代國內(nei)就有專(zhuan)家(jia)提出應用合(he)成氣(qi)進行(xing)羰(tang)(tang)基反應的思路,但并未受到重視(shi)。

“羰基(ji)合(he)成路線具(ju)(ju)有高原子(zi)經濟(ji)性,環境友好性,且已具(ju)(ju)備(bei)較(jiao)好的工(gong)業化(hua)(hua)基(ji)礎,可以成為(wei)煤(mei)化(hua)(hua)工(gong)(碳一化(hua)(hua)工(gong))與石油化(hua)(hua)工(gong)、天然氣(qi)化(hua)(hua)工(gong)緊密(mi)結合(he)的橋梁(liang),因而受到國(guo)際(ji)學術(shu)界及工(gong)業界的青睞。國(guo)內煤(mei)化(hua)(hua)工(gong)行業如能(neng)在合(he)成含氧(含氮)化(hua)(hua)合(he)物的系列產品(pin)上發(fa)揮優(you)勢,就能(neng)與石化(hua)(hua)產品(pin)相互補充。”李光興說。

據了解,目前(qian)羰基合(he)(he)成的反(fan)應底物(wu)已(yi)拓展(zhan)到烯烴、醇、酚、醛、胺、硝(xiao)基化(hua)合(he)(he)物(wu)、鹵(lu)化(hua)物(wu)等,所得到產物(wu)遍(bian)及大宗化(hua)學(xue)品、精細(xi)化(hua)學(xue)品、特殊(shu)化(hua)學(xue)品及聚酮、聚酯、聚碳和聚酰(xian)胺等高分子化(hua)合(he)(he)物(wu)。

如在烯(xi)烴的(de)羰基(ji)化(hua)(hua)研(yan)究方(fang)面(mian),丁二(er)烯(xi)羰基(ji)化(hua)(hua)合成己(ji)二(er)酸(suan)(suan)、丁烯(xi)氫羰基(ji)化(hua)(hua)合成戊醛都具有(you)工(gong)業應用價(jia)值(zhi)。丁二(er)烯(xi)羰基(ji)化(hua)(hua)制備(bei)己(ji)二(er)酸(suan)(suan)工(gong)藝(yi),產物收(shou)率高(gao)、分離純化(hua)(hua)成本低,能解決傳統硝酸(suan)(suan)氧(yang)化(hua)(hua)法(fa)己(ji)二(er)酸(suan)(suan)合成工(gong)藝(yi)存在的(de)收(shou)率低、能耗大、大量廢酸(suan)(suan)及(ji)NOx排放造成的(de)環境(jing)污染問題。

二甲(jia)醚羰化(hua)制醋酸(suan)甲(jia)酯也是一條(tiao)(tiao)頗具工業價值的(de)路線(xian)(xian)。加州大學在固體酸(suan)催(cui)化(hua)劑條(tiao)(tiao)件下,采用(yong)二甲(jia)醚氣相(xiang)羰基化(hua)法(fa)合成了(le)醋酸(suan)甲(jia)/乙(yi)酯。李光興(xing)認為,此工藝既可以充(chong)分利用(yong)煤化(hua)工路線(xian)(xian)生產的(de)二甲(jia)醚,又為醋酸(suan)酯及(ji)醋酸(suan)生產提供了(le)一條(tiao)(tiao)廉價的(de)環(huan)境友好路線(xian)(xian),可望成為醋酸(suan)酯類產品的(de)主要替代路線(xian)(xian),市場規模可達數(shu)百萬噸級。乙(yi)烯氫甲(jia)酰化(hua)后再氧化(hua)法(fa)合成丙(bing)酸(suan)、羰化(hua)法(fa)合成叔碳酸(suan)(Koch 反應)等數(shu)萬噸級產品也值得關(guan)注。

還有,羰(tang)基合(he)成甲基丙烯(xi)酸甲酯(zhi)(MMA)合(he)成工(gong)藝(yi)(yi)由中科院過程所等(deng)完成技術開發(fa)。該項目以合(he)成氣和乙烯(xi)為(wei)原(yuan)料,經氫甲酰化(hua)反應(ying)、羥醛縮合(he)反應(ying)、氧化(hua)酯(zhi)化(hua)反應(ying)制備MMA。采用該工(gong)藝(yi)(yi)制備的產品(pin)指標均達到優等(deng)品(pin)標準。

“現在,很(hen)多羰(tang)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)項目都已(yi)經具有(you)了一定的(de)(de)基礎,規模從幾萬噸(dun)到(dao)幾十萬噸(dun)。而且,其(qi)投資額只有(you)幾億元或十多億元。許多煤化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)企(qi)(qi)業可(ke)以通過(guo)羰(tang)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng),形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)有(you)機化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)產(chan)(chan)品(pin)(pin)或化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)新(xin)材料(liao)系(xi)列(lie),創(chuang)新(xin)具有(you)中國(guo)特色的(de)(de)工(gong)藝(yi)路線(xian)及系(xi)列(lie)產(chan)(chan)品(pin)(pin)。這其(qi)中,可(ke)以重(zhong)點加強研發甲醇(chun)同系(xi)化(hua)(hua)(hua)(hua)羰(tang)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)制乙醇(chun)新(xin)工(gong)藝(yi)、二(er)甲醚羰(tang)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)醋酸甲酯(zhi)工(gong)藝(yi)、直接羰(tang)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)DMO工(gong)藝(yi)、烯(xi)烴羰(tang)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)己二(er)酸工(gong)藝(yi)、羰(tang)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)MMA等百萬噸(dun)級產(chan)(chan)品(pin)(pin)新(xin)工(gong)藝(yi)等。一些(xie)數(shu)萬噸(dun)級產(chan)(chan)品(pin)(pin)雖(sui)產(chan)(chan)量不大(da),但附(fu)加值高(gao),也應(ying)關注。當然(ran),這還有(you)賴(lai)于(yu)整合(he)(he)政府(fu)、企(qi)(qi)業、科研院所、高(gao)校(xiao)等各(ge)方面(mian)力量,逐步打造合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)氣羰(tang)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)產(chan)(chan)業鏈,形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)“百花齊放”的(de)(de)局面(mian)。同時,也有(you)望國(guo)內煤化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)行業對此予以深入討論及重(zhong)視。”李光(guang)興(xing)最后總結(jie)說。