中國(guó)石化煤化工技術(shù)最新進(jìn)展

馬明瑞

摘 要： 煤炭資源在開發(fā)和使用過(guò)程中，常常因?yàn)殚_采不當(dāng)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)現(xiàn)象、環(huán)境污染問(wèn)題。這些問(wèn)題的存在對(duì)我國(guó)煤炭資源利用產(chǎn)生了深刻的影響。在實(shí)際的煤炭資源開發(fā)過(guò)程中，需要借助煤化工技術(shù)提高煤炭資源的開發(fā)率和環(huán)保程度。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，在煤炭化工領(lǐng)域取得了突出的成就，各種先進(jìn)的的煤炭化工技術(shù)得到推廣和應(yīng)用。本文主要結(jié)合實(shí)際情況，就中國(guó)石化煤化工技術(shù)最新研究進(jìn)展進(jìn)行了分析，希望通過(guò)本次研究對(duì)同行有所助益。

關(guān)鍵詞：中國(guó)石化 煤炭化工技術(shù) 研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：TQ54 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）02-0301-01

國(guó)際油價(jià)的持續(xù)走低和徘徊不前并未阻礙中國(guó)企業(yè)在煤炭化工領(lǐng)域，尤其是在煤制油、煤制烯烴等新興煤化工領(lǐng)域的探索。我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量較大，但是面臨著開發(fā)不合理，資源浪費(fèi)嚴(yán)重和煤炭產(chǎn)能過(guò)剩的局面，利用全新的科學(xué)技術(shù)探索煤炭資源的全新用途是當(dāng)前我們需要重點(diǎn)解決的難題。煤化工分為傳統(tǒng)煤化工和新型煤化工，傳統(tǒng)的煤炭化工技術(shù)是將煤炭資源制成化肥、煤炭焦化后做成電石和乙炔，而新型的煤炭化工技術(shù)是利用煤炭作為生產(chǎn)材料生產(chǎn)出多種清潔能源和基礎(chǔ)化工原料。目前我國(guó)在煤炭化工技術(shù)方面做了大量的研究，并取得很大的突破，在新型煤化工技術(shù)和裝置方面已經(jīng)獲得國(guó)際領(lǐng)先地位。

一、中國(guó)石化煤炭化工技術(shù)最新研究進(jìn)展

1.S-MTO技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)化應(yīng)用

S-MTO技術(shù)是以煤炭、天然氣等作為石油代替資源生產(chǎn)化工產(chǎn)品的一條新型的工藝路線，目前，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為新能源資源技術(shù)研究開發(fā)熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)石化的很多企業(yè)不斷開展S-MTO技術(shù)試驗(yàn)，相繼完成了甲醇進(jìn)料規(guī)模為每年1.67萬(wàn)噸的DMTO工業(yè)試驗(yàn)。同時(shí)在連續(xù)多年的實(shí)踐過(guò)程中，在SAPO-34分子篩選催化材料合成技術(shù)，流化床催化劑制備技術(shù)和反應(yīng)再生工藝研究方面獲得了全新的創(chuàng)新成果。通過(guò)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究，在抑制SAPO-34分子篩硅島的形成、分子篩形貌控制等關(guān)鍵技術(shù)方面取重大突破。此外，通過(guò)對(duì)分子篩模板劑和合成工藝進(jìn)行創(chuàng)新，能夠更好的對(duì)分子的形貌進(jìn)行控制，能夠極大的促進(jìn)反應(yīng)物的擴(kuò)散速率。隨著分子篩晶粒的減小，反應(yīng)物分子的擴(kuò)散速度逐漸加快。降低催化劑晶體顆粒直徑，能夠顯著推升乙烯和丙烯的選擇性。2007年中國(guó)石化在實(shí)驗(yàn)室充分研究的基礎(chǔ)上，開展當(dāng)時(shí)世界規(guī)模最大的每年3.6萬(wàn)噸的S-MTO技術(shù)中試研究，研究結(jié)果顯示S-MTO催化劑具有催化效率高、活性強(qiáng)、選擇性好、高熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，甲醇轉(zhuǎn)化率、乙烯和丙烯選擇性分別高達(dá)100%和80%以上，為今后的深入研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.S-MTP催化劑以及工藝技術(shù)的研究開發(fā)

