新技術(shù)助力煤化工低成本

　　6月20~21日，2019第五屆中國（榆林）新型煤化工國際研討會(huì)在陜西榆林舉行，一批煤化工新技術(shù)展示亮相。中國化工報(bào)記者采訪獲悉，等離子體裂解煤制乙炔、甲醇制DMMn系列新材料、甲醇經(jīng)醋酸制乙醇3項(xiàng)新技術(shù)將使煤化工產(chǎn)品制造成本大幅降低。

　　等離子制乙炔優(yōu)于電石法

　　乙炔是重要的化工原料，大部分采用電石法生產(chǎn)，這是一種耗能高、污染重、資源消耗大的傳統(tǒng)工藝方法。以煤為原料通過等離子體裂解直接制備乙炔，是近年來涌現(xiàn)出的新技術(shù)，國內(nèi)也有高校和科研單位開展這方面的試驗(yàn)研究，但均未工業(yè)化運(yùn)行。

　　作為科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，浙江大學(xué)與新疆粵和泰化工科技有限公司合作攻關(guān)的10兆瓦氫等離子體裂解煤制乙炔項(xiàng)目正在開展實(shí)驗(yàn)。

　　該公司技術(shù)負(fù)責(zé)人介紹，煤粉通過磁旋轉(zhuǎn)弧等離子炬/反應(yīng)器，1噸煤粉配1000立方米氫氣，產(chǎn)生乙炔、氫氣等氣體。其中氫氣占70%~80%、乙炔4%~5%，并副產(chǎn)CO、甲烷、乙烯等；部分氫氣再返回作為反應(yīng)介質(zhì)循環(huán)利用，富余氫氣可外售或分離深加工。

　　2017年，粵和泰在新疆奎屯建成兆瓦級(jí)氫等離子體裂解煤制乙炔中試平臺(tái)，單臺(tái)裝置年處理煤3萬噸，可生產(chǎn)6000噸乙炔。經(jīng)過不斷擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)規(guī)模，初步運(yùn)行結(jié)果顯示乙炔收率超過20%，能耗12千瓦時(shí)/千克，優(yōu)于國外先進(jìn)技術(shù)。噸乙炔成本7000元（副產(chǎn)氫氣若再利用則會(huì)更低），比現(xiàn)有電石法制乙炔降低20%以上，并且解決了現(xiàn)有等離子體煤制乙炔結(jié)渣等難題，工藝過程無“三廢”排放。

　　DMMn延伸開發(fā)新材料

　　高含氧化合物聚甲氧基二甲醚（DMMn），既可作為清潔環(huán)保的柴油調(diào)和組分，同時(shí)也是溶解能力極強(qiáng)的溶劑，目前成為業(yè)內(nèi)熱捧的甲醇下游新產(chǎn)品，但其聚合度一般只能做到3~8.

　　蘇州雙湖化工技術(shù)有限公司研發(fā)的無苯萃取綠色工藝，通過醇醛縮合制聚甲氧基二甲醚、聚甲氧基二乙醚、聚甲氧基二丁醚等含氧化合物系列產(chǎn)品，不但解決了聚合度低、副產(chǎn)半縮醛不穩(wěn)定等技術(shù)難題，新型催化劑還使三聚甲醛成本大幅降低，設(shè)備工程造價(jià)減少一半，噸DMMn產(chǎn)品消耗甲醇低于1.3噸。

　　“我們可將聚合度做到30以上，這種聚合物即成為高熱穩(wěn)定性聚甲醛、新型環(huán)氧樹脂、COPNA樹脂、自潤滑航空潤滑油新型高分子材料，目前已建成300噸/年中試裝置，準(zhǔn)備工業(yè)化。同時(shí)相對(duì)分子質(zhì)量達(dá)100~500的DMMn已完成技術(shù)實(shí)驗(yàn)?！彪p湖化工副總經(jīng)理孫育成介紹，DMMn還可衍生許多新產(chǎn)品，如乙二醇與三聚甲醛縮合制五元環(huán)狀酯類，丙二醇與三聚甲醛縮合制六元環(huán)狀酯類，這些都是高檔溶劑及添加劑。

　　雙湖化工研究發(fā)現(xiàn)，新型三聚甲醛與烯烴縮合制1，3—二氧六烷等，主要用于合成高效低毒農(nóng)藥、維生素、減水劑。三聚甲醛與芳烴縮合制聚酯材料的重要單體，斯柯達(dá)作為改性聚酯制作薄膜材料，甲醛與乙醇縮合可制備另一含氧化合物二乙氧基甲烷。

　　醋酸直接制乙醇成本*低

　　作為甲醇下游深加工的另一條出路，煤（甲醇）合成乙醇也是新型煤化工的工藝路線，目前已有技術(shù)包括合成氣催化法、合成氣發(fā)酵法、甲醇經(jīng)醋酸乙酯制乙醇、甲醇經(jīng)二甲醚—羰基化醋酸甲酯制乙醇等。在國家能源集團(tuán)北京低碳清潔能源研究院高級(jí)工程師田樹勛看來，在現(xiàn)有的煤（甲醇）間接法制乙醇中，甲醇經(jīng)醋酸直接加氫制乙醇能源轉(zhuǎn)化效率*高，成本*低。

　　“甲醇制醋酸技術(shù)成熟，已實(shí)現(xiàn)大型化和技術(shù)設(shè)備國產(chǎn)化，而且生產(chǎn)成本低，多年來都不到2000元/噸。我們?cè)诖嘶A(chǔ)上直接加氫反應(yīng)生產(chǎn)乙醇，該工藝在間接法制乙醇技術(shù)中流程*短、投資*省，20萬噸/年項(xiàng)目投資僅2億~3億元。”田樹勛介紹說，他們研發(fā)并完成了固體催化劑工業(yè)放大，與國內(nèi)企業(yè)合作進(jìn)行100噸/年中試，運(yùn)行結(jié)果表明醋酸轉(zhuǎn)化率達(dá)100%，乙醇選擇性92%左右。綜合各項(xiàng)能耗，1噸乙醇折合需1.5噸甲醇，噸乙醇成本低于4000元。

　　田樹勛還透露，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)“醋酸+乙醇”聯(lián)產(chǎn)模式，醋酸既是中間產(chǎn)品也可作為終端產(chǎn)品。當(dāng)醋酸價(jià)格高時(shí)可產(chǎn)醋酸，當(dāng)乙醇市場好時(shí)可產(chǎn)乙醇，靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增大企業(yè)盈利空間，提高抗市場風(fēng)險(xiǎn)能力。目前，他們已開發(fā)完成30萬噸/年工藝包，準(zhǔn)備工業(yè)化。