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乙烯产能是衡量一个国家石化工业发展水平的标志，裂解技术是乙烯成套技术的重要组成部分。裂解反应过程极其复杂，反应数量上万个，反应温度超过800摄氏度，反应停留时间为0.2秒左右，几乎是普通人眨眼的时间。与国外相比，我国乙烯裂解原料更加复杂，国外乙烯裂解原料以轻烃和石脑油为主，而我国轻烃资源不足，必须补充加氢尾油、柴油等重质原料，因此对裂解技术的原料适应性要求更高。
中国石化深耕乙烯技术30余年，目前已形成复杂原料百万吨乙烯成套技术，主要指标达到国际领先水平，是世界少数几个拥有乙烯成套技术的专利商之一。中国石化CBL裂解技术原料适应性强，既能高效裂解乙烷、轻烃和石脑油等轻质原料，又能高效裂解柴油和加氢尾油等重质原料及高含烯烃的非常规原料等，且在规模上不断取得突破，有力推动乙烯及相关产业发展。截至2020年底，我国乙烯产能为3518万吨/年，位居世界第二位。其中，中国石化拥有乙烯产能1255万吨/年，是世界第四大乙烯生产商。
中科炼化投产的CBL-R型裂解炉是我国第一台应用自主专利技术建设的30万吨级CBL气体原料裂解炉。该裂解炉以乙烷、LPG（液化石油气）和石脑油为原料，裂解乙烷时最大产能达30万吨/年，裂解LPG和石脑油时产能分别为25万吨/年和20万吨/年。
中沙天津石化投产的CBL-IX型裂解炉以石脑油为原料，是我国首台应用自主专利技术建设的20万吨级CBL液体原料裂解炉，是国家科技支撑计划“20万吨/年大型裂解炉”和中国石化“20万吨/年液体原料裂解炉技术开发与工业应用”研究成果的工业应用。
与中沙天津石化类似，中韩（武汉）石化20万吨/年裂解炉采用中国石化专利技术和多项创新技术进行设计，区别在于主要以石脑油、加氢尾油和柴油为原料，是裂解重质液体原料的裂解炉。
3台裂解炉均由工程建设公司、北京化工研究院和天华南京工业炉所共同完成工艺包。工程建设公司负责工程设计，采用全底部供热的双炉膛单对流段结构，底部大弯管的异型炉管配置哑铃型急冷换热器，可进行分炉膛裂解和分炉膛烧焦操作，具有操作灵活、在线率高、氮氧化合物排放低的特点，裂解炉急冷换热器、燃烧器全部采用自主研发的技术在国内制造，装备国产化率高，总体技术经济指标达到国际领先水平。
这些大型裂解炉的投用与中交，是中国石化CBL裂解炉在大型化、系列化和绿色环保等方面的新突破，也是工程建设公司模块化和标准化设计的成功实践，为建设150万吨/年及以上规模乙烯装置奠定基础，为中国石化乙烯技术走向世界提供强有力的支撑。
乙烯产业的发展，离不开技术的支持。那么，国内外乙烯技术又有什么进展呢？
1、美生物炼厂选用Hummingbird®乙醇制乙烯催化剂
法国德西尼布能源公司和美国LanzaJet公司达成供应协议，前者将为后者位于美国佐治亚州首套商业示范装置的一体化生物炼厂提供Hummingbird®乙醇制乙烯催化剂。
该专有催化剂是用于乙醇脱水生产乙烯的第二代低成本催化剂，原料可以是生物乙醇，在较低温度、较高压力下，生产出选择性99%以上的聚合级乙烯。
该催化剂的应用有望助力LanzaJet业务的规模化和战略性增长，满足航空业对可持续燃料的需求。有望在2022年助力美国将可持续航空燃料（SAF）产量和使用量翻一番，减少碳排放的同时降低航空业对化石燃料的依赖。与传统的化石喷气燃料相比，LanzaJet的SAF在应用过程中可减少70%以上的CO2排放。
2019年，该Hummingbird催化剂首次应用在LanzaJet母公司LanzaTech的装置中。
2、日公司拟与雀巢合作生产可再生乙烯/丙烯
日本三井化学、丰田公司与瑞士雀巢公司宣布，将合作实现日本首个由100%生物基烃类物质制可再生塑料和化学品的工业规模生产。
三井化学公司将在2021年期间使用雀巢RE原料（由雀巢生产的100%生物基烃类）替代其部分化石原料，用于大阪工厂裂解装置生产各种塑料和化学品。届时三井有望成为日本首家在其裂解装置中使用生物基原料的公司。
三井将生产可再生乙烯、丙烯、C4馏分和苯等，并将其加工成苯酚等基础化学品或聚乙烯和聚丙烯等塑料。与化石原料生产的产品相比，三井化学从原材料阶段一直到产品，其过程的CO2排放降低，质量与传统化石基产品相当。
三井和丰田计划为该类生物基产品申请国际可持续发展与碳认证（ISCC Plus）。
作为合作的一部分，雀巢将完全使用可再生原材料（如生物基废物和渣油）生产大宗化学品，不使用任何化石原料如石油、石脑油等。
通过这次合作，三井化学有望在2050年实现碳中和与循环经济。
3、陶氏推进乙烷脱氢和电裂解技术
美国陶氏化学正在推进乙烷脱氢（EDH）和电裂解（e-cracking）技术，以期降低现有裂解装置的碳排放，并有望在未来实现零排放。
乙烷脱氢（EDH）技术
