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新技術助力煤化工低成本
文章來源:未知     點擊數: 次     更新時間:2019-07-01 14:24

        6月20~21日,2019第五屆中國(榆林)新型煤化工國際研討會在陜西榆林舉行,一批煤化工新技術展示亮相。中國化工報記者采訪獲悉,等離子體裂解煤制乙炔、甲醇制DMMn系列新材料、甲醇經醋酸制乙醇3項新技術將使煤化工產品制造成本大幅降低。

  等離子制乙炔優于電石法
  乙炔是重要的化工原料,大部分采用電石法生產,這是一種耗能高、污染重、資源消耗大的傳統工藝方法。以煤為原料通過等離子體裂解直接制備乙炔,是近年來涌現出的新技術,國內也有高校和科研單位開展這方面的試驗研究,但均未工業化運行。
  作為科技部重點研發項目,浙江大學與新疆粵和泰化工科技有限公司合作攻關的10兆瓦氫等離子體裂解煤制乙炔項目正在開展實驗。
  該公司技術負責人介紹,煤粉通過磁旋轉弧等離子炬/反應器,1噸煤粉配1000立方米氫氣,產生乙炔、氫氣等氣體。其中氫氣占70%~80%、乙炔4%~5%,并副產CO、甲烷、乙烯等;部分氫氣再返回作為反應介質循環利用,富余氫氣可外售或分離深加工。
  2017年,粵和泰在新疆奎屯建成兆瓦級氫等離子體裂解煤制乙炔中試平臺,單臺裝置年處理煤3萬噸,可生產6000噸乙炔。經過不斷擴大實驗規模,初步運行結果顯示乙炔收率超過20%,能耗12千瓦時/千克,優于國外先進技術。噸乙炔成本7000元(副產氫氣若再利用則會更低),比現有電石法制乙炔降低20%以上,并且解決了現有等離子體煤制乙炔結渣等難題,工藝過程無“三廢”排放。
  DMMn延伸開發新材料
  高含氧化合物聚甲氧基二甲醚(DMMn),既可作為清潔環保的柴油調和組分,同時也是溶解能力極強的溶劑,目前成為業內熱捧的甲醇下游新產品,但其聚合度一般只能做到3~8.
  蘇州雙湖化工技術有限公司研發的無苯萃取綠色工藝,通過醇醛縮合制聚甲氧基二甲醚、聚甲氧基二乙醚、聚甲氧基二丁醚等含氧化合物系列產品,不但解決了聚合度低、副產半縮醛不穩定等技術難題,新型催化劑還使三聚甲醛成本大幅降低,設備工程造價減少一半,噸DMMn產品消耗甲醇低于1.3噸。
  “我們可將聚合度做到30以上,這種聚合物即成為高熱穩定性聚甲醛、新型環氧樹脂、COPNA樹脂、自潤滑航空潤滑油新型高分子材料,目前已建成300噸/年中試裝置,準備工業化。同時相對分子質量達100~500的DMMn已完成技術實驗。”雙湖化工副總經理孫育成介紹,DMMn還可衍生許多新產品,如乙二醇與三聚甲醛縮合制五元環狀酯類,丙二醇與三聚甲醛縮合制六元環狀酯類,這些都是高檔溶劑及添加劑。
  雙湖化工研究發現,新型三聚甲醛與烯烴縮合制1,3—二氧六烷等,主要用于合成高效低毒農藥、維生素、減水劑。三聚甲醛與芳烴縮合制聚酯材料的重要單體,斯柯達作為改性聚酯制作薄膜材料,甲醛與乙醇縮合可制備另一含氧化合物二乙氧基甲烷。
  醋酸直接制乙醇成本最低
  作為甲醇下游深加工的另一條出路,煤(甲醇)合成乙醇也是新型煤化工的工藝路線,目前已有技術包括合成氣催化法、合成氣發酵法、甲醇經醋酸乙酯制乙醇、甲醇經二甲醚—羰基化醋酸甲酯制乙醇等。在國家能源集團北京低碳清潔能源研究院高級工程師田樹勛看來,在現有的煤(甲醇)間接法制乙醇中,甲醇經醋酸直接加氫制乙醇能源轉化效率最高,成本最低。
    “甲醇制醋酸技術成熟,已實現大型化和技術設備國產化,而且生產成本低,多年來都不到2000元/噸。我們在此基礎上直接加氫反應生產乙醇,該工藝在間接法制乙醇技術中流程最短、投資最省,20萬噸/年項目投資僅2億~3億元。”田樹勛介紹說,他們研發并完成了固體催化劑工業放大,與國內企業合作進行100噸/年中試,運行結果表明醋酸轉化率達100%,乙醇選擇性92%左右。綜合各項能耗,1噸乙醇折合需1.5噸甲醇,噸乙醇成本低于4000元。
  田樹勛還透露,該技術可實現“醋酸+乙醇”聯產模式,醋酸既是中間產品也可作為終端產品。當醋酸價格高時可產醋酸,當乙醇市場好時可產乙醇,靈活調整產品結構,增大企業盈利空間,提高抗市場風險能力。目前,他們已開發完成30萬噸/年工藝包,準備工業化。
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