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    5年度山西省科技重大专项国际招标项目信息表(附件1

      发布时间:2018-03-13 23:51

      、充分发挥煤基合成产品纯度高、无硫、无氮、无芳烃和无金属元素等优点,同时富含链烷烃、芳烃含量较少等特性,集成先进技术生产类基础油等化学品,提高产品附加值,大幅提升煤基合成产品的经济性,符合未来能源产业发展的趋势。

      煤基合成油产品不同于传统石油炼制产品,其具有纯度高、无硫、无氮、低芳烃和无金属元素等优点,同时富含链烷烃等特性,这些特性符合未来能源产业发展的趋势,是生产高附加值油品和精细化学品的优质原料,不仅符合国家产业政策,而且延伸了公司产业链,实现了产品精细化、多样化的发展目标,为企业和社会带来较大的社会效益和经济效益。

      2、煤基合成产品相对于石油基产品,具有四大特性,即:石油基不可替代性、高清洁环保性、节能性、高端产品发展延伸性。

      (1)费托合成的精细化学品由高纯一氧化碳和高纯氢气化合得到,确保了其产品无硫、无氮、无重金属、无芳烃,产品由单一纯净的直链烷烃构成,对无毒无害,更易于产品深加工,具有石油基产品不可替代性。

      (2)石油基润滑油其粘度指数只能达到120,属于II类或III类基础油;而通过F-T合成得到的全合成润滑油基础油粘度指数可以达到140以上,属于IV类润滑油 ,环保和节能效果大大提升。

      全合成型润滑油,其低挥发性、抗氧化性、抗尘、低腐蚀性,有效降低了废旧润滑油处理对环境造成的污染,能够节能2-3%,相当于每年节省上百万吨原油消耗。

      高密航空燃料油,是具有吸热性的特种燃料油,密度达到1.0g/cm3,相对现行国标规定的0.835g/cm3要求,同等体积油箱可以多装20%的燃料油,满足高马赫、大推力发动机使用,同时有效解决了发动机在高速运行过程中的散热问题,延长了运行时间,节约了燃料使用量。

      超低凝特种柴油,可满足全球任何极寒环境的使用,具有热值高、凝点低等特点,百公里耗油减少10-15%。

      苯乙烯是重要的石油基化学品,年需求量超过2500万吨,在有机化学品全球生产量位列第四。2009年中国需求量为640万吨,而国内的生产量不足150万吨,对外依存度为69.7%。目前,85%以上的苯乙烯是通过乙苯催化脱氢法生产的,该法副反应多,能耗高。

      通过甲苯侧链烷基化制苯乙烯的催化剂,用此催化剂甲醇转化率达44.9%,苯乙烯选择性100%。与现行乙苯工艺相比,降低能耗40%,每吨苯乙烯可节约350~400美元,而且大大减少投资成本,投资费用可减少50%,并且不产生CO2。据美国学者预测,如采用这一新技术可使美国温室气体排放减少约5 %。

      乙醇是非常优质的化工原料和液体燃料。由于乙醇的分子结构很容易发生取代与脱水反应生成取代烃与烯烃,如果再进行转化或聚合反应,可得到人类日常生活所需的各种原材料和工业原料,这样可降低石油基烯烃的耗用。另一方面,乙醇的物理化学性质接近于汽油,其调和辛烷值一般都在120左右,添加到汽油中可以提高汽油的抗爆性,而且可克服甲醇替代燃料对金属件的腐蚀性和对橡胶密封垫的溶胀性,既可以与汽油按一定比例混溶,形成混合汽车燃料,也可以直接作燃料。由于其碳链短又自带氧原子,与石油基烃类燃料相比,燃烧更加完全,有害排放物少,对环境友好。乙醇作为环境友好的可再生能源在美国、巴西、瑞典、加拿大与欧盟这些国家得以推广和鼓励应用。总之,乙醇即可作为各种化学品的原料,又可以作为环境友好的液体燃料和燃料添加剂、燃料电池的氢源、制乙烯合成各种化学工业品等,具有能源与环境友好二重属性。

      因此,开发非贵金属催化剂煤制乙醇技术有利于提高煤炭洁净使用程度和利用效率、改善大气环境、减排减碳,对国民经济的可持续发展和世界能源安全都具有很重要意义。

      目前乙醇市场价格在7000余元/t,并仍呈上升趋势,而非贵金属催化剂煤制乙醇煤制乙醇生产成本在4000~5000元/t。煤制乙醇综合经济收益为吨产品4348元,比单纯的甲醇高出1500余元,经济效益明显。作为机动车燃料,本技术产品的混合物可作为MTBE的替代物,MTBE目前的市场价为8500和9500元/t,效益更加明显。

