未来石化工业的技术发展热点:Ⅱ.合成气生产燃料和化学品以及轻质烷烃活化技术

2　合成气生产燃料和化学品及轻质烷烃活化技术2 .1　生产燃料和化学品的技术 ①利用合成气生产燃料和化学品的技术将在炼油厂渣油和焦炭 (甚至于煤炭 )的深度转化及偏远地区天然气高效利用中得到推广应用。合成气生产燃料和化学品技术的流程如图 2所示。图 2　合成气生产燃料和化学品流程示意2 .1 .1　炼油厂气化一体化联合循环技术气化一体化联合循环 (IGCC)技术已成为现代化炼油厂渣油改质、减少污染排放的优选工艺之一[1 4 ] 。IGCC技术采用高硫渣油 (或焦炭 )等炼厂劣质进料 ,通过基于部分氧化的气化技术产生合成气 ,不仅可使合成…     

影响21世纪石化工业的3大技术

２１世纪石化工业还有很大潜力。从天然气制合成气，再从合成气生产化学品和燃料的技术，烷烃活化技术，生物技术在石油和炼油工业中的应用将具有吸收力。     

“双碳”目标下海洋油气资源高效利用的关键技术及展望

在中国“碳达峰、碳中和”目标下,作为我国油气资源最大增长潜力来源的海洋油气资源的高效利用显得更加重要。以油气资源分子工程与分子管理为指引,分析了中国海洋石油与南海富碳天然气开发面临的机遇和挑战,重点介绍了原油（重油）直接制化学品与材料（DPC）技术、CO₂-CH₄干重整（DRM）技术、CH₄直接转化技术、合成气与烯烃氢甲酰化生产醛醇技术、耦合非化石能源（绿电）制氢（绿氢）的富碳天然气直接生产碳中性燃料和化学品等技术,并结合中国海油的实践探讨相关科学与工程问题,给出了相应建议与展望。     

Eni公司和Sabic公司在天然气转化技术方面进行合作

<正>Eni公司和SABIC公司签署了一项联合开发协议,进一步开发将天然气转化为合成气的创新技术。合成气可进一步转化为高价值燃料和化学品(如甲醇)。合作内容还包括将在Eni公司工业园区内建造和运营一个工业示范装置,推进天然气的短接触催化部分氧化(SCT-CPO)技术,推进清洁的和温室气体排放少的化石燃料是Eni公司和SABIC公司的共同目标。Eni公司经过一段密集研发之后,将SABIC公司的短时间接触反应器与该公司的合成气制衍生化学品工艺     

天然气和油田气的化工利用

简要概述了目前天然气和油田气化工利用的现状与研究开发动向。其内容包括：天然气直接和经合成气间接转化制烯烃、含氧化合物和燃料;天然气转化过程的经济概算;甲醇化学品;Ｃ３～Ｃ５烃催化转化制化学品以及对发展我国天然气化工的一些初步建议。     

合成气转化制烃类化学品催化剂研究进展

综述了合成气转化制烃类化学品催化剂的研究进展。着重介绍了合成气制汽油/柴油(FTTG/FTTD),合成气制低碳烯烃(FTTO),合成气制α-烯烃(FTTOα)及合成气制芳烃(FTTA)催化剂,并叙述了各类催化剂在合成气转化过程中的催化效果,分析对比了各类催化剂在实际应用过程中的优势及劣势。     

天然气和油田气化的化工利用

简要概述了目前天然气和油田气化工利用的现状与研究开发动向,其内容包括：天然气直接和经合成气间接转化制烯烃,含氧化合物和燃料,天然气转化过程的经济概算;甲醇化学品,Ｃ３～Ｃ５烃催化转化制化学品以及对发展我国天然气化工的一些初步建议。     

合成气化学的产品及反应路线优化

合成气化学明显区别于石油化学.石油化学从烷烃,经烯烃,到含氧烃,即AOO路线;而合成气化学经含氧烃,到烯烃,再到烷烃,即OOA路线.依据反应计量学初步分析了合成气衍生化学品的价值,结果表明(1)与石油化学中优选烷烃作为车用燃料相反,合成气衍生车用燃料优选含氧烃,首选二甲醚;(2)单位合成气的二甲醚产值约为粗烷烃的2倍;(3)合成气合成烷烃燃油和用于发电都不可取,只有在原油价格超过50美元/桶时,合成气(煤基)制烷烃(如费-托合成和甲醇制汽油)才有竞争力;(4)合成气衍生化学品的价值从高到低的顺序为醋酸＞乙二醇＞烯烃＞尿素＞二甲醚/甲醇＞电＞粗烷烃汽油.讨论了合成气合成二甲醚、烯烃和乙二醇的技术进展,认为应加快它们的大型工程化技术的研究和开发步伐,以推进合成气化学在中国的应用.     

