煤制芳烴開辟替代石油生產(chǎn)全新工藝路線探討

譚貴新

摘要：我國(guó)能源資源具有富煤、少油的特點(diǎn)，構(gòu)建煤制芳烴產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，能夠在保證芳烴來(lái)源多樣化的同時(shí)，有效降低我國(guó)對(duì)于石油資源的依賴，能夠推動(dòng)傳統(tǒng)煤化工向綠色化、清潔化方向進(jìn)行轉(zhuǎn)型，其價(jià)值不言而喻。本文將通過(guò)對(duì)煤質(zhì)芳烴技術(shù)原理的介紹，對(duì)此種代替石油生產(chǎn)全新工藝路線展開分析，期望能夠?yàn)橄嚓P(guān)行業(yè)發(fā)展提供一些啟示。

關(guān)鍵詞：技術(shù)原理;芳烴;石油;煤質(zhì)芳烴;甲醇

作為重要基礎(chǔ)有機(jī)化工原料，芳烴約95%均來(lái)自石油路線，會(huì)通過(guò)蒸汽裂解以及催化重整等手段，展開芳烴產(chǎn)物生產(chǎn)。由于我國(guó)石油產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求存在一定差距，主要以對(duì)外進(jìn)口為主，不僅存在著一定的經(jīng)濟(jì)安全以及國(guó)家能源安全問題，同時(shí)產(chǎn)物生產(chǎn)過(guò)程也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，所以領(lǐng)域?qū)W者加大了對(duì)其他替代路線的研究力度，而煤質(zhì)芳烴就是其中的一種。

1.技術(shù)原理

在對(duì)此種技術(shù)展開應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)將甲醇作為原料，利用雙功能活性催化劑的催化作用，經(jīng)過(guò)環(huán)化以及脫氫等步驟，展開芳烴生產(chǎn)。會(huì)通過(guò)將煤轉(zhuǎn)化成甲醇，再展開芳烴生產(chǎn)的方式，獲得相應(yīng)的芳烴物質(zhì)。

煤質(zhì)芳烴生產(chǎn)工藝技術(shù)，主要有分烴分離轉(zhuǎn)化、煤制甲醇以及甲醇芳構(gòu)化三種關(guān)鍵技術(shù)，其中芳烴分離轉(zhuǎn)化以及煤制甲醇技術(shù)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展與調(diào)整，技術(shù)已經(jīng)趨近于成熟，應(yīng)用效果較為理想，但甲醇芳構(gòu)化技術(shù)還需要進(jìn)一步完善與研究。在利用甲醇展開芳烴生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)經(jīng)歷甲醇脫水、二甲醚脫水以及烯烴轉(zhuǎn)化為烷烴和芳烴等多個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格管控，以防對(duì)最終芳烴產(chǎn)物質(zhì)量產(chǎn)生影響。

2.煤質(zhì)芳烴技術(shù)

2.1甲醇制芳烴技術(shù)

清華大學(xué)是我國(guó)首先對(duì)甲醇制汽油技術(shù)展開研究的機(jī)構(gòu)，在21世紀(jì)初期，隨著國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，國(guó)內(nèi)加大了對(duì)甲醇制作技術(shù)的研究力度。清華大學(xué)研究生院通過(guò)對(duì)甲二醇以及甲醇的運(yùn)用，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到了最佳制作方案，并和華電集團(tuán)進(jìn)行合作，展開了工業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置建設(shè)。工藝裝置主要由兩個(gè)反應(yīng)器所組成，其中一個(gè)反應(yīng)器是甲醇制芳烴循環(huán)反應(yīng)器，而另一個(gè)是輕烴芳化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換器，前者裝置反應(yīng)條件和甲醇以及芳烴自身性質(zhì)有著密切關(guān)聯(lián)，而后一種裝置會(huì)受到客觀條件的影響。兩種裝置對(duì)于催化劑以及反應(yīng)溫度都有著較為嚴(yán)格的要求，轉(zhuǎn)化率區(qū)別也較為明顯，在使用過(guò)程中對(duì)于相關(guān)技術(shù)水平要求較高。清華大學(xué)研究院將二甲醚或甲醇作為原料，展開了流化床甲醇制芳烴技術(shù)研究，并通過(guò)和華電集團(tuán)的合作，成功在陜西榆林試車成功，萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)試驗(yàn)裝置開始投入使用。正如上文所述，裝置主要由兩個(gè)反應(yīng)器所組成，會(huì)在450攝氏度的環(huán)境中展開芳構(gòu)化反應(yīng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，此種技藝的甲醇轉(zhuǎn)化率已經(jīng)接近于100%，芳烴機(jī)收率也較為理想，超過(guò)了70%，且甲醇原料消耗相對(duì)較低，整體技術(shù)應(yīng)用較為先進(jìn)。

2.2甲苯甲醇烷基化制芳烴技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)是由我國(guó)上海化工研究院研發(fā)的，技術(shù)人員通過(guò)對(duì)甲苯甲醇甲基化的研究，利用La2O3-MgO和La2O3-MgO復(fù)合改性HZSM-5分子篩，通過(guò)對(duì)催化劑的運(yùn)用展開水蒸氣鈍化處理之后，達(dá)到了有效提高px選擇性的目標(biāo)。

