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“煤代油”脚步更近了:我国煤化工再添“利器”

来源:热点新闻网 编辑:刘倩佳 时间:2020-11-17

  我们日常所用的塑料制品、化纤织物,其实背后都离不开一种重要的化工原料――烯烃,需求量巨大。通常,它是从石油中来。但是在我国,“富煤、贫油、少气”的能源格局决定了我们如果走传统的石油制烯烃“老路”,将会付出高昂的成本和巨大的代价。

  为解决我国这一能源资源困境,中国科学家出手了。记者从中国科学院了解到,我国科学家通过自主创新,独辟蹊径,绕开了生产烯烃对于石油的依赖,开创了煤制烯烃的技术路径。十余年来,这一创新成果,不仅引领了煤基烯烃产业的快速高质量发展,也深刻影响了传统的石油化工和煤化工产业格局。

  一直在“追赶”的重要原料

  合成树脂、合成纤维、合成橡胶,这些生活中随处可见的化工产品,其实都是以烯烃为原料的。以乙烯和丙烯为主的低碳烯烃是重要的基本有机化工原料,也是现代化学工业的基石。

  然而,传统的低碳烯烃生产技术强烈地依赖于石油资源。“我国的石油资源短缺,原油主要依靠进口,2019年我国原油的对外依存度已经超过70%,严重影响了国家能源战略安全。”中国工程院院士、中科院大连化物所所长刘中民说。

  刘中民告诉记者,我国石油工业有两个最基本的任务,一个是提供汽油、煤油等能源产品;另一个就是为化工提供基础原料。目前,前者已经基本完成,后者却“很努力也没有做到”。

  “跟发达国家相比,我们还有巨大的发展空间。”刘中民告诉记者,目前,我国人均每年消耗24公斤烯烃,而美国是42公斤。

  “一般来说,一个百万吨级的烯烃工厂需要有千万吨级的炼油厂配套提供石脑油原料。现在,我国炼油厂的数量已经很充足,但是烯烃厂还远远不够。”刘中民表示,我国不仅要发展煤化工,还需要让煤化工及石油化工相互配合、补充,形成更加合理的工业结构。

  “在我国,烯烃的当量自给率多年来仅维持在50%左右。”为什么难以提升?刘中民解释道,这是因为我国的经济在迅速发展,而烯烃的消费量和人均GDP是成正比的。也就是说,我国烯烃的产能增长远远跟不上经济发展带来的巨大需求。

  另辟蹊径的“中国技术”

  发展煤化工,实现“煤代油”,以摆脱对石油资源的严重依赖,一直是我国能源安全战略的重点考虑。

  在我国2020年政府工作报告中,就再次提出:保障能源安全,推动煤炭清洁高效利用,发展可再生能源,完善石油、天然气、电力产供销体系,提升能源储备能力。

  甲醇制烯烃技术,就是我国自主开发的煤炭清洁高效利用的重要方式之一。据了解,中国科学院大连化学物理研究所(简称“大连化物所”)从20世纪80年代开始,围绕甲醇制烯烃催化剂和工艺技术进行了长达30多年的研发工作,在催化剂、反应工艺、工程化及工业化成套技术等方面取得了一系列发明和创新,最终形成了可采用非石油资源(如煤、天然气、生物质等)来生产低碳烯烃的DMTO技术,开辟了以非石油资源生产低碳烯烃的新路线。

  如今,该技术已经走到了“第三代”。11月9日,大连化物所第三代甲醇制烯烃(DMTO-Ⅲ)技术在北京通过了中国石油(行情601857,诊股)和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。

  鉴定专家一致认为:该成果创新性强,具有完全自主知识产权,成果处于国际领先水平,技术优势明显,引领行业技术进步,应用前景广阔;建议加快新一代催化剂推广应用,并早日建成DMTO-Ⅲ工业示范装置。

  在催化剂方面,该技术开发出了烯烃收率高、焦炭产率低、操作窗口宽、微量杂质少的新一代甲醇制烯烃催化剂。目前已建成5000吨/年规模的催化剂生产线并成功实现工业化生产;在工艺方面,建立了从分子筛反应扩散到反应器内催化剂积碳分布的理论方法,发展了通过催化剂积碳调控烯烃选择性的技术路线,并在此基础上完成了千吨级中试试验。

  跨世纪“接力”筑起源能源安全防线

  “前后几代人,历经数十载。回想起来,这一过程,更像一场跨越世纪的马拉松接力赛。我自己有机会作为这一过程的参与者和接力棒的传承者,深感荣幸和自豪。”刘中民说。

  他口中的“接力赛”,就是我国DMTO甲醇制烯烃,这一自主创新的原创技术的研发和更新历程。

  这一技术,开创并引领了煤制烯烃战略性新兴产业,对实现煤炭资源清洁高效利用、缓解石油资源供应紧张局面、促进煤化工与石油化工协调发展、保障我国能源安全具有重大意义。

  而新近问世的新一代甲醇制烯烃技术,相比第一代,有了更多的优势。据了解,在技术开发时,就兼顾了已有工业装置和新技术开发需求,目前,新催化剂已在多套一代工业装置中实现应用。

  刘中民介绍,与已经工业化的一代技术相比,三代技术的经济性有了显著提高,主要表现在原料处理能力和原料消耗、能源消耗等方面。

  首先,单套装置甲醇处理能力大幅度增加,从180万吨/年,提高到300万吨/年,烯烃产量从60万吨/年增加到115万吨/年。几乎翻了一番。也就是说,达到同样的产能,原先需要建两套设备,现在只需要一套了。

  除设备处理能力大幅增加外,更引人注目的是:新一代催化剂用于现有装置,每产一吨烯烃仅消耗甲醇2.85-2.90吨,与原先的3.0吨相比,降幅可观,也刷新了行业记录。不要小看这一数字,它每年可为用户企业增收上亿元。

  同时,三代技术由于精简了反应设备,使得单位烯烃产能的能耗明显下降。

  由于巨大的使用价值,该技术刚刚诞生,就已经走出实验室,获得企业青睐。今年10月,大连化物所已与宁夏宝丰集团一次性签订了5套100万吨/年烯烃产能的DMTO-Ⅲ工业装置技术许可合同,总投资810亿元人民币,投产后可实现年产值约500亿元人民币。

  据了解,目前,DMTO系列技术已累计技术许可31套工业装置(投产14套),对应烯烃产能2025万吨/年,预计拉动投资超4000亿元人民币,全部投产后可实现年产值超2000亿元人民币。

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