碳三加氫一體化技術突破
5月20日，由北京化工研究院、齊魯分公司和北京化工大學共同承擔的“高分散碳三液相加氫催化劑及其專家控制系統(tǒng)開發(fā)和應用”項目順利通過集團公司科技部鑒定。項目采用北化院自主研發(fā)的高分散碳三液相加氫催化劑、單段床液相工藝，與基于深層專家知識體系開發(fā)的碳三加氫反應器專家控制系統(tǒng)相結合，成功應用于齊魯石化80萬噸/年乙烯裝置，實現碳三加氫一體化技術的成功開發(fā)，技術處于國際領先水平。北化院乙烯研究所科研團隊開發(fā)的高分散碳三液相加氫BC-H-30C催化劑為國內外主流催化劑中鈀含量最低，僅為之前主流催化劑鈀含量的1/3，同時具有加氫效率高、氫氣用量少、抗波動性好、操作條件范圍寬、使用周期長等特點，屬世界首次在碳三液相加氫單段床工藝中成功實現超過100h-1超高空速工況應用，拓寬了催化劑的應用范圍，具有良好的經濟效益和社會效益。專家控制系統(tǒng)的成功開發(fā)可在同一時間尺度上將優(yōu)化決策和實時控制相結合，實現了碳三加氫反應器的智能化控制，顯著降低了操作強度，提升了操控穩(wěn)定性，發(fā)揮了催化劑的最佳性能。近期，國內外眾多企業(yè)或者機構在石化領域都取得了哪些重大技術突破，這里小編給大家盤點一下。目前商業(yè)化的PDH催化劑主要為K-CrOx/Al2O3和Pt-Sn/Al2O3，Pt價格昂貴以及Cr(VI)毒性高，限制了其進一步應用。研發(fā)價格低廉、環(huán)境友好的高效非貴金屬基替代催化劑迫在眉睫。
針對上述問題，2021年11月10日，中國石油大學（北京）重質油國家重點實驗室姜桂元教授團隊聯(lián)合其他院所在丙烷無氧脫氫催化劑研究方面取得新進展。
主要是介紹了一種基于商用 ZnO 的環(huán)境相容性負載催化劑的制備方法。這種金屬氧化物和載體（沸石或普通金屬氧化物）用作物理混合物或以兩層的形式使用，ZnO 作為上游層。相同條件（丙烯選擇性相似）下，所開發(fā)的ZnO-silicalite-1 催化劑的丙烯生產率是商業(yè)化K-CrOx/Al2O3的三倍！此外，該方法不僅表現出較高的丙烷轉化率，還具有普適性和大規(guī)模化應用的潛力，有望大幅降低PDH的工業(yè)生產成本。
近日，江蘇延長中燃、沈鼓集團聯(lián)合開發(fā)的新型離心式壓縮機在沈鼓集團成功完成出廠試車驗收，打破了我國同類裝置產品氣壓縮機對國外技術的依賴，成為首套國產化裝備的應用。
國內PDH裝置產品氣壓縮機普遍采用進口設備，生產制造周期長、投入資金大、后期維護成本高，制約整個項目建設成本和進度。延長中燃通過公開招標與沈鼓集團達成了研發(fā)設計制造的合作，該產品氣壓縮機為兩缸三段壓縮，由電機驅動，功率37000KW，壓縮機葉輪直徑1.5m。3、鎮(zhèn)海石化建安PDH反應器進/出料換熱器技術領跑
在浙江省經信廳、浙江省財政廳聯(lián)合發(fā)文公布2021年度浙江省首臺（套）產品名單中，寧波市鎮(zhèn)海石化建安工程有限公司自主研發(fā)的“DN4000 H≈16830 STHE系列丙烷脫氫反應器進/出料換熱器”被認定為國內首臺（套）產品，綜合技術性能達到國際先進水平。