      低碳醇(C1-C6醇)做为一类重要的可替代清洁燃料和化学品,它具有高的辛烷值以及与汽油良好的掺混性能,可以替代具有水污染性质的甲基叔丁基醚(MTBE),是一种良好的汽油添加剂;此外,低碳醇本身是一种良好的洁净燃料,替代汽油燃料。醇类燃料具有燃烧充分、效率高且CO、NO及烃类排放量少等优点,成为推广使用绿色环保车用燃油的首选之一,日益引起人们的高度重视。此外,低碳醇中的乙、丙、丁、戊醇等高级化工醇是生产医药,聚酯等大宗化学品的重要中间体。从更深层次看,通过新型高效催化转化过程将低碳醇进行缩合改性提质合成丁醇及丁二烯等高附加值化学品,可进一步延伸其产业链条,拓展低碳醇在燃料,添加剂及大宗化学品领域的应用。

      作为燃料和燃料添加剂,目前低碳醇的市场容量在1000万吨/年左右,初步推算,按照低碳醇平均吨价格5500-6000元,吨产品的毛利润800-1200元左右,上述市场容量将可以产生的毛利润为80-120亿元,经济效益相当可观。另一方面,低碳醇经缩合/脱氢制得的丁醇、丁二烯及缩醛是重要的气/柴油添加剂及化工中间体,具有非常可观的市场价格,可大幅提高低碳醇的产业附加值,经济效益十分显著。

      中国有着丰富的煤炭资源,近年来在原油供应日趋紧张和甲醇替代燃料市场持续低迷背景下,开发煤经合成气制低碳醇及其下游延伸产品技术将在降低石油依赖程度,发展非石油路线生产可替代高附加值化学品等方面具有较高的工业价值和应用前景,对提高中国能源利用的安全水平及降低企业抗风险能力等方面具有重要的现实意义。

      a-烯烃广泛用于聚合烯烃共聚单体、表面活性剂等,是一类高附加值精细化学品。传统采用乙烯聚合的方法生产,为石油路线。开发的从合成气制取a-烯烃的技术,可依托煤化工产业,延伸产业链,具有工艺流程短、综合成本低等优势。

      芳烃是重要的石油化工基础产品,由于石油资源的短缺逐渐严重,其生产原料的短缺矛盾日益突出,寻求由煤炭出发生产芳烃的技术成为煤化工发展的重要方向之一。

      甲醇制丙烯技术是煤基甲醇路线制备化学品的瓶颈,目前相关工艺及催化剂性能指标较低,发展新一代MTP催化剂及工艺将更好的发挥煤炭加工和烯烃产业链之间的纽带作用,有力促进煤化工产业升级。

      1、IV类、III+润滑油基础油具有粘度指数高、低温流动性好的特点。要高品质润滑油首先需要解决的是添加剂的生产技术。

      1)煤制乙醇的核心单元是醋酸加氢直接制乙醇技术。目前,醋酸直接制乙醇技术已达到国际领先水平。技术特点为:1.抗酸腐蚀非贵金属催化剂:开发的EICC-Ⅰ催化剂可在4.0 MPa,250℃条件下实现醋酸转化率99.8%,液相产品中乙醇选择性99.0%。2.简捷的合成与精制工艺:醋酸和氢气经预热后进入反应器高选择性合成乙醇,液相产物为乙醇和水,氢气循环后返回反应器,该工艺副产物乙酸乙酯含量极低,产物精制主要为乙醇和水的分离,过程能耗较低。目前,工艺放大已完成50吨/年工业中试。

      获得10万吨/年醋酸加氢合成乙醇装置物料衡算、能量衡算数据及装置专有设备设计方案和设计结果。

      采用自主创新的浆态床催化剂完全液相工艺制备催化剂,在浆态床反应器中由合成气一步合成乙醇方面,在实验室实验室规模上显示出处于国际领先的研发成果:使用非贵金属Cu基催化剂在不添加任何F-T组元和碱金属助剂的情况下,CO单程转化率大于30%,乙醇选择性大于40%。该技术已获国家相关发明专利3项、美国发明专利1项。合作重点是大型浆态床反应器的设计与开发。

      针对煤基合成气制低碳醇技术定向开发了由合成气制高附加值化工混合醇和燃料添加剂的廉价改性Cu基和Mo基催化剂及其配套工艺路线,在催化剂制备技术、反应特性等方面取得了阶段性成果,研发的催化剂在工业单管装置上完成超过1200小时的稳定运转,在温度230-260℃,压力4.0-6.0MPa,空速2000-4000h-1的温和反应条件下,实现CO转化率80%,C2+高级醇选择性50%,低碳混合醇时空产率0.23kg/kgcat.h优异反应性能,该单管工艺技术工艺条件温和,CO2排放低,接近甲醇合成路线,具有很强的可操作性 ,初具替代传统甲醇合成工艺的工业应用前景,目前正在实施进一步的千吨级工业侧线示范实验研究。

      继续制备优化现有的合成气制低碳醇催化剂,进一步提高合成醇的选择性和收率,实施万吨级合成气制低碳醇示范试验运转。

      合成气制低碳醇是一个强放热过程,固定床工艺存在反应移热困难,床层出现热点,易造成催化剂过热粉化,性能急剧下降等缺点。开发移热效率高,床层温度均一的浆态床反应工艺路线+醇的选择性和产率,提高过程经济性。

