劉志(滕州中盛化工有限公司, 山東 滕州 277500)
S-MTO技術自開發(fā)以來就受到了煤炭行業(yè)的重視,經過多年的實踐,到目前為止已經實現了工業(yè)化的轉變。正在開展工業(yè)示范的煤化工技術主要有S-MTP催化劑、合成氣制乙二醇技術、甲苯甲醇甲基化制二甲苯技術和SNG技術,這對于煤炭行業(yè)的進步將產生不容忽視的影響。而MTA技術、合成氣制低碳烯烴技術和乙酸加氫制乙醇還處于研發(fā)階段,具有非常廣闊的發(fā)展前景。本文對煤化工技術發(fā)展的這些方面做了簡單的介紹,旨在引起煤炭行業(yè)的重視,促進煤化工技術的廣泛應用。
S-MTO技術經由上海石油化工研究院10年的研發(fā),在SAPO-34分子篩催化材料合成技術、流化床催化劑制備技術以及流化床反應--再生工藝研究開發(fā)方面取得了相當大的進步。對SAPO-34分子篩催化材料合成技術的研究體現在兩個方面,一方面,研究了抑制SAPO-34分子篩硅島的形成的相關因素,比如催化材料的結構特性和性質、模板劑體系等,可以嚴格控制SAPO-34分子篩硅島的組成,改良SAPO-34分子篩硅島的性能,也就是說在分子篩合成和改性方面的進步。另一方面,達到了對分子篩外形進行控制的目標,分子篩受模板劑和合成工藝的影響,因此這一目標的實現途徑是創(chuàng)新這兩個內容,在減少分子篩的外形尺寸之后,可以提高乙烯和丙烯的選擇性。流化床催化劑制備技術研究的內容包括催化劑的耐磨性、粒徑分布、成型、堆密度等,研發(fā)出了性能較好的流化床催化劑,其中的一種催化劑的主要組成成分就是粘土、硅溶膠和SAPO-34分子篩,這種成分下的催化劑耐磨性和流動性相較于其他催化劑來說比較良好。經過研究三相鼓泡流化床型在預測MTO的反應結果方面占據相當大的優(yōu)勢,同時,再生工藝研究比如烯烴裂解技術可以對S-MTO副產的C4和C5組進行轉化,使之成為丙烯和乙烯,明顯提高了丙烯和乙烯的使用效率。
隨著煤化工技術的發(fā)展,S-MTP催化劑、合成氣制乙二醇技術、甲苯甲醇甲基化制二甲苯技術和SNG技術的試點范圍逐漸擴大。S-MTP技術是一條技術路線,對烯烴的有效使用可以減少碳元素的生成,降低對環(huán)境產生的污染,具有較強的市場競爭力[1]。我國在研究MTP分子篩催化劑時,解決了催化劑的酸性調節(jié)和擴散性能問題,近期新型S-MTP催化劑SMAP-100再生周期取得新的突破,與商業(yè)化催化劑相比優(yōu)勢顯著。近年來,上海石化院積極與其他相關單位合作,于2012年順利開展5000噸甲醇/年的MTP工業(yè)側線試驗裝置計劃。合成氣制乙二醇技術制備乙二醇的原料是煤基合成氣中的一氧化碳和氫氣,為煤化工技術節(jié)省了物力成本和經濟成本,對環(huán)境造成的污染比較小,因此受到了煤化工領域的高度關注。此項技術的主要工程是20萬噸/年工業(yè)裝置,試生產在2013年的時候已經裝置建成試車,擁有成套工藝、催化劑和反應器等關鍵技術,為我國煤化工技術自主研發(fā)做出了巨大貢獻。另外,上海石化院經過不斷的研究催化劑、工藝設備和系統(tǒng)物料安全控制等方面,尤其重視對反應器的開發(fā),取得了一系列的進展,比如開發(fā)出了壽命在一年以上的催化劑、工藝產品質量精細程度提高等。甲苯甲醇甲基化制二甲苯技術即MTX技術,MTX技術是一條生產路線,主要生產二甲苯,新型的MTX技術減少了生產過程中產生苯的幾率,提高了甲苯的利用效率,目前的MTX技術具有空速高、安全性好和甲苯利用率高的特點。SNG技術開發(fā)開展的項目有13億Nm3/a大型SNG裝置工藝包的編制工作,主要目的是降低煤炭開采與使用對環(huán)境造成的污染和充分提高煤炭的熱值利用率,這項技術對于建設環(huán)境友好型具有極其重要的意義。
煤炭行業(yè)要想實現可持續(xù)發(fā)展,首先要提高煤化工技術的創(chuàng)新能力,為煤炭行業(yè)的長遠發(fā)展奠定堅實的物質基礎。通過不斷的努力,我國目前在煤化工技術方面的創(chuàng)新能力的確有所進步,改變了輕理論研究重實踐操作或輕實踐操作重理論研究的研究模式,在兼顧理論研究的同時,將理論付諸實踐以滿足煤炭開采的需要。而商業(yè)化的SHELL煤氣化、MTO技術和MTP技術的發(fā)展則是煤化工技術創(chuàng)新能力提高的重要體現,煤化工技術經過多年的努力已經形成一套自主研發(fā)的體系,并開始著眼于煤炭行業(yè)發(fā)展的全局,力圖追求經濟效益與環(huán)境效益的統(tǒng)一[2]。但是,煤化工技術的研發(fā)是一項長期的過程,研發(fā)的時候依然要借鑒國外先進的技術手段來更新自己的研究理念與研究手段。
綜上所述,煤化工技術取得了可喜的進步,從我國煤炭行業(yè)對各行各業(yè)產生的影響來看,煤化工技術的研發(fā)既是煤炭行業(yè)發(fā)展的要求,也是我國社會經濟發(fā)展的必然趨勢[3]。只有促進煤炭資源開發(fā)與使用朝著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展,才能實現煤化工現代化,為可持續(xù)戰(zhàn)略的實施做出貢獻。如何促進正在試點應用和研究的煤化工技術盡快付諸實踐,是煤炭行業(yè)接下來的發(fā)展方向。
[1]陳慶齡,楊為民,滕加偉.中國石化煤化工技術最新進展[J].催化學報,2013,01:217-224.
[2]葉毓琛.典型煤化工技術全生命周期評價[D].華北電力大學,2014.
[3]王基銘.中國煤化工發(fā)展現狀及對石油化工的影響[J].當代石油石化,2010,06:1-6+49.