石化建安技術團隊在多年致力于纏繞管式換熱器技術研發(fā)的基礎上，結合纏繞管換熱器的技術優(yōu)勢，創(chuàng)造性地提出了在PDH工藝包中采用纏繞管換熱器的解決方案，最終成功研發(fā)出STHE系列丙烷脫氫反應器進/出料換熱器，對比原有列管式換熱器的技術方案，可直接實現設備換熱效率提高30%、裝置丙烯收率提高3.5%，同時通過降低能耗間接減少碳排放量，助力石化行業(yè)實現“碳中和、碳達峰”的目標。以一套60萬噸/年丙烷脫氫裝置為例，裝置投用后可減少能耗約260噸標油/年，二氧化碳排放量約10000噸/年，年均增產丙烯20000噸，直接實現經濟效益8800萬元/年。
近日，中石化研制出"原油蒸汽裂解技術"、"原油催化裂解技術"兩條“油轉化”技術路線，并且均實現首次工業(yè)化應用。
（1）原油蒸汽裂解技術
2021年11月17日，中石化重點攻關項目“輕質原油裂解制乙烯技術開發(fā)及工業(yè)應用”在所屬天津石化工業(yè)試驗成功，可直接將原油轉化為乙烯、丙烯等化學品， 實現了原油蒸汽裂解技術的國內首次工業(yè)化應用。
該技術“跳過”傳統(tǒng)原油精煉過程， 將原油直接轉化為乙烯、丙烯等化學品，大大縮短生產流程、降低生產成本，同時大幅降低能耗和碳排放。經測算，應用該技術每加工100萬噸原油，可產出化學品近50萬噸，其中乙烯、丙烯、輕芳烴和氫氣等高價值產品近40萬噸。
（2）原油催化裂解技術
2021年4月26日，中國石化所屬石油化工科學研究院自主研發(fā)的原油催化裂解技術在揚州石化成功進行工業(yè)試驗，直接將原油轉化為輕質烯烴和芳烴等化學品。這是原油催化裂解技術的全球首次工業(yè)化應用。
該技術也可以“跳過” 傳統(tǒng)原油精煉過程，直接將原油轉化為輕質烯烴和芳烴，大幅增加乙烯、丙烯和輕芳烴等高價值化學品產量，同時顯著降低綜合能耗和碳排放。 試驗結果表明，低碳烯烴和輕芳烴總產率提升2倍，高達50%以上，即采用該技術每加工100萬噸原油可產出高價值化學品約50萬噸，經濟價值巨大。
2021年8月3日，蘭州石化長慶乙烷制乙烯項目成功開車，標志著國內首套利用中石油自主研發(fā)的乙烷裂解制乙烯技術建成的大型乙烯生產裝置投產。
長慶乙烷制乙烯項目的乙烯裝置采用中國石油自有的國內首創(chuàng)乙烯裝置成套工藝技術，具有“高溫、低壓、短停留時間”的裂解反應特性，裂解爐熱效率在94%以上。此外，其綜合能耗降低到了398.7千克標油/噸。乙烯裝置裂解爐選用低氮燃燒器加選擇性催化還原脫硝工藝，氮氧化物排放比常規(guī)裂解爐裝置排放降低了70%，實現廢氣超低排放。通過采用催化氧化處理乙烯廢堿，采用超濾+反滲透及蒸發(fā)結晶新技術處理廢水，使廢水回用率達到了95%以上，實現廢水近零排放。項目投用后，二氧化碳排放量、年綜合能耗消耗量均達世界先進水平。除此之外，項目還可外供99.9%純度富氫燃料約4.3萬噸/年，是延伸下游產業(yè)的清潔高效資源。日前，由中國石化工程建設有限公司（SEI）牽頭研發(fā)的“乙烯裂解爐節(jié)能高效陶纖襯里集成技術”通過中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的成果鑒定。專家組認為，該技術創(chuàng)新性強，社會和經濟效益顯著，整體技術達到國際先進水平。