S-MTP技術(shù)是甲醇生產(chǎn)低碳烯烴產(chǎn)品的另外一項(xiàng)具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)路線。最近幾年，中石化高度重視S-MPT技術(shù)的研究，強(qiáng)化技術(shù)研究和裝置建設(shè)。在S-MTP技術(shù)開發(fā)研究過(guò)程中，核心問(wèn)題就是加快高選擇性、高水熱穩(wěn)定性的ZSM-5分子篩選催化劑材料的研究。中石化在這方面研究過(guò)程中解決了兩個(gè)關(guān)鍵性的技術(shù)。一個(gè)是對(duì)酸性的調(diào)節(jié)。在S-MTP催化劑中如果酸量過(guò)多，所生成的產(chǎn)物如果控制不好很可能會(huì)產(chǎn)生第二次化學(xué)反應(yīng)，從而影響到整個(gè)反應(yīng)體系的反應(yīng)速率，生成過(guò)多的多碳高分子化合物，如汽油、烷烴等副產(chǎn)品，并且目的產(chǎn)物丙烯的選擇性不高。如果催化劑中酸量不足，就不能保證甲醇全部轉(zhuǎn)化，催化劑再生周期就會(huì)變短。我們通過(guò)對(duì)分子篩硅鋁比進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，就可以很好的控制分子篩催化劑的酸量。另一個(gè)就是提高了催化劑中的擴(kuò)散性能。在反應(yīng)體系中，丙烯能否在較短的時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散的相應(yīng)的孔道就成為影響丙烯吸收率和催化劑穩(wěn)定性的一個(gè)重要原因。分子篩的孔道越短，直徑越大，催化劑擴(kuò)散也就越容易，因此，研究合成小分子篩技術(shù)是S-MTP催化劑應(yīng)用的關(guān)鍵。此外，采用溫和手段的堿處理方法對(duì)高硅ZSM-5沸石進(jìn)行介孔化處理，保證沸石表面能夠形成規(guī)則性的孔穴結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步縮短擴(kuò)散通道的長(zhǎng)度，提高反應(yīng)物和產(chǎn)物的擴(kuò)散性能。通過(guò)試驗(yàn)表明在整個(gè)反應(yīng)體系內(nèi)添加了軟模板劑合成的樣品，已經(jīng)存在明顯的介孔，而經(jīng)過(guò)堿處理之后，在樣品的將介孔結(jié)構(gòu)更加明顯。因此通過(guò)溫和的堿處理所得到的樣品在MTP反應(yīng)體系具有優(yōu)異的丙烯選擇性，丙烯和乙烯質(zhì)量比能夠到達(dá)10：1。

二、新型煤化工技術(shù)創(chuàng)新能力提高

煤炭行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，首先要提高煤化工技術(shù)的創(chuàng)新能力，為煤炭行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。最近幾年，通過(guò)不斷努力，我國(guó)在煤化工技術(shù)創(chuàng)新方面的能力進(jìn)一步得到提升，改變了過(guò)去輕視理論、重視試驗(yàn)操作的研究模式，在兼顧理論研究的同時(shí)，將理論付諸實(shí)踐。上述兩種技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是煤化工技術(shù)創(chuàng)新能力提升的主要體現(xiàn)。我國(guó)的煤化工技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的努力已經(jīng)形成了一套自主研發(fā)的科學(xué)體系，并做著眼于煤炭行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展要求，追求經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的協(xié)同發(fā)展。但是我們應(yīng)該清除的認(rèn)識(shí)到，煤化工技術(shù)是一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展過(guò)程，我國(guó)煤化工技術(shù)研究存在很多不足之處，在今后的研究過(guò)程中需要我們繼續(xù)借鑒國(guó)外先進(jìn)的理論經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)手段，不斷更新研究理念和方法，采用先進(jìn)煤氣化技術(shù)，利用劣質(zhì)煤造氣，通過(guò)電、氣、化工產(chǎn)品優(yōu)化組合，即多聯(lián)產(chǎn)方案是煤炭高效、潔凈利用的最佳途徑。

總之，當(dāng)前我國(guó)煤化工發(fā)展已呈現(xiàn)出過(guò)熱狀態(tài)。低水平重復(fù)建設(shè)，不考慮環(huán)境承載力、生態(tài)平衡、二氧化碳排放、資源消耗，盲目擴(kuò)大各類煤化工產(chǎn)品的產(chǎn)能，不是煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。需要我們進(jìn)一步大力發(fā)展煤制油、煤制甲醇對(duì)緩解我國(guó)石油對(duì)外依存度過(guò)高的現(xiàn)狀，促進(jìn)煤炭領(lǐng)域真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]曹勁松，張軍民，許磊，劉中民. 甲苯甲醇烷基化制對(duì)二甲苯反應(yīng)器的選擇[J].石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì). 2010（06）

[2]李劍鋒，陶躍武，周曉峰，陳慶齡，袁渭康. 負(fù)載型鐵基催化劑上合成氣制低碳烯烴[J]. 化學(xué)反應(yīng)工程與工藝. 2010（06）

[3]鄒薇，楊德琴，朱志榮，孔德金，陳慶齡，高滋. 金屬氧化物改性的HZSM-5上甲苯與甲醇的烷基化反應(yīng)[J]. 催化學(xué)報(bào). 2005（06）

[4]劉紅星，謝在庫(kù)，張成芳，陳慶齡. 用TEAOH-C4H9NO復(fù)合模板劑合成SAPO-34分子篩的研究 Ⅰ.SAPO-34分子篩的合成與表征[J]. 催化學(xué)報(bào). 2004（09）

[5]劉紅星，謝在庫(kù)，張成芳，陳慶齡.用氟化氫-三乙胺復(fù)合模板劑合成SAPO-34分子篩[J]. 催化學(xué)報(bào). 2003（04）