隨著國(guó)內(nèi)對(duì)于煤制芳烴重視程度的不斷提升，各研究院都加大了對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究力度，各種研發(fā)新成果層出不窮，為新技術(shù)應(yīng)用以及發(fā)展提供了可靠的技術(shù)方面保障。就整體研究情況而言，國(guó)內(nèi)在新型工藝技術(shù)的研究已經(jīng)開展了一段時(shí)間，取得了較多較為喜人的成果，技術(shù)已經(jīng)逐漸趨近于成熟，煤制芳烴技術(shù)不僅僅限于以上兩種，各種技術(shù)的發(fā)展空間也較為理想，會(huì)對(duì)相關(guān)行業(yè)發(fā)展形成有效推動(dòng)。

3.煤制芳烴技術(shù)發(fā)展建議

由于煤制芳烴技術(shù)能夠有效替代石油展開芳烴生產(chǎn)，整體生產(chǎn)較為高效且較為節(jié)能，擁有附加值較高的化學(xué)品，應(yīng)用價(jià)值相對(duì)較高，所以該項(xiàng)技術(shù)今后發(fā)展也成為了業(yè)界關(guān)注的重要內(nèi)容。就目前技術(shù)應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)技術(shù)發(fā)展提出如下建議：①加大對(duì)煤炭轉(zhuǎn)化的研究力度，保證轉(zhuǎn)化純度以及收率，確保單一化學(xué)品生產(chǎn)質(zhì)量，保證技術(shù)應(yīng)用能夠與大型工業(yè)化生產(chǎn)要求相符合，能夠真正作為石油基芳烴生產(chǎn)替代工藝，應(yīng)用到相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)之中;②在使用煤炭展開芳烴提煉過(guò)程中，會(huì)通過(guò)煤炭熱解焦油精致的方式展開芳烴提取，但因?yàn)榻褂彤a(chǎn)量相對(duì)較低，且存在芳烴含量相對(duì)較少的狀況，所以很難展開大規(guī)模加工與生產(chǎn)，需要加大對(duì)半焦的利用力度，按照大規(guī)模煤液化項(xiàng)目和下游芳烴裝置的優(yōu)勢(shì)，展開相關(guān)問題優(yōu)化處理，以便為芳烴提取產(chǎn)業(yè)化發(fā)展以及工業(yè)化發(fā)展奠定良好基礎(chǔ);③就原子能量利用效率而言，煤炭間接制取芳烴技術(shù)中的合成氣一步法，在技術(shù)線路方面有著突出優(yōu)勢(shì)。技術(shù)人員要明確認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)一步加大對(duì)催化劑的研究與應(yīng)用，明確催化機(jī)理，以便達(dá)到有效提高原料轉(zhuǎn)化率以及芳烴產(chǎn)物收率的目標(biāo)，并要在條件允許的情況下展開工業(yè)成套技術(shù)研究，以便更好地為制取工藝工業(yè)化發(fā)展提供助力;④對(duì)于二甲苯技術(shù)而言，甲苯甲醇烷基化制備是提高PS產(chǎn)量的重要舉措，技術(shù)人員需要加大對(duì)催化劑的研究，確保px選擇性以及甲苯轉(zhuǎn)化率能夠得到切實(shí)提升。由于在工業(yè)方面，工業(yè)試驗(yàn)運(yùn)行已經(jīng)基本完成，今后可通過(guò)對(duì)煉油裝置的運(yùn)用，展開聯(lián)合發(fā)展等活動(dòng)。與px最終產(chǎn)品而言，煤基甲醇制取技術(shù)具有芳烴收率高以及甲醇轉(zhuǎn)化率理想等方面的優(yōu)勢(shì)，芳烴組分相對(duì)較為單一，能夠作為優(yōu)質(zhì)聯(lián)合裝置原料進(jìn)行使用，可通過(guò)和下游芳烴裝置的聯(lián)合運(yùn)用，達(dá)到生產(chǎn)高質(zhì)量px產(chǎn)品的目標(biāo)，在大型工業(yè)化技術(shù)中應(yīng)用較為理想，今后需要進(jìn)一步加大對(duì)此內(nèi)容的研究。

結(jié)束語(yǔ)：

為保證能源使用以及依賴程度能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，領(lǐng)域?qū)W者需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)煤制芳烴研究的力度。應(yīng)真正認(rèn)識(shí)到煤制芳烴此種新型芳烴生產(chǎn)方式的重要性以及應(yīng)用價(jià)值，在掌握煤質(zhì)芳烴基本技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，對(duì)具體生產(chǎn)工藝展開詳細(xì)分析，并要結(jié)合目前生產(chǎn)具體情況確定今后技術(shù)發(fā)展方向以及發(fā)展規(guī)劃，設(shè)置針對(duì)性優(yōu)化建議以及完善方案，以便達(dá)到最優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用效果，確保煤制芳烴生產(chǎn)技術(shù)能夠得到不斷優(yōu)化，進(jìn)而為我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供可靠芳烴物質(zhì)支持。

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