合成气一步制乙二醇

<正> 1 前言乙二醇(EG)是一种重要的有机化工原料,从它可以衍生出一百多种化纤、塑料、溶剂行业用的化学品,且应用范围日益扩大。目前乙二醇的生产主要是以来自石油的乙烯为原料经气相氧化得环氧乙烷再水合制乙二醇。由于石油资源的日益减少,由合成气一步制乙二醇便显得颇有价值。1971年,美国联碳公司首先公布用铑催化剂从合成气制乙二醇,但是所需压力太高(340MPa),催化剂的活性不高且不稳定,准以满足工业化的要求。80年代初,提出了几种从合成气制乙二醇的工     

利用炼油厂干气制取费-托合成气的可行性探讨

针对以天然气为原料制取费-托合成气的成本过高、炼油厂干气得不到充分利用的现状,文中探讨了炼油厂干气的预处理和分离工艺、烯烃饱和-脱硫工艺以及合成气制备工艺。提出将3种工艺组合应用,以干气为原料制备合成气,开辟了炼油厂干气利用的新途径。     

等离子体法重整CH_4-CO_2生产合成气能耗估算

以生产甲醇所需要的合成气为基准,将工艺过程消耗的不同形式的能源换算为一次能源,对热等离子体-催化剂协同的CH4-CO2重整反应进行能耗分析,并与CH4水蒸气重整技术进行比较。以目前实现的实验结果为依据,分析表明,两种工艺综合能耗持平,但前者可以减少天然气消耗量,降低碳排放。作为一种正在开发的技术,如果进一步改善过程能量利用效率,CH4-CO2重整可以做到无碳化、甚至负碳化生产。从环境保护和改善能源使用结构的意义上讲,该技术具有可期待的工业应用前景。     

天然气制合成气工艺技术的发展动向

分析了天然气制合成气工艺技术的国内外发展动向，指出节能降耗和灵活地调节其中的Ｈ２／ＣＯ比为２以下是当前技术开发的重点目标。扼要介绍了国外开发的ＡＴＲ工艺和Ｓｐａｒｇ工艺，并对它们的技术经济状况作了评价，是值得重视的两种新工艺     

煤基费托合成尾气流向变换自热式转化制合成气

提出了一种将热交换与反应相结合的流向变换自热反应器用于煤基费托合成尾气转化制合成气。反应器的进料分中间和旁路两处,采用蓄热式换热法回收高温重整气显热用于预热旁路进料。Aspen Plus拟稳态模拟结果表明:调整氧气与费托合成尾气流量比可以得到最大合成气收率,水蒸气从旁路加入能提高甲烷转化率与合成气收率;相比传统的自热重整反应器,它可以使氧耗降低约26%,同时合成气收率增加约9%。有效能分析发现该反应器可以减少反应过程的化学有效能损失。     

能源革命:从化石能源到新能源

为了预测世界总体能源发展的态势,从分析能源发展历史入手,明确了能源利用方式将在木柴向煤炭、煤炭向油气之后经历油气向新能源的第三次重大转换。尽管全球化石能源供应量总体比较充足,但关键技术突破和生态环境保护需求加快并推动了化石能源向新能源的转换。世界能源消费正在迈入石油、天然气、煤炭和新能源"四分天下"的时代,其在一次能源消费结构中的比例分别为32.6%、23.7%、30.0%和13.7%,中国能源消费也将由煤炭独大,逐步进入煤炭、油气和新能源"三足鼎立"的时代。对全球能源发展的预判结果表明:①石油迈入"稳定期",产量高峰将出现在2040年前后,高峰年产量约45×10~8 t;②天然气步入"鼎盛期",产量高峰将出现在2060年前后,高峰年产量约4.5×10~(12)m~3(40.5×10~8 t油当量),将在未来能源可持续发展中发挥支柱作用;③世界煤炭产量稳中有降,煤炭发展进入高效清洁化"转型期",污染物排放量将大幅降低,其占一次能源消费结构的比重也将有所下降;④新能源开发利用渐入"黄金期",占一次能源消费结构的比重将大幅提升。结论认为:①我国能源生产和消费具有自身特点,能源发展需从国情实际出发,加强煤炭资源清洁高效利用是解决我国能源环境问题的关键;②我国石油产量需达2×10~8 t,以保障国家能源安全;③加快致密气和页岩气等非常规资源开发步伐,力争实现2030年我国天然气产量超3 000×10~8 m~3的目标;④加强新能源资源的开发利用,2030年我国有可能实现非化石能源占一次能源消费结构比重20%的目标。     

