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从实验室到产业化示范生产,为煤化工打开新窗

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w370724 发表于 2021-6-10 11:02:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
煤制油一直是几代煤化工科学家的梦想。 中国科学院山西煤炭化学研究所经过几十年的科研攻关,实现了我国煤液化合成油技术的规模化产业化,满足了国家重大战略需求。 能否扩大产品群,延伸产业链,开发高附加值化学品? 科学家们还在思考。 基于Fischer-Tropsch合成的内在机理,该路线可以很容易地获得线性α-烯烃(LAO)或伯醇。 特色新产品正是弥补了煤化工技术路线的不足。 作为费-托合成技术的实践者之一,煤化学所研究员陈建刚团队开始了费-托合成路线α-烯烃的制备、分离和应用的探索性研究,敲开了 煤液化合成油技术的侧门,开启了“新炼化”。 化工”窗口。2021年,300吨/年α-烯烃从合成气到固定床工业示范研究的成功实施,硅酮胶意味着中国科学家即将在国内行业站稳脚跟,保障α-烯烃供应 -烯烃产品,打破欧美企业对该产品的技术壁垒

工业美食中的“调味品”

α-烯烃是聚烯烃升级换代的关键原料 工业、PAO润滑油生产和日化原料供应。商业生产技术主要有乙烯齐聚、蜡裂解、混合C4分离、费托合成等。在众多α-烯烃制备技术中,乙烯齐聚是目前 世界上最广泛的工艺,其碳数分布范围从C4到C30+,均为偶碳烯烃;蜡裂解烯烃具有复杂的成分 性能差和α-烯烃纯度低; 最后一项技术,费托合成具有合成产物中α-烯烃含量高的特点。  LAO的生产技术和产能主要掌握在壳牌、沙索、英力士等世界知名企业手中。 总产能近500万吨,我国所占份额不足2%。 尽管国内需求巨大,但国际石油巨头对我国α-烯烃合成技术的阻挠,严重制约了我国聚烯烃、PAO、洗涤剂等应用产业的升级换代。 是我国急需开发的“卡脖子”技术。  

煤炭化学研究所的研究人员注意到,虽然α-烯烃是与费托合成过程相关的少量化合物,但其重要性不容忽视。  “从下游厂家反馈来看,α-烯烃非常重要。在很多行业中,制造高端产品必不可少的就是味精。我国很多化工原料卖不出去高价 -末端化学品。那个调味料--α-烯烃。 据了解,α-烯烃在聚烯烃、高级润滑油PAO、清洁剂中是不可缺少的。 他们非常挑剔。 价格高达2万元/吨,进口需求量大。  

如果采用费-托法生产α-烯烃,实现量产,提高工艺技术,就有可能开辟一条不再受制于人的自主工业路线。 随着技术的进步和价格的下降,作为不可或缺的中间原料,将为下游化工产品的转型升级提供坚实的物质基础。  

在相邻的科技树上寻找灵感

煤化工产品分为两个时代,早期代表产品有焦炭、煤焦油、PVC、合成氨和甲醇等。 以及新型煤化工主要生产煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇等清洁能源和替代石化产品。 在新型煤化工方兴未艾之际,遇到了产能过剩、原材料减少的大环境。 如何寻找创新研发和产业方向? 一个偶然的机会,陈建刚翻到一本石油润滑油的小册子,介绍了石油化工行业的最新发展。 只有半页纸介绍了国外跨国公司大规模生产α-烯烃的消息。  α-阿尔肯进入了他的视野。 随着更多信息的整合和分析,他认为α-烯烃是一项非常关键的卡颈技术,密封胶市场需求更加迫切。 这方面还有很多工作要做,研究所应该探索这条道路。  

十多年来,这种关键“调味品”的制造过程一直牢牢掌握在跨国巨头手中。 国内石油企业也在努力打破技术封锁,开辟乙烯齐聚生产α-烯烃的路线,但仍不能满足国内行业对α-烯烃的旺盛需求。 石油化工和煤化工在资源条件完全不同的情况下,看似是两个不同的行业,但它们的技术途径和关键技术却有相似之处。 越往下游,石化行业和煤化工行业的交集越多。  

石化行业苦苦挣扎,煤化工这个科技树能结出α-烯烃的果实吗? 不同于煤液化合成油和甲醇制烯烃(MTO),α-烯烃的开发是一条全新的技术路线,需要开发全新的催化剂和分离工艺。 技术路线的选择尤为关键。  

基于研究团队的研发积累,陈建刚决定从费托法入手,与上市公司三聚环保紧密结合,依托公司在公司的支持下,研发工作明显加快。  2017年,三聚环保与中科院山西煤炭化学研究所合作,开发合成气长链α-烯烃技术,开发了合成气直接制备α-烯烃的新型高效催化剂 气体。 凭借扎实的基础研究理论和对合成过程的深刻理解,α-烯烃走上了从实验室到工业规模化的道路。  

十年冷战

2020年,在内蒙古自治区实施的“科技兴蒙古行动战略”政策的大力支持下,α- 三聚环保投资建设的烯烃费托合成工业示范装置与中科院山西煤化学研究所、内蒙古巨石能源、上海寰球等公司合作开展300吨/年的工业示范研究 年国内合成气制α-烯烃固定床。 完成吨级催化剂放大研究,实现催化剂单管稳定运行6000小时。 一举成功源于对创新理念的严谨论证,源于对化学机理的透彻理解,源于对海量实测数据的分析。  

铁水催化剂是合成气制α-烯烃技术的核心。 研发团队成员张娟介绍:“我们在评估催化剂时,必须保证物料平衡在97%到103%之间。 数百次重复,数十次 6000 小时的日夜运行。 每一次实验都会遇到各种各样的意外。 仍需保证实验评价结果的可重复性。 如果它们不能重复,分析在准备过程中发生了什么。 问题是哪些因素使得无法重复,哪些因素是实验的敏感因素。 通过这样的探索,技术的基本功已经一步步的练好了。” 此外,在实验操作过程中,不仅涉及催化专业知识,还涉及催化知识。 离不开其他配套领域,包括实验室设备、反应釜、分析色谱仪维护等,基本上靠实验室人员自己解决问题,既节约了成本,又发扬了自力更生的精神,保证了研究的速度和效率 和开发实验。  .  

“从实验室最小规模的催化剂装填量1ml,到垂直升级反应催化剂装填量500ml,再到300吨中试规模,我们可以保持相同的实验数据。尤其是中试装置 一次。性的成功驱动,说明我们团队在这个领域有扎实的工作基础。” 谈到下一步,陈建刚认为,我们也要对标国际公司,努力向着更深入理解、更精准数据的科学目标前进。 他永远不会忘记“Sh埃尔敢于将100mL实验室工艺进一步扩大到50万吨的年生产能力。 这体现了科学家踏踏实实做基础应用研发,十年坐板凳的精神。 值得大家认真研究。 这也是国家对劳动年龄的科技要求。  ”
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