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煤制高值化学品探索路径
作者:CCIIN 来源:煤化工信息网 浏?#26469;?#25968;:607次 更新时间:2019-11-05

  近年来,我国煤化工在技术创新和产业化取得重大进展的同时,产品的同质化现象也越来越凸显。煤化工产业必须抓住国内高端化学品存在较大缺口的机遇,在产品的差异化、高端化、高附加值上寻求突破。在2019中国国际煤化工发展论?#25104;希?#20013;国科学院院士、中国科学院过程工程研究所所长张锁江介绍了几条颇具前景的煤制高附加值化学品绿色工艺路线。

  聚酯单体MMA:

  下游市场巨大

  甲基丙烯酸甲酯(MMA)是一种重要的化工原料,主要用于生产有机玻璃(PMMA)、聚氯乙烯助剂(ACR)、甲基丙烯酸甲酯—苯乙烯—丁二烯共聚物(MBS)等。受国内导光板、光导纤维、液晶显示屏、水性涂料等下游市场的增长带动,我国MMA行业近年来蓬勃发展,其煤基合成路线也被广泛关注。

  中科院过程所自2008年开始煤基MMA合成路线的研究,先后攻克了氢甲酰化、羟醛缩合、醛氧化、酯化4步催化剂,分离纯化及工艺集成等难题,目前实验室研究已趋于完善。今年3月,其开发的乙烯—合成气制MMA成套技术通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。

  该工艺采用煤化工下游产品乙烯、合成气、甲醛、甲醇为原料,经4步反应生产MMA;通过离子液体络合金属催化体系创新及新型反应器结构设计,突破了氢甲酰化反应过程催化剂失活和夹带的难题;采用正负离子协同强化原理,实现了温和条件下羟醛缩合反应高转化率和高选择性,解决了高温高压、设备及运行成本高等难题。

  2018年,采用该技术在中原大化建成的首套千吨级工业试验装置实现稳定运行,产品性能优异,验证了技术的可靠性和先进性。该技术开辟了MMA及下游产业发展新路径和新空间,为我国现代煤化工的高端化、差异化、绿色化发展提供了科技支撑。


  烷基化油:

  清洁汽油升级的关键

  烷基化汽油具?#34892;?#28919;值高、无硫、无烯烃、无芳烃等优点,是清洁汽油必不可少的调和组分。随着国家汽油新标准相?#22363;?#21488;,日益严格的汽油国标要求为烷基化技术发展提供了机遇。近年来我国烷基化油消费量开始快速增长,市场空间很大。

  传?#31243;?#22235;烷基化工艺以液体浓硫酸或氢氟酸为催化剂,存在?#29616;?#30340;设备腐蚀、潜在的环境污染?#32422;?#20154;身危害等重大问题,其工业应用面临越来越严峻的挑战,因此开发环境友好的烷基化生产技术一直是业内焦点。

  离子液体催化绿色烷基化新技术是以煤基烯烃副产的混合碳四为原料,采用高活性的离子液体协同催化体系生产烷基化油。该工艺采用的二代离子液体协同催化体系稳定性显著提高,同时弥补了一代体?#23548;?#26684;高、略有污染的不足,产品收率也提升5%,还具有离子液体消耗少、产品辛烷值高、可循环利用等特点。目?#23433;?#29992;该工艺已建成20万吨/年的工业化装置。


  顺酐:

  正丁烷氧化技术受青睐

  顺酐是世界第三大有机酸酐,是重要的精细化工品和原料,市场需求广阔。此前,我国顺酐的工艺路线主要有苯氧化法和正丁烷氧化法。其中,苯氧化法因为研究应用?#26174;紓?#25152;以在我国占比较大,但因其存在原料成本高、毒性大、原子利用率低、能耗高、污染重等问题,正面临淘汰。而正丁烷氧化法的原料来自煤化工副产物,因其原料廉价易得、毒性小、原子利用率高、经济?#38498;謾?#29615;境影响小等特点受到青睐。

  正丁烷氧化制顺酐工艺采用的新型离子液体诱导的顺酐催化剂,具有高活性、高选择性、低能耗、寿命长等特点。其多管反应器也很有特点,采用双切环流分强化丁烷进料,?#20999;团?#24067;的内件便于传热,折流板可强化传热。

  目前,采用该工艺的10万吨/年顺酐连续成套装置已经建成,包括列管反应?#20302;场?#29076;盐循环?#20302;场?#39034;酐吸收?#20302;场?#22312;线分析?#20302;?#31561;。


  己二腈:

  开辟绿色技术路径

  尼龙66广泛应用于橡胶、塑料、电子、化纤等行业。己二腈是尼龙66重要的原料。目前国内己二腈全部?#35272;?#36827;口,价格飞升,成为我国尼龙产业的“卡脖子”中间体。

  目前己二腈的生产工艺中,丁二烯氢氰酸法(BD)市场占比65%,丙烯腈法(AN)市场占比35%,己二酸法(ADA)接近淘汰。占据市场主导地位的BD法工艺原料天然气价格远高于美国,中间产物氢氰酸风险大,此外该工艺还存在知识产权壁垒。

  为开辟全新的己二腈绿色技术路径,中科院过程所在2018年开始研发煤基氢酯化法(IPE)。该工艺以丁二烯、煤基CO和煤基甲醇为原料合成己二酸甲酯,进而与氨气反应得到己二腈和甲醇,副产的甲醇可作为原料返回?#20302;?#36827;行循环。与BD法相比,该路线优势明显,以煤为原料成本低,不采用氢氰酸安全性高,同时还具有自主知识产权。

  目前该工艺已全线贯通,并形成工艺包,吨级放大实验装置也正在建设中。课题组今年将开展中试实验,计划在2020年开始千吨级示范试验,开辟一条全新的己二腈绿色工艺技术路线指日可待。


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