制備烯烴的各類原料的現(xiàn)狀與發(fā)展前景研究

王武(陜西延長中煤榆林能源化工有限公司 陜西 榆林 718500)

前言

世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展少不了石油的發(fā)展，石油工業(yè)是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量，而在石油工業(yè)中占主要地位的是乙烯工業(yè)，石油和天然氣是生產(chǎn)乙烯的主要原料。但是目前在能源行業(yè)的現(xiàn)狀是石油的價(jià)格不斷波動(dòng)，總體呈上升趨勢，而天然氣的價(jià)格也在逐漸上漲，怎么為乙烯工業(yè)的發(fā)展另辟蹊徑是各國都在研究的問題。除傳統(tǒng)能源之外的新能源的開發(fā)在各國普遍重視的問題，這就使制乙烯的原料來源更為多元化。目前全球較盛行的制烯烴的方法是生物乙醇脫水制烯烴和煤制烯烴，并且其研究已經(jīng)出具規(guī)模得到了較廣泛的應(yīng)用，是未來制烯烴發(fā)展的方向。

一、油氣制烯烴

目前世界上絕大多數(shù)國家制造烯烴都采用石油和天然氣，其方法包括蒸汽裂解法、丙烯歧化法、催化裂化法等。在這三種方法中最常用的是蒸汽裂解法，全球大部分的乙烯都是用這種方法生產(chǎn)出來的；丙烯歧化法也是生產(chǎn)乙烯的一種方式，但是由于其生產(chǎn)丙烯的市場往往好于乙烯的市場，這就導(dǎo)致這種方法僅停留在技術(shù)層面，沒有在實(shí)踐中進(jìn)行應(yīng)用；使用催化裂化法能產(chǎn)生質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為百分之一的乙烯，但是這種制乙烯的裝置規(guī)模有限，再加上原材料組成的原因，除了美國通過相關(guān)技術(shù)對這部分乙烯進(jìn)行回收外，很少有國家的企業(yè)采取這種方法制乙烯。

世界上超過一半的丙烯是通過生產(chǎn)乙烯生產(chǎn)出來的，還有一部分丙烯是通過煉油的副產(chǎn)品得來的，最近幾年人們對丙烯的供應(yīng)情況關(guān)注度很高，聚丙烯的生產(chǎn)量提高使得人們對丙烯的需求量也大大提高，此外由于受到蒸汽裂解乙烯以及催化裂解汽油生產(chǎn)的限制，其供應(yīng)量一直以來不是很穩(wěn)定。目前人們正致力于研究專門生產(chǎn)乙烯的裝置，很可能過不了幾年就會(huì)投入生產(chǎn)進(jìn)行使用，這有利于乙烯生產(chǎn)量穩(wěn)定性的提高。

以乙烷為基礎(chǔ)的裂解裝置產(chǎn)生的副產(chǎn)品比較少，大量的屬于附屬的回收設(shè)備都可以被省略，對其進(jìn)行的投入資金最少；在石腦油基礎(chǔ)上的裂解裝置的投入是對乙烷投入的1.5倍，以柴油為基礎(chǔ)的裂解裝置地投入則是1.7倍。各國都會(huì)根據(jù)本國的能源資源狀況和市場供求關(guān)系來自主決定是石油餾分生產(chǎn)乙烯還是以天然氣為原料生產(chǎn)乙烯。中東和非洲基本上采用乙烷這種原料來生產(chǎn)乙烯，加拿大次之但是也占絕大多數(shù)，美國則靈活地選用各種烷類來制造乙烯，其余西歐等地由于天然氣資源有限不采用輕烴生產(chǎn)乙烯。

近年來在蒸汽裂解生產(chǎn)乙烯的過程中化工用的丙烯的生產(chǎn)量也隨之增加，但是通過這種方式生產(chǎn)出的丙烯大部分都用來生產(chǎn)化工產(chǎn)品，只有很少的一部分用來做燃料。煉油廠生產(chǎn)的丙烯由于受各種因素的影響供應(yīng)量極為不穩(wěn)定。

