化工科技成果簡介

文/王 巖

化工科技成果簡介

文/王 巖

編者按：近年來，我國化工科研氣體分離、凈化和綜合利用技術(shù)取得了重大突破，特別是焦?fàn)t氣甲烷化、電石爐氣深度凈化技術(shù)、重整C10重芳烴綜合利用技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用，為我國石油化工企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈深度加工提供了新的途徑，為社會(huì)和企業(yè)帶來多方面的效益。

一、焦?fàn)t氣甲烷化制天然氣新技術(shù)

1、技術(shù)性能及應(yīng)用領(lǐng)域

焦?fàn)t氣甲烷化制天然氣新技術(shù)，是指利用焦?fàn)t氣中的CO、CO2與H2合成CH4（合成天然氣，SNG），SNG進(jìn)一步制壓縮天然氣（CNG）和液化天然氣(LNG)的技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)重污染的焦?fàn)t氣變?yōu)樘烊粴馇鍧嵞茉础?/p>

焦?fàn)t氣甲烷化工藝包括了焦?fàn)t氣凈化、甲烷化、后續(xù)加工等多步工藝流程。該技術(shù)可適用于焦化廠、蘭炭廠、煤氣廠等類似氣源的企業(yè)制天然氣。焦?fàn)t氣甲烷化的核心技術(shù)是高性能甲烷化催化劑研制和配套工藝技術(shù)研究開發(fā)。針對我國焦?fàn)t氣綜合利用的實(shí)際情況，研發(fā)了高效、長壽命的甲烷化催化劑，同時(shí)提出了焦?fàn)t氣甲烷化制天然氣工藝流程并開發(fā)了成套工藝技術(shù)，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。采用該技術(shù)，可以高效、穩(wěn)定地將企業(yè)廉價(jià)的焦?fàn)t氣等工業(yè)廢氣轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的天然氣，產(chǎn)生顯著的節(jié)能減排與經(jīng)濟(jì)效益。

2、宏觀市場前景和微觀市場容量

我國是世界第一大焦炭生產(chǎn)國，每年副產(chǎn)890億立方米焦?fàn)t氣，除回爐加熱自用、民用和生產(chǎn)合成氨或甲醇外，每年放散約200億立方米焦?fàn)t氣，既污染環(huán)境，又造成巨大的能源浪費(fèi)。

推廣應(yīng)用焦?fàn)t氣甲烷化制天然氣新技術(shù)，是焦化廠以“化”帶“焦”，帶動(dòng)焦化和能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要途徑。焦?fàn)t氣甲烷化制得的SNG既可以就近進(jìn)入管網(wǎng)，也可以CNG或LNG的形式遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)侥繕?biāo)市場，獲得更大的利潤。

3、 技術(shù)所處的研究階段及可工業(yè)化的程度

我國科技研究具有50多年的催化劑研發(fā)和生產(chǎn)基礎(chǔ)，在20世紀(jì)90年代就開始甲烷化催化劑研究，并獲得了工業(yè)化應(yīng)用的CNJ-2甲烷化催化劑產(chǎn)品，該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在國內(nèi)多家合成氨廠的甲烷化凈化工序。近年來針對焦?fàn)t氣的特性，開發(fā)出適合焦?fàn)t氣甲烷化的CNJ-5專用催化劑及其工藝，并通過4000小時(shí)的1000 Nm3/h的甲烷化中試驗(yàn)證了該工藝及催化劑的可靠性。開發(fā)出了焦?fàn)t氣甲烷化制天然氣新技術(shù)，開辟了焦?fàn)t氣高效利用新技術(shù)。

二、電石爐氣深度凈化提純技術(shù)

1、技術(shù)性能及應(yīng)用領(lǐng)域

電石是一種重要的基礎(chǔ)化工原料。在生產(chǎn)電石的過程中，副產(chǎn)大量電石爐尾氣。每生產(chǎn)1噸電石，密閉式電石爐將產(chǎn)生400～600Nm3電石爐氣。

電石爐氣主要成分是一氧化碳（CO：體積75%～85%），其余成分還有氧氣、氫氣、二氧化碳等，同時(shí)含有硫化物、氰化物、砷化物等有害雜質(zhì)。經(jīng)凈化提純得到CO產(chǎn)品氣，可廣泛用于羰基合成系列產(chǎn)品，如醋酸、醋酐、甲酰胺、甲酸甲酯、丁二酸、苯乙酸、丙酸、丙二酸酯、草酸酯、丙烯酸等；光氣系列產(chǎn)品，如甲苯二異氰酸酯、氨基甲酸酯系列農(nóng)藥等。