      在对煤基合成气定向转化制备异丁醇的工艺过程、异丁醇的生成机理、催化剂体系、催化反应活性相等进行系统研究的基础上,通过对工艺参数的优化,获得了异丁醇合成的最佳工艺参数。研究了异丁醇合成的催化剂,确定了适合异丁醇合成的催化剂体系为ZnCr基、Cu基催化剂。ZnCr基催化剂在400oC、10Mpa、8000~10000h

      -1的条件下,完成1000小试稳定性运转,醇中异丁醇选择性达到16.8%(wt),甲醇+异丁醇选择性94.3%(wt)。Cu基催化剂在6.0MPa、3000h-1,340℃的反应条件下,醇中异丁醇的选择性达到33.0(wt.%)。

      -烯烃技术开发的基于铁基催化剂和结构反应器的合成技术,提高了粗油中α-烯烃的选择性,结合适宜的分离手段,提高了目标产物的收率,并组装成完整的一套技术。产物的碳数分布为C2-C16

      1、定向解决III+、IV类高档润滑油基础油产品应用添加剂及配方技术空白问题,为生产高品质润滑油奠定技术基础。

      在合成气制低碳醇固定床千吨级中试工艺试验的基础上,进一步开展高性能催化剂的研制和工艺过程的革新,推进技术产业化进程;并培植孵化低碳醇缩合脱氢制丁醇、缩醛及丁二烯的新型催化剂制备及小试/中试技术研究,延伸技术产业链条。4

      合成气制异丁醇技术对由合成气制备异丁醇催化剂及工艺路线进行系统集成优化,得到具有自主知识产权的直接合成高纯度异丁醇产品工艺路线;为进一步工业装置放大提供催化剂制造方案以及工艺流程的基本参数。在实现固定床反应器的反应研究及过程模拟方面需要进行国际招标。

      煤制芳烃技术通过调变ZSM-5分子筛的孔道结构、表面酸性以及通过活性金属修饰,实现以芳烃为主的产品的技术优化。

      煤制乙醇技术工业示范稳定运行一年以上。醋酸加氢合成乙醇:催化剂在220-280℃,3.0-4.0 MPa下,达到醋酸转化率99%,液相产品中乙醇选择性99%。4

      合成气制低碳醇及其下游延伸产品技术研制的合成气制低碳醇催化剂在万吨级低碳醇工业侧线示范装置上,反应压力P=6~8MPa,T=240~300℃和GHSV=4000~10000h-1的条件下,实现CO总转化率为85-95%,总醇时空产率≧0.2g/ml.cat.h,醇中C2

      +醇选择性≧50wt%的总体工艺性能指标;低碳醇缩合脱氢制丁醇、缩醛及丁二烯的小试/中试工艺技术,在实验室反应条件为200-350℃、压力0.1-2MPa、液体空速为1-5h-1条件下,催化剂稳定运行1000 h以上,实现低碳醇单程转化率20%,目标产品选择性突破75%的性能指标。

      MTP催化剂及工艺单程寿命超过80天,稳定阶段丙烯选择性和丙烯/乙烯比分别达到42%和7,芳烃选择性低于5%。

      合成气制低碳醇及其下游延伸产品技术项目可建设完成国内首套可替代甲醇工艺的煤制低碳醇技术研发平台,平台由催化剂制备研发,工艺过程模拟计算及千/万吨级中试示范装置等几个技术工段组成;围绕煤-醇产业链条,组建一支从事煤基合成醇类化合物及提质的理论研究和工程应用的创新科研团队。5

      MTP催化剂及工艺项目拟建设10L级中试反应装置,完成新一代MTP催化剂工艺设计、优化,并建设10吨级MTP催化剂中试生产平台,建立工艺包。

      煤基合成技术及产品高质化关键技术的研究与开发,使煤基合成油技术由过去的以燃料油产品为主,转化升级到以润滑油为主的高附加值技术路线。通过技术路径开发,生产全系列内燃机油、液压油、齿轮油、汽轮机油等。

      以百万吨煤液化产业化为例,年可转化煤炭500万吨,按煤炭价格300元计算,可将价值15亿元的煤炭转化成销售收入100亿元的油品和精细化学品,利税总额将达到5-10亿元。

      醋酸加氢合成乙醇工艺每吨乙醇约消耗醋酸1.37吨、氢气1020方。以醋酸2000元/吨、氢气1.1元/方、无水乙醇6500元/吨计,10万吨/年醋酸加氢合成乙醇装置一次性建设投资约1.7亿元,装置运行的原料成本3.67亿元,运行成本0.55亿元,销售收入5.5亿元,年利润总额1.29亿元,全投资内部收益率68%,投资回收期3年,项目经济性良好。

      目前低碳醇的市场容量在1000万吨/年左右,初步推算,按照本工艺过程生产的低碳醇平均吨价格5500-6000元,吨产品的毛利润800-1200元左右,上述市场容量将可以产生的毛利润为80-120亿元,经济效益相当可观。因此煤制低碳醇在替代甲醇燃料和生产高附加值化工醇方面的市场潜力巨大,在未来混合醇制备领域具有较强的竞争优势和广阔的商业化应用前景。