SEI研發(fā)團隊開發(fā)了乙烯裂解爐輻射段新型熱防護涂層技術、新型卯榫陶瓷纖維模塊結構和液體錨固技術等，成功應用于兩家石化企業(yè)的4臺裂解爐。應用結果表明，該技術可縮短施工周期及開車烘爐時間，節(jié)省開車過程中的燃料消耗，降低散熱損失，減少二氧化碳及氮氧化物等排放。近日，中國科學技術大學曾杰教授研究團隊開發(fā)出一種銅—碳化鐵界面型催化劑，實現了常壓條件下二氧化碳加氫高選擇性制備長鏈烯烴。目前，工業(yè)合成長鏈烯烴的普遍方法是基于乙烯的齊聚反應，而乙烯主要來自石油資源。與之相比，利用可再生能源電解水制氫，再與二氧化碳反應直接制備長鏈烯烴，則會產生巨大的環(huán)境效益。曾杰團隊開發(fā)出銅—碳化鐵界面型催化劑。研究發(fā)現，銅具備一氧化碳的非解離吸附能力，碳化鐵能催化生成甲基和亞甲基。在銅和碳化鐵的界面處，銅位點吸附的一氧化碳插入到甲基和亞甲基的端基，然后加氫脫水形成新的甲基和亞甲基單元，如此循環(huán)往復使碳鏈增長，最后脫附形成長鏈烯烴。
正是由于這種特殊的碳鏈增長方式，使得該催化劑在常壓條件下對長鏈烯烴的選擇性高達66.9%，跟目前文獻報道的在高壓反應條件下的世界紀錄值（66.8%）相當。
1、首套千噸級高等規(guī)聚丁烯-1工業(yè)示范裝置開車成功
2022年2月8日，北京化工研究院技術團隊參與開發(fā)的3000噸/年高等規(guī)聚丁烯-1工業(yè)示范裝置在鎮(zhèn)海煉化開車成功，標志著中國石化在高端合成新材料領域取得重大進展，有效填補國內技術空白。中國石化成為全球第四家、國內第一家具備連續(xù)、穩(wěn)定生產聚丁烯-1產品能力的領軍者，成功打破高性能聚丁烯-1產品長期被國外產品壟斷的市場局面。
2022年4月13日，北京化工研究院“CM催化劑技術開發(fā)及工業(yè)應用”“復合醇鎂載體及系列高性能聚丙烯催化劑開發(fā)”兩項技術通過集團公司科技部鑒定。
北化院與燕山石化、催化劑公司共同完成的“CM催化劑技術開發(fā)及工業(yè)應用”項目，通過催化劑改進和工藝提升，解決了生產超高分子量聚乙烯容易發(fā)黃的問題。由北化院自主開發(fā)的用于生產超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的CM催化劑，具有顆粒形態(tài)好、粒度分布集中、粒徑小且可調可控、分子量調節(jié)能力優(yōu)異等特點，綜合性能達到國際先進水平。在燕山石化連續(xù)法生產裝置上，首次生產出平均粒徑小于120微米的UHMWPE牌號產品，生產過程中裝置運行穩(wěn)定，產品質量優(yōu)良，具有較強的市場競爭力。
北化院自主開發(fā)了復合醇鎂載體及BCM-100H、BCM-200、BCM-300、BCM-400和BCU五種不同組成和用途的高性能聚丙烯催化劑，成功應用于Horizone工藝、Unipol工藝聚丙烯裝置，生產出了高橡膠相含量的抗沖共聚聚丙烯、低灰分聚丙烯、高熔指聚丙烯等產品。日前，經過揚子石化與北京化工研究院兩年多的聯(lián)合攻關，成功開發(fā)了中國石化自有技術的茂金屬聚乙烯催化劑，并實現首次工業(yè)化應用，產出了高性能茂金屬聚乙烯產品，為催化劑的工業(yè)化放大提供了可靠技術保障。
來源：烯烴及高端下游
