我国“油转化”技术首次成功工业化!盘点乙烯制备技术的研究进展

2021年11月23日 阅读量:6

中国石化11月17日宣布,其重点攻关项目“轻质原油裂解制乙烯技术开发及工业应用”在旗下天津石化工业试验开车一次成功,可直接将原油转化为乙烯、丙烯等化学品(即“油转化”),实现了原油蒸汽裂解技术的国内首次工业化应用,化学品收率近50%,并大幅缩短生产流程、降低生产成本、减排二氧化碳。

该技术由中国石化组织北京化工研究院、工程建设公司完成了研发及工程化,在天津石化开展工业试验,已申请国家发明专利45项、国际发明专利1项。

 

据了解,目前全球仅埃克森美孚、中国石化成功实现了该技术的工业化应用。

 

经测算,应用该技术每加工100万吨原油,可产出化学品近50万吨,其中乙烯、丙烯、轻芳烃和氢气等高价值产品近40万吨,整体技术达到国际先进水平,经济价值巨大。

 

中国石化高度重视“油转化”技术的研发应用。2021年4月,石油化工科学研究院自主研发的原油催化裂解技术——另外一条“油转化”技术路线,在扬州实现了全球首次工业化应用,其生产的化学品产量也为50%左右,使我国成为世界上原油催化裂解技术路线领跑者。

 

中国石化表示,上述两种技术结合,有望把原油生产的化学品总量提高到70%以上,将成为未来“油转化”经济可行的技术路线。

 

下一步,中国石化准备在塔河炼化开展百万吨原油蒸汽裂解制乙烯成套技术开发和工程设计,建成从原油直接制化学品的工业示范装置。

 

根据有关规划,2025年高端聚烯烃自给率力争提升到70%。茂金属聚乙烯(mPE)、茂金属聚丙烯(mPP)、茂金属聚烯烃弹性体(POE)、茂金属聚烯烃润滑油(PAO)正在开始国产化突破。EVA光伏料在碳中和趋势下前景大好,国产化率迅速增长。

 

α-烯烃是高端聚烯烃的关键原料。亚化咨询《中国α-烯烃技术与市场年度报告2021》数据显示,2020年底,全球LAO产能531万吨,中石油和中石化有1-己烯工业化装置,中石油大庆石化1-辛烯合成装置中试完成,高碳LAO仍待突破。

 

2020年国内茂金属聚乙烯产量约15万吨,进口量高达100万吨以上,预计中国每年mPE需求增速大于10%。茂金属聚丙烯(mPP)全球需求量超50万吨,国内燕山石化、扬子石化有所参与。2020年全球POE消费量超120万吨,中国市场约50万吨,需求增速预计保持在10%以上。

 

乙烯制备技术的研究进展

 

1催化裂解技术

 

催化裂解有利于提高裂解深度和选择性,并且能在比热裂解条件更缓和的条件下获得较高的烯烃收率,降低能耗,同时可以根据市场需求调节乙烯和丙烯的收率比,因此催化裂解技术受到普遍关注。

 

调整烯烃生成比例,丙烯与乙烯的质量比可由传统的0.6/1提高到0.7/1。在实验室中,用质量分数10%的La/ZSM・5作催化剂,在温度650C下,采用固定床反应器,乙烯和丙烯的总收率为61%,比传统的蒸汽裂解法提高10%以上

 

2重质油裂解技术

 

我国原油中轻质油含量普遍偏低,直馏石脑油和轻柴油一般只占原油的30%左右,因此,在我国发展重质油裂解技术研究具有极其重大的现实意义。2000年北京石油化工科学研究院开发出催化热裂解制取乙烯,丙烯技术(CPP)。

 

特点是以重质油为原料,采用专门研制的酸性分子筛催化剂,操作条件比传统的蒸汽裂解制乙烯缓和,适合直接加工常压渣油尤其是石蜡基油,还町掺炼适量的减压渣油。该技术于2000年10月至2001年1月在大庆炼化分公司进行了工业试验,试验装置是由一套127Yt/年的深度催化裂化工业装置改造而成的。专家对该试验结果的鉴定评价是该技术成熟,工艺可靠,利用现有催化裂化装置进行适当改装来实施CPP工艺,是一条以重质原料在催化裂化基础上发展石油化工的新途经。

 

根据标定数据,装置一旦达到经济规模,其综合生产成本将低于蒸汽裂解装置2005年底,沈阳化工股份有限公司采用CPP技术开始建设国内第一套50万t/年催化热裂解制乙烯和丙烯装置,于2008年建成。

 

石油化工科学研究院开发了采用重油路线生产轻质烯烃的催化裂化(FCC)家族系列技术,如催化裂解(DCC)和催化热裂解(CPP)。其中DCC技术的工业化装置已经运行,CPP技术的工业化试验也已完成。工业试验结果表明,以大庆减压柴油掺56%的渣油为原料,按乙烯方案操作,乙烯收率可达20.37%,丙烯收率为18.32%。

 

用中等质量的常压渣油为原料时,其乙烯生产成本仅为同等规模的石脑油管式炉裂解乙烯的76%,具有较强的竞争力。现已在黑龙江齐齐哈尔化工公司进行工业试验取得成功,达到世界同类技术的领先水平。这套由催化裂化装置改造的HCC装置属世界上第一套重油直接裂解制乙烯的工业化装置,处理能力为6万t/年,原料为100%大庆常压渣油。采用活性、选择性、稳定性均良好的LCM-5专用催化剂。乙烯和丙烯的单程裂解质量产率分别达到22%和15.5%左右。混合丁烯质量产率为8%,乙烯产率为6%〜7%。乙烷回炼后,乙烯产率町提高到26%〜27%,丙烯产率提高对16%左右。

3烯烃裂解技术

 

烯烃裂解技术是将较高级烯烃转化为乙烯、丙烯等较低级烯烃的烯烃转换技术。其工艺以烯烃的热力学平衡为基础,采用一种合适的催化剂(如改性的ZSM-5或其它类型的沸石),把C4和C5等高碳烯烃转换为低碳烯烃(主要为乙烯、丙烯和丁烯)。低碳烯烃具体组成与原料烯烃的碳数无关,由反应条件和催化剂决定。

 

通常使用的原料为蒸汽裂解装置的C4和C5馏分、FCC装置的C4馏分和汽油中的C5和馏分。由于原料中的二烯烃易产生结焦,因此应预先将其选择性加氢转化成烯烃。由于使用的催化剂寿命较短,因此通常选用有利于催化剂再生的FCC型反应器。

 

4 Ci制乙烯技术

 

随着石油资源的日益匮乏,各大公司、研究机构纷纷寻找石油的替代方案,煤化工、C1化学研究正方兴未艾,如天然气直接制烯烃、天然气经合成气制烯烃、甲醇制烯烃等。

 

目前大量甲醇由天然气经合成气制得。开发甲醇制烯烃技术,是大规模利用天然气作为化工原料的主要步骤。

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