二、乙醇脫水制烯烴

上世紀(jì)四十年代之前，基本上世界上所有的乙烯都是靠把乙醇脫水生產(chǎn)出來的，后來石化工業(yè)飛速發(fā)展產(chǎn)生了一種生產(chǎn)乙烯的新工藝，即蒸汽裂解法，這是以石油的大量開采以及低廉的石油價(jià)格為保證的，具有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的特點(diǎn)，后來石油價(jià)格直線上漲，這使得以石油為原料制取乙烯的方法受到很大沖擊，再加上石油資源的大量消耗儲(chǔ)備減少和原油價(jià)格一路上漲，乙醇脫水制取乙烯的方法又重新被人們廣泛地采用。

進(jìn)入新世紀(jì)以來，礦物能源的地位受到了很大動(dòng)搖，隨之興起的是新興能源，不管是能源儲(chǔ)量較大的國家還是能源較為稀缺的國家都紛紛調(diào)整了能源戰(zhàn)略。目前在生物能源中發(fā)展最為迅速的是燃料乙醇，與此同時(shí)，國內(nèi)外的生物發(fā)酵技術(shù)都取得了相當(dāng)大的進(jìn)步，已經(jīng)較為成熟，這就為乙醇脫水制烯烴做了很好的鋪墊。絕大部分的化工產(chǎn)品都是乙烯，所以生物脫水制乙烯意義重大。

相比石油制乙烯，生物乙醇制乙烯的利潤空間更大，制取的過程較為簡單，產(chǎn)生的副產(chǎn)品比較單純并且容易分離，所以分離提純的過程也并不復(fù)雜，不需要建成一整套的加工聯(lián)動(dòng)裝置，所以投資較小、操作簡單，技術(shù)要求不高。

國際上大型的制取乙烯的裝置主要在印度、巴西、秘魯和巴基斯坦，其中印度的裝置最大。很多國家都發(fā)展了這種綠色化工項(xiàng)目如美國，并且有多個(gè)公司開展這種項(xiàng)目研發(fā)，所以技術(shù)較為先進(jìn)。未來乙醇脫水制取乙烯技術(shù)的發(fā)展趨勢是裝置更加一體化大型化，耗能要低，為了降低催化劑的成本，催化劑的性能要進(jìn)一步提高。

我國將生物乙醇脫水制乙烯列入“863計(jì)劃”生物和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的“生物能源技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目指南中。同國外相比我國的乙醇制取烯烴的規(guī)模還比較小，與國外差距很大。國內(nèi)主要進(jìn)行乙醇制烯烴的研究的主要有清華大學(xué)、北京化工大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)以及南開大學(xué)等，最早進(jìn)行研究的是南開大學(xué)，但南京工業(yè)大學(xué)和中國石化上海石油化工研究院所做的研究最多。目前我國制取乙醇的原料主要是糧食作物包括玉米，但是玉米的產(chǎn)量有限，而且我國人口眾多，應(yīng)首先滿足十幾億人的溫飽問題，所以把糧食作物作物乙醇燃料有很大的局限，而纖維素乙醇還處在實(shí)驗(yàn)階段，技術(shù)方面很不成熟，總體上講我國在生物乙醇制取乙烯這項(xiàng)技術(shù)上投入的人力、物力和財(cái)力明顯不足。

小結(jié)

在制烯烴的原料多元化的今天，雖然各個(gè)國家都進(jìn)行了新技術(shù)的研發(fā)，但是還應(yīng)該重視國與國之間的合作研發(fā)，共同解決技術(shù)難題，這樣才能促進(jìn)整個(gè)世界的能源發(fā)展，減少全球性的技術(shù)和環(huán)境問題，也使得國與國之間相互依存度提高，有利于世界的和平與發(fā)展，希望在全球共同合作下能有新的有益于全人類發(fā)展的技術(shù)出現(xiàn)。

[1]梁曉霏：《制備烯烴的各類原料的現(xiàn)狀與發(fā)展前景》[J]；《石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)》2011(2).

[2]王菊、鐘思青等：《乙醇脫水制烯烴過程分析》[J]；2012(6).

[3]羅騰：《甲醇制烯烴技術(shù)一經(jīng)濟(jì)一環(huán)境評價(jià)研究》[J]；煤炭科學(xué)研究總院，2009(3).

[4]洪愛珠、顏桂煬等：《生物乙醇催化脫水制乙烯的研究進(jìn)展》[J]；《廣州化學(xué)》，2007(12).

[5]王素雅：《世界燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展探析》[J]；安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009.