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從乙烯尾氣中“掘金”

我國的石油對外依存度已超過60%,能源安全面臨較大風險,創新石油資源利用技術提高利用率迫在眉睫。經測算,每年我國煉油廠催化裂化裝置(FCC)和深度催化裂解(DCC)裝置的副產含乙烯尾氣高達數千萬噸,但大多數企業將其作為低品位燃料,造成嚴重的資源浪費。

為何不能更好地利用這些資源呢?原來稀乙烯有效成分濃度低,雜質組成復雜,通過精制分離回收乙烯流程長、能耗高,且投資巨大,開發增值轉化技術的難度極大。中國石化上海石油化工研究院、洛陽工程有限公司、石油化工科學研究院、青島煉油化工有限公司等單位協力攻關,突破多項技術瓶頸,開發的稀乙烯增值轉化高效催化劑及成套技術于日前獲得了2018年度國家科技進步二等獎。

關鍵技術取得突破

考慮到雜質、濃度以及工藝流程等方面因素,中國石化上海院楊為民教授領導的科研團隊轉換思路,使稀乙烯資源不走精制回收路線,而是直接通過催化轉化生成乙苯等化學品,實現分離和反應的耦合。這不僅能夠大幅降低能耗,還充分利用了乙烯資源,對提高煉油廠的經濟效益、拓寬乙烯原料來源及降低乙苯產品的生產成本等均具有重要意義。

為充分高效地利用稀乙烯資源,滿足企業節能降耗需求,上海院科研團隊與石科院團隊密切合作,在催化材料方面,取得了形貌擇向納米MFI分子篩以及多級孔高硅FAU分子篩催化材料等關鍵技術突破。他們開發出低苯烯比稀乙烯制乙苯催化劑,并在多家企業進行工業應用。結果表明,催化劑具有優良的擴散性能,在維持高轉化率和高選擇性指標基礎上,大幅降低了乙苯生產能耗,烷基化再生周期超過19個月,使用壽命超過3年;烷基轉移催化劑使用壽命達7年以上。在工藝方面,他們創新選擇性預處理及高效反應分離工藝,大幅提高了資源利用率,物耗、能耗大幅降低,乙烯總回收率達到96%以上;集成創新了節能和大型化成套技術,適應多種稀乙烯原料,增產高端產品。

創造巨大經濟效益

為進一步提升科技創新的支撐引領作用,中國石化上海院與洛陽工程有限公司、石油化工科學研究院、青島煉油化工有限公司等單位協力攻關,踏上稀乙烯增值轉化高效催化劑及成套技術的研發之旅。

歷經十余年的持續創新,團隊完成了稀乙烯增值轉化制乙苯高效催化劑和成套技術的開發工作。該項目的各項運行指標超越國內外同類技術,整體水平達到國際領先,并進一步提升了煉油廠催化裂化裝置尾氣等稀乙烯資源的增值轉化和石油資源的利用效率, 為傳統煉廠向化工型煉廠轉型提供重要的技術支撐。

目前,該項目技術和催化劑已許可和應用于多家乙苯生產企業,包括世界最大規模30萬噸/年中海石油寧波大榭石化稀乙烯制乙苯裝置,乙苯年產量已超過百萬噸。近三年累計新增銷售額上百億元,新增利潤數十億元,經濟效益顯著。

推廣應用前景可期

資源節約是世界發展必須面臨的重大課題。該催化劑與成套技術的成功開發和推廣應用,已實現全國20%以上的副產稀乙烯的資源化利用,為我國煉油化工企業降本增效、促進資源節約的可持續發展,發揮了重要的技術支撐作用。

與此同時,該項目還對我國煉油及化工綠色技術的創新引領發揮了重要作用。稀乙烯高效增值轉化技術的創新,不僅可提高清潔油品新技術的經濟性,還將有效推動我國煉油產業轉型升級,逐漸向綠色發展邁進。

該項目具有完全自主知識產權,已獲得國內外多家公司的認可和應用意向,未來有望走向海外,助力中國石化打造中國創造的技術名片。

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