我国化石能源勘探、开发潜能与未来

当前我国正处在快速工业化、经济腾飞,并步入一个世界科技大国向世界科技强国迈进的前夜,需要大量的资源和能源乃必然的发展轨迹。然而,我国地大但物并不博。为此,在我国快速发展中、在多元共享世界能源的同时,必须立足本土,建立起可靠的、稳定的且能保障长期供给的能源战略后备基地已刻不容缓。研究与分析当今世界和我国油、气、煤等化石能源发展的历程,结果表明:(1)第二深度空间(5 000～10 000 m)化石能源勘探和开发乃21世纪中叶前后的重要领域,此类能源是一次性能源消费的主体;(2)非常规油气、特别是页岩油气藏在最大限度地减少污染、强化高新科技应用于降低成本前提下,大力勘探、开发、利用乃未来化石能源发展的必然轨迹;(3)煤炭、煤层气与煤能转化,制油、煤制气,地下燃烧发电和煤化工产业的研发在能源结构中的主导地位不会改变。基于上述认识,在21世纪中叶前后乃至更长时期内,我国的能源匹配模式应为"第二深度常规油气"+"煤层气与煤能转换"+"非常规页岩气"。     

Progress in Coal Liquefaction Technologies

1. China’s energy status The proven recoverable reserve of coal in China ranks the third, while those of oil and gas rank the 11th and 19th, respectively in the world. Coal makes up a large percentage in China’s primary energy consumption. The percentage of coal consumption reduced from 76.2% in 1996 to 66.3% in 2002 as a result of the adjustment of energy structure, but the total coal consumption increased to 1.39 billion tons in 2002. Based on China’s energy status and economic developm…     

烟气体系下CO2与CH4重整反应的研究

使用以α-Al2O3和γ-Al2O3为载体的改性Ni负载型催化剂,在连续流动式固定床反应上评价了CO2-CH4-O2-He转化制合成气的性能。结果表明,在常压、500～700 ℃的温度范围以及原料中CO2体积分数为15%的条件下,反应温度越高,2种催化剂上反应生成的合成气的体积分数越大,但α-Al2O3基催化剂具有更高的活性和生成合成气的选择性;使用α-Al2O3催化剂时,临氧条件比非临氧条件更有利于合成气的生成,O2体积分数越高越有利于合成气的生成; CO2与CH4体积比越小越利于合成气的生成和CO2的转化;α-Al2O3基催化剂具有良好的再生性能。当CO2与CH4体积比为3：4,O2体积分数为2.5%,反应温度700 ℃,常压下反应尾气中合成气的体积分数可达83.8%,CO2的转化率可达95%。     

三相床中合成气制二甲醚宏观动力学研究

在三相高压搅拌釜中,使用XR型复合催化剂,在温度为220℃～260℃,空速为0·75L·g-1·h-1～1·35L·g-1·h-1,压力为3MPa～7MPa,反应进口yH2/yCO为4·01～4·59的范围内,搅拌转速为900r·min-1的条件下,研究了合成气一步法制二甲醚宏观动力学,考察了温度、空速、压力条件的变化对反应性能的影响。选取langmuir双曲型动力学模型,采用遗传算法和单纯形法对宏观动力学模型进行了参数估值,获得动力学模型的参数,统计检验和残差分析证实模型是适宜的。     

Mathematical modeling of unsteady-state gasification of petroleum residue

Gasification is a thermochemical process which converts organic fuels into a high caloric value syngas and other chemicals in the presence of a gasification agent. Tar generation represents the strongest barrier for the use of fixed-bed reactors for liquid fuel gasification, whereas sufficing is only possible with catalytic activities and expensive physical processing. In this work, a kinetic model of waste oil gasification was proposed which can be used a flexible model to provide a quantitative prediction of product yield of other fuels. Results were validated against the experimental measurements and showed a good agreement. In accordance with the modeling results, it was found that the greenhouse gas emission (GGE) of waste oil is higher than that of biomass materials, but the caloric value of the syngas generated is higher. The residence time was also recognized as an important design parameter to improve the syngas volume fraction.