線性α-烯烴(Linearα-olefins, LAO),以下簡稱α-烯烴,通常是指C4及C4以上的高碳直鏈烯烴,是聚烯烴產(chǎn)業(yè)升級、PAO潤滑油生產(chǎn)及日化原料供應的關(guān)鍵原料。商業(yè)化的生產(chǎn)技術(shù)主要有乙烯齊聚、蠟裂解、混合C4分離、費托合成等。
LAO生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)能主要掌握在Shell、Sasol、INEOS等全球知名企業(yè)手中,總產(chǎn)能近500萬噸,中國占比不足2%。雖然國內(nèi)需求巨大,但國際石油巨頭一直對我國封鎖α-烯烴合成技術(shù),嚴重限制了我國聚烯烴、PAO、洗滌劑等應用產(chǎn)業(yè)的升級,是國內(nèi)亟待發(fā)展的“卡脖子”技術(shù)。
在眾多LAO制備技術(shù)中,費托合成的反應機理決定其易于生成直鏈端烯烴或伯醇,且具有合成產(chǎn)物中α-烯烴含量高、碳數(shù)分布較窄的特點,此外,費托合成產(chǎn)品中包含各種碳數(shù)量(奇數(shù)和偶數(shù))的α-烯烴,可以彌補乙烯法只能生產(chǎn)偶數(shù)α-烯烴的缺陷,也由此決定了其產(chǎn)物應用更為廣泛,附加值更高。
國內(nèi)外多家研究機構(gòu)開展α-烯烴研發(fā)工作。2017年,三聚環(huán)保與中科院山西煤化所合作開發(fā)合成氣制長鏈α-烯烴技術(shù),開發(fā)出用于合成氣直接制備LAO的新型高效催化劑,催化劑表面經(jīng)特殊處理,使其催化活性能穩(wěn)定保持在良好狀態(tài),并通過技術(shù)手段降低了二氧化碳副產(chǎn)物的生成。2020年,噸級規(guī)模的催化劑放大研究完成,實現(xiàn)了催化劑6000小時單管穩(wěn)定運行,同時還建立了質(zhì)量控制體系、產(chǎn)品檢測分析方法等。項目獲得了中科院A類先導專項的專項支持。
2020年,在內(nèi)蒙古自治區(qū)實施的“‘科技興蒙’行動戰(zhàn)略”政策的大力支持下,三聚環(huán)保投建α-烯烴費托合成工業(yè)示范裝置,與中科院山西煤化所、內(nèi)蒙古聚實能源、上海寰球等合作,在國內(nèi)開展合成氣制α-烯烴300噸/年固定床的工業(yè)示范研究,對噸級放大生產(chǎn)的催化劑性能與使用壽命進行系統(tǒng)考察,開發(fā)十萬噸級合成氣制α-烯烴固定床技術(shù)工藝軟件包。
5月16~20日,山西省化工學會組織專家對合成氣一步法制長鏈α-烯烴技術(shù)工業(yè)示范進行了96h性能標定。專家認為:項目研發(fā)了長壽命熔鐵催化劑和固定床工藝,擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。熔鐵催化劑性能穩(wěn)定、成本低,具有較好的技術(shù)經(jīng)濟性;與現(xiàn)有工藝相比,固定床工藝在合成長鏈α-烯烴方面具有一定的技術(shù)優(yōu)勢,在精細化工領(lǐng)域有較好的應用前景。標定期間:CO轉(zhuǎn)化率>85.0%,甲烷選擇性4.8-6.2%,產(chǎn)物輕油中α-烯烴和高碳醇占72.1%。
截至目前,合成氣制長鏈α-烯烴合成技術(shù)示范裝置已長周期穩(wěn)定運行700小時。依據(jù)示范裝置取得的數(shù)據(jù),十萬噸級合成氣制α-烯烴固定床技術(shù)工藝軟件包已開始編制。合成氣直接制α-烯烴工業(yè)示范裝置的穩(wěn)定運行實現(xiàn)了實驗室技術(shù)向工業(yè)化生產(chǎn)的跨越,產(chǎn)品可填補國內(nèi)空白,同時為煤化工企業(yè)轉(zhuǎn)型升級帶來契機。更重要的是,該技術(shù)的成功示范為煤化工行業(yè)探索出一條新的產(chǎn)業(yè)方向,在碳中和、碳減排的大行業(yè)環(huán)境下,為煤基化學品向差異化、高端化發(fā)展做了有益探索。