編者按:近年來,我國化工科研氣體分離、凈化和綜合利用技術取得了重大突破,特別是焦爐氣甲烷化、電石爐氣深度凈化技術、重整C10重芳烴綜合利用技術的工業化應用,為我國石油化工企業的產業鏈深度加工提供了新的途徑,為社會和企業帶來多方面的效益。
一、焦爐氣甲烷化制天然氣新技術
1、技術性能及應用領域
焦爐氣甲烷化制天然氣新技術,是指利用焦爐氣中的CO、CO2與H2合成CH4(合成天然氣,SNG),SNG進一步制壓縮天然氣(CNG)和液化天然氣(LNG)的技術,從而實現重污染的焦爐氣變為天然氣清潔能源。
焦爐氣甲烷化工藝包括了焦爐氣凈化、甲烷化、后續加工等多步工藝流程。該技術可適用于焦化廠、蘭炭廠、煤氣廠等類似氣源的企業制天然氣。焦爐氣甲烷化的核心技術是高性能甲烷化催化劑研制和配套工藝技術研究開發。針對我國焦爐氣綜合利用的實際情況,研發了高效、長壽命的甲烷化催化劑,同時提出了焦爐氣甲烷化制天然氣工藝流程并開發了成套工藝技術,達到了國際先進水平。采用該技術,可以高效、穩定地將企業廉價的焦爐氣等工業廢氣轉化為高價值的天然氣,產生顯著的節能減排與經濟效益。
2、宏觀市場前景和微觀市場容量
我國是世界第一大焦炭生產國,每年副產890億立方米焦爐氣,除回爐加熱自用、民用和生產合成氨或甲醇外,每年放散約200億立方米焦爐氣,既污染環境,又造成巨大的能源浪費。
推廣應用焦爐氣甲烷化制天然氣新技術,是焦化廠以“化”帶“焦”,帶動焦化和能源產業技術進步的重要途徑。焦爐氣甲烷化制得的SNG既可以就近進入管網,也可以CNG或LNG的形式遠距離運輸到目標市場,獲得更大的利潤。
3、技術所處的研究階段及可工業化的程度
我國科技研究具有50多年的催化劑研發和生產基礎,在20世紀90年代就開始甲烷化催化劑研究,并獲得了工業化應用的CNJ-2甲烷化催化劑產品,該產品廣泛應用在國內多家合成氨廠的甲烷化凈化工序。近年來針對焦爐氣的特性,開發出適合焦爐氣甲烷化的CNJ-5專用催化劑及其工藝,并通過4000小時的1000Nm3/h的甲烷化中試驗證了該工藝及催化劑的可靠性。開發出了焦爐氣甲烷化制天然氣新技術,開辟了焦爐氣高效利用新技術。
二、電石爐氣深度凈化提純技術
1、技術性能及應用領域
電石是一種重要的基礎化工原料。在生產電石的過程中,副產大量電石爐尾氣。每生產1噸電石,密閉式電石爐將產生400~600Nm3電石爐氣。
電石爐氣主要成分是一氧化碳(CO:體積75%~85%),其余成分還有氧氣、氫氣、二氧化碳等,同時含有硫化物、氰化物、砷化物等有害雜質。經凈化提純得到CO產品氣,可廣泛用于羰基合成系列產品,如醋酸、醋酐、甲酰胺、甲酸甲酯、丁二酸、苯乙酸、丙酸、丙二酸酯、草酸酯、丙烯酸等;光氣系列產品,如甲苯二異氰酸酯、氨基甲酸酯系列農藥等。
近年來,我國在適用于高含硫氣體的耐硫脫氧催化工藝及催化劑,在焦爐氣、轉爐氣、黃磷尾氣深度凈化工程實踐的基礎上,開發了電石爐氣深度凈化提純與綜合利用新技術。采用該技術,可將含有焦油、粉塵、硫化物、磷化物、砷化物、HCN、HF、氧氣、氮氣、二氧化碳等多種雜質的電石爐尾氣深度凈化,得到符合羰基合成原料氣指標要求的CO產品氣。進一步延伸電石爐氣利用產業鏈,從而創造最大的價值。
2、宏觀市場前景和微觀市場容量
我國是世界第一大電石生產國,2011年電石產能2500萬噸,占全球總產能的90%,產量1738萬噸。通過電石爐尾氣的凈化及下游綜合利用工藝技術,使電石爐尾氣中的CO得到了資源化利用,為后續產品提供了廉價的CO原料,其下游產品的競爭力很強,企業獲利豐厚,極具投資價值。
3、技術所處的研究階段及可工業化的程度
電石爐氣組分復雜,波動較大。深度凈化是電石爐氣高值利用的技術瓶頸。近年來,我國在電石爐尾氣耐硫催化脫氧、TSA凈化技術、精脫技術及配套催化劑等關鍵技術取得重大突破,攻克了工業化運行裝置所會遇到的各種技術障礙,形成了具有自主知識產權的電石爐尾氣深度凈化與提純CO新技術。目前在寧夏建成電石爐氣凈化提純中試裝置,順利完成中試并通過驗收。編制15000Nm3/h電石爐氣凈化提純工藝軟件包,現正開展產業化示范等相關工作。
三、重整C10重芳烴綜合利用
成果與項目的背景及主要用途:該技術是針對芳烴重整裝置副產物CIO重芳烴的綜合利用而開發的新技術。原料來源于化纖廠芳烴裝置的副產品——C10重芳烴。隨著化纖工業的發展,重芳烴資源愈來愈豐富。重整C10重芳烴綜合利用技術采用廉價的C10重芳烴為原料,可生產出多牌號芳烴溶劑、石油萘、均四甲苯、甲基萘等高附加值的化工產品。
芳烴溶劑廣泛用于涂料、油墨、油漆、農藥等領域,均四甲苯是生產高檔絕緣材料的重要原料,萘和甲基萘是染化工業的重要中間體。
技術原理與工藝流程簡介:原料經精餾和分步結晶聯合裝置生產出多牌號芳烴溶劑、石油精萘、均四甲苯、混合甲基萘等產品。
主要技術路線:精密精餾得到窄餾份芳烴溶劑油、石油萘、均四甲苯富集液和甲基萘等產品,石油萘、均四甲苯富集液經溶劑結晶和熔融分步結晶得到石油精萘和高純度均四甲苯,分步結晶技術使均四甲苯純度達99%。采用異構化技術將四甲苯異構體轉化為高附加值的均四甲苯。產品收率高,質量好,能耗低。
技術水平及專利與獲獎情況:該成果已獲國家發明專利(ZL94104242.1),擁有全部知識產權。均四甲苯和芳烴溶劑產品通過江蘇省科委鑒定,該項目獲揚州市科技進步三等獎。
已在我國江蘇省建成兩套萬噸級工業化生產裝置。
應用前景分析及效益預測:采用該技術已建成兩套萬噸級工業化生產裝置,運行情況良好,取得了良好的經濟效益。隨著芳烴裝置的改擴建,原料來源將更加豐富,生產能力的擴大將進一步降低生產成本。芳烴溶劑應用領域極為廣泛,屬長線產品,利潤穩定。均四甲苯屬精細化工產品,市場供不應求。萘和甲基萘是染料工業的主要中間體,也具有良好的經濟效益,該技術的推廣應用前景十分樂觀。
以年處理1萬噸重整C10重芳烴的生產裝置計,可生產芳烴溶劑6500噸,均四甲苯800噸,精萘400噸,甲基萘500噸,增塑劑原料油1500噸。裝置投資約1500萬元,年產值約3500萬元,年利潤500萬元。