近年來，我國在適用于高含硫氣體的耐硫脫氧催化工藝及催化劑，在焦?fàn)t氣、轉(zhuǎn)爐氣、黃磷尾氣深度凈化工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，開發(fā)了電石爐氣深度凈化提純與綜合利用新技術(shù)。采用該技術(shù)，可將含有焦油、粉塵、硫化物、磷化物、砷化物、HCN、HF、氧氣、氮?dú)?、二氧化碳等多種雜質(zhì)的電石爐尾氣深度凈化，得到符合羰基合成原料氣指標(biāo)要求的CO產(chǎn)品氣。進(jìn)一步延伸電石爐氣利用產(chǎn)業(yè)鏈，從而創(chuàng)造最大的價(jià)值。

2、 宏觀市場前景和微觀市場容量

我國是世界第一大電石生產(chǎn)國，2011年電石產(chǎn)能2500萬噸，占全球總產(chǎn)能的90%，產(chǎn)量1738萬噸。通過電石爐尾氣的凈化及下游綜合利用工藝技術(shù)，使電石爐尾氣中的CO得到了資源化利用，為后續(xù)產(chǎn)品提供了廉價(jià)的CO原料，其下游產(chǎn)品的競爭力很強(qiáng)，企業(yè)獲利豐厚，極具投資價(jià)值。

3、 技術(shù)所處的研究階段及可工業(yè)化的程度

電石爐氣組分復(fù)雜，波動(dòng)較大。深度凈化是電石爐氣高值利用的技術(shù)瓶頸。近年來，我國在電石爐尾氣耐硫催化脫氧、TSA凈化技術(shù)、精脫技術(shù)及配套催化劑等關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破，攻克了工業(yè)化運(yùn)行裝置所會(huì)遇到的各種技術(shù)障礙，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電石爐尾氣深度凈化與提純CO新技術(shù)。目前在寧夏建成電石爐氣凈化提純中試裝置，順利完成中試并通過驗(yàn)收。編制15000Nm3/h電石爐氣凈化提純工藝軟件包，現(xiàn)正開展產(chǎn)業(yè)化示范等相關(guān)工作。

三、重整C10重芳烴綜合利用

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：該技術(shù)是針對芳烴重整裝置副產(chǎn)物C10重芳烴的綜合利用而開發(fā)的新技術(shù)。原料來源于化纖廠芳烴裝置的副產(chǎn)品——C10重芳烴。隨著化纖工業(yè)的發(fā)展，重芳烴資源愈來愈豐富。重整C10重芳烴綜合利用技術(shù)采用廉價(jià)的C10重芳烴為原料，可生產(chǎn)出多牌號芳烴溶劑、石油萘、均四甲苯、甲基萘等高附加值的化工產(chǎn)品。

芳烴溶劑廣泛用于涂料、油墨、油漆、農(nóng)藥等領(lǐng)域，均四甲苯是生產(chǎn)高檔絕緣材料的重要原料，萘和甲基萘是染化工業(yè)的重要中間體。

技術(shù)原理與工藝流程簡介：原料經(jīng)精餾和分步結(jié)晶聯(lián)合裝置生產(chǎn)出多牌號芳烴溶劑、石油精萘、均四甲苯、混合甲基萘等產(chǎn)品。

主要技術(shù)路線：精密精餾得到窄餾份芳烴溶劑油、石油萘、均四甲苯富集液和甲基萘等產(chǎn)品，石油萘、均四甲苯富集液經(jīng)溶劑結(jié)晶和熔融分步結(jié)晶得到石油精萘和高純度均四甲苯，分步結(jié)晶技術(shù)使均四甲苯純度達(dá)99%。采用異構(gòu)化技術(shù)將四甲苯異構(gòu)體轉(zhuǎn)化為高附加值的均四甲苯。產(chǎn)品收率高，質(zhì)量好，能耗低。

技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況：該成果已獲國家發(fā)明專利（ZL94104242.1），擁有全部知識(shí)產(chǎn)權(quán)。均四甲苯和芳烴溶劑產(chǎn)品通過江蘇省科委鑒定，該項(xiàng)目獲揚(yáng)州市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

已在我國江蘇省建成兩套萬噸級工業(yè)化生產(chǎn)裝置。

應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測：采用該技術(shù)已建成兩套萬噸級工業(yè)化生產(chǎn)裝置，運(yùn)行情況良好，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著芳烴裝置的改擴(kuò)建，原料來源將更加豐富，生產(chǎn)能力的擴(kuò)大將進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。芳烴溶劑應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，屬長線產(chǎn)品，利潤穩(wěn)定。均四甲苯屬精細(xì)化工產(chǎn)品，市場供不應(yīng)求。萘和甲基萘是染料工業(yè)的主要中間體，也具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，該技術(shù)的推廣應(yīng)用前景十分樂觀。

以年處理1萬噸重整C10重芳烴的生產(chǎn)裝置計(jì)，可生產(chǎn)芳烴溶劑6500噸，均四甲苯800噸，精萘400噸，甲基萘500噸，增塑劑原料油1500噸。裝置投資約1500萬元，年產(chǎn)值約3500萬元，年利潤500萬元。