現(xiàn)代煤化工發(fā)展現(xiàn)狀掃描之二

　　近年來，我國煤化工在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化取得重大進(jìn)展的同時(shí)，產(chǎn)品的同質(zhì)化現(xiàn)象也越來越凸顯。煤化工產(chǎn)業(yè)必須抓住國內(nèi)高端化學(xué)品存在較大缺口的機(jī)遇，在產(chǎn)品的差異化、高端化、高附加值上尋求突破。在2019中國國際煤化工發(fā)展論壇上，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院過程工程研究所所長張鎖江介紹了幾條頗具前景的煤制高附加值化學(xué)品綠色工藝路線。

　　聚酯單體MMA：

　　下游市場(chǎng)巨大

　　甲基丙烯酸甲酯(MMA)是一種重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)有機(jī)玻璃(PMMA)、聚氯乙烯助劑(ACR)、甲基丙烯酸甲酯—苯乙烯—丁二烯共聚物(MBS)等。受國內(nèi)導(dǎo)光板、光導(dǎo)纖維、液晶顯示屏、水性涂料等下游市場(chǎng)的增長帶動(dòng)，我國MMA行業(yè)近年來蓬勃發(fā)展，其煤基合成路線也被廣泛關(guān)注。

　　中科院過程所自2008年開始煤基MMA合成路線的研究，先后攻克了氫甲�；�、羥醛縮合、醛氧化、酯化4步催化劑，分離純化及工藝集成等難題，目前實(shí)驗(yàn)室研究已趨于完善。今年3月，其開發(fā)的乙烯—合成氣制MMA成套技術(shù)通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定。

　　該工藝采用煤化工下游產(chǎn)品乙烯、合成氣、甲醛、甲醇為原料，經(jīng)4步反應(yīng)生產(chǎn)MMA;通過離子液體絡(luò)合金屬催化體系創(chuàng)新及新型反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，突破了氫甲�；�反應(yīng)過程催化劑失活和夾帶的難題;采用正負(fù)離子協(xié)同強(qiáng)化原理，實(shí)現(xiàn)了溫和條件下羥醛縮合反應(yīng)高轉(zhuǎn)化率和高選擇性，解決了高溫高壓、設(shè)備及運(yùn)行成本高等難題。

　　2018年，采用該技術(shù)在中原大化建成的首套千噸級(jí)工業(yè)試驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)品性能優(yōu)異，驗(yàn)證了技術(shù)的可靠性和先進(jìn)性。該技術(shù)開辟了MMA及下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展新路徑和新空間，為我國現(xiàn)代煤化工的高端化、差異化、綠色化發(fā)展提供了科技支撐。

　　烷基化油：

　　清潔汽油升級(jí)的關(guān)鍵

　　烷基化汽油具有辛烷值高、無硫、無烯烴、無芳烴等優(yōu)點(diǎn)，是清潔汽油必不可少的調(diào)和組分。隨著國家汽油新標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)，日益嚴(yán)格的汽油國標(biāo)要求為烷基化技術(shù)發(fā)展提供了機(jī)遇。近年來我國烷基化油消費(fèi)量開始快速增長，市場(chǎng)空間很大。

　　傳統(tǒng)碳四烷基化工藝以液體濃硫酸或氫氟酸為催化劑，存在嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕、潛在的環(huán)境污染以及人身危害等重大問題，其工業(yè)應(yīng)用面臨越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因此開發(fā)環(huán)境友好的烷基化生產(chǎn)技術(shù)一直是業(yè)內(nèi)焦點(diǎn)。

　　離子液體催化綠色烷基化新技術(shù)是以煤基烯烴副產(chǎn)的混合碳四為原料，采用高活性的離子液體協(xié)同催化體系生產(chǎn)烷基化油。該工藝采用的二代離子液體協(xié)同催化體系穩(wěn)定性顯著提高，同時(shí)彌補(bǔ)了一代體系價(jià)格高、略有污染的不足，產(chǎn)品收率也提升5%，還具有離子液體消耗少、產(chǎn)品辛烷值高、可循環(huán)利用等特點(diǎn)。目前采用該工藝已建成20萬噸/年的工業(yè)化裝置。

　　順酐：

　　正丁烷氧化技術(shù)受青睞

　　順酐是世界第三大有機(jī)酸酐，是重要的精細(xì)化工品和原料，市場(chǎng)需求廣闊。此前，我國順酐的工藝路線主要有苯氧化法和正丁烷氧化法。其中，苯氧化法因?yàn)檠芯繎?yīng)用較早，所以在我國占比較大，但因其存在原料成本高、毒性大、原子利用率低、能耗高、污染重等問題，正面臨淘汰。而正丁烷氧化法的原料來自煤化工副產(chǎn)物，因其原料廉價(jià)易得、毒性小、原子利用率高、經(jīng)濟(jì)性好、環(huán)境影響小等特點(diǎn)受到青睞。

　　正丁烷氧化制順酐工藝采用的新型離子液體誘導(dǎo)的順酐催化劑，具有高活性、高選擇性、低能耗、壽命長等特點(diǎn)。其多管反應(yīng)器也很有特點(diǎn)，采用雙切環(huán)流分強(qiáng)化丁烷進(jìn)料，星型排布的內(nèi)件便于傳熱，折流板可強(qiáng)化傳熱。

　　目前，采用該工藝的10萬噸/年順酐連續(xù)成套裝置已經(jīng)建成，包括列管反應(yīng)系統(tǒng)、熔鹽循環(huán)系統(tǒng)、順酐吸收系統(tǒng)、在線分析系統(tǒng)等。

　　己二腈：

　　開辟綠色技術(shù)路徑

　　尼龍66廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、電子、化纖等行業(yè)。己二腈是尼龍66重要的原料。目前國內(nèi)己二腈全部依賴進(jìn)口，價(jià)格飛升，成為我國尼龍產(chǎn)業(yè)的“卡脖子”中間體。

　　目前己二腈的生產(chǎn)工藝中，丁二烯氫氰酸法(BD)市場(chǎng)占比65%，丙烯腈法(AN)市場(chǎng)占比35%，己二酸法(ADA)接近淘汰。占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位的BD法工藝原料天然氣價(jià)格遠(yuǎn)高于美國，中間產(chǎn)物氫氰酸風(fēng)險(xiǎn)大，此外該工藝還存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘。

　　為開辟全新的己二腈綠色技術(shù)路徑，中科院過程所在2018年開始研發(fā)煤基氫酯化法(IPE)。該工藝以丁二烯、煤基CO和煤基甲醇為原料合成己二酸甲酯，進(jìn)而與氨氣反應(yīng)得到己二腈和甲醇，副產(chǎn)的甲醇可作為原料返回系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)。與BD法相比，該路線優(yōu)勢(shì)明顯，以煤為原料成本低，不采用氫氰酸安全性高，同時(shí)還具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

　　目前該工藝已全線貫通，并形成工藝包，噸級(jí)放大實(shí)驗(yàn)裝置也正在建設(shè)中。課題組今年將開展中試實(shí)驗(yàn)，計(jì)劃在2020年開始千噸級(jí)示范試驗(yàn)，開辟一條全新的己二腈綠色工藝技術(shù)路線指日可待。