陶氏将利用其专有技术开发EDH，同时还评估了包括Eco催化技术在内的多家潜在技术供应商。
陶氏EDH技术基于其UNIFINITY流化催化脱氢（FCDh）技术。其位于路易斯安那州普拉克明的一台混合进料裂解装置将采用FCDh技术，技改后可以生产10万吨/年的专产丙烯。该项目预计2021年开建，2022年投产。
2022年陶氏将继续开展乙烯、丙烯技术研究。其最终目标是在裂解装置上通过EDH技术，实现乙烷制乙烯。
电裂解（e-cracking）技术
2020年6月，陶氏与壳牌宣布了一项联合开发协议，旨在加速开发乙烯蒸汽裂解装置的电气化新技术。
目前，蒸汽裂解装置利用化石燃料燃烧来加热裂解炉，产生大量的CO2。随着能源电网朝着可再生能源为主导方向发展，利用可再生电力加热蒸汽裂解炉或成为化学工业减少碳排放的主要途径之一。
据悉，若将EDH与电裂解技术整合，CO2排放可降低40%～50%。
陶氏计划通过实施该类技术，到2050年实现碳中和目标。
4、韩国热稳定大孔硅酸铝分子筛研究获进展
韩国浦项科技大学研究团队通过使用“多重无机阳离子”“电荷密度失配”的合成策略，制备出两种具有3D大孔且热稳定的硅酸铝分子筛PST-32和PST-2。其中，PST-32具有SBT骨架结构，PST-2是具有SBS/SBT共生结构的无序材料。PST-32和PST-2的硅铝比（SAR）略高，其结构与Y型沸石的超笼和宽孔窗相似，在催化裂化过程中表现出优异的热稳定性。相关研究成果发表于《科学》。
研究者使用Na+和Cs+作为主要和次要的无机结构导向剂（ISDA），以及N,N'-二甲基-1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷（Me2-DABCO）作为有机结构导向剂（OSDA），通过多种无机阳离子法合成PST-32，得到一种热稳定的铝硅酸盐（Si/Al=4.0）结构的UCSB-10（SBT）。同时，使用四乙铵（TEA+）作为电荷密度失配的OSDA、Cs+作为100℃下狭窄结晶场的结晶ISDA，合成PST-2。
研究者进一步考察了两种大孔分子筛在600℃高温下柴油烃类裂解制轻质烯烃反应中的催化活性和稳定性，并将其与经典分子筛H-β（Si/Al=12.5）和商业化沸石H-USY的柴油裂解催化性能对比。
结果表明，在柴油裂解转化率37%～45%条件下，PST-32具有最优的轻质烯烃（乙烯和丙烯）产率，高达21%；PST-2上的轻质烯烃产率为18%，明显高于H-USY和H-β分子筛（均为13%）。
此外与H-USY不同，PST-32和PST-2即使在48小时-1的高空速催化反应下运行100分钟，轻质烯烃产率也没有明显下降，说明其催化稳定性能更好。这些结果表明PST-32和PST-2在催化裂化领域将具有应用潜力。
5、日本开发生物质生产丁二烯技术
日本瑞翁株式会社（ZEON）、理化学研究所、横滨橡胶有限公司采用新的人工代谢途径和生物酶，成功开发生物质生产丁二烯技术。该研究成果发表于《自然通讯》。
与传统代谢途径相比，该技术通过微生物合成粘康酸（一种不饱和二羧酸），这是丁二烯生产的中间体。该技术通过使用成本更低的中间体，以及与生物催化剂相结合，降低了丁二烯发酵生产成本。同时该研究团队以生物基丁二烯为原料，成功制得聚丁二烯橡胶。
该技术高效地从生物质（生物资源）中生成丁二烯的方法，有望减少对石油的依赖，同时降低CO2排放。
6、鲁姆斯与Synthos合作开发生物基丁二烯技术
美国鲁姆斯公司与波兰Synthos公司拟合作开发生物乙醇制生物基丁二烯技术，旨在将Synthos丁二烯技术商业化，进而生产高附加值、可持续的生物基橡胶。
该项目第一步是对2万吨/年生物基丁二烯装置开展可行性研究，这是投资决策的基础；其次开发Synthos产品组合的可持续性，旨在采用生物基丁二烯为单体制生物橡胶，从而实现行业脱碳与可循环。
7、英国团队新技术可提高用二氧化碳制取乙烯效率
国际科研团队发现，在铜箔催化剂表面添加聚丙烯酰胺镀层，能显著提高利用二氧化碳制取乙烯的效率，有助于研发“绿色”的塑料生产技术。
乙烯是用于合成塑料、纤维等材料的基本化工原料之一，通常用石油或天然气制取。在电和催化剂作用下用二氧化碳制取乙烯，不仅能减少化石燃料的使用，还能消耗二氧化碳，有助于减少温室气体排放、遏制全球变暖。但此前相关技术的反应效率大多较低，不适合工业应用。
英国斯旺西大学研究人员与美国、法国同行组成的团队在新一期《美国化学学会·催化》杂志上发表论文介绍，他们尝试在作为催化剂的铜箔表面添加不同的聚合物镀层，结果发现带有聚丙烯酰胺镀层的铜箔能将２６％的二氧化碳转换成乙烯，相比之下未处理的铜箔仅能转换１３％。
计算机模拟显示，聚丙烯酰胺能断开二氧化碳分子里牢固的化学键，促进一氧化碳等中间产物的分子生成与稳定，从而使更多二氧化碳转换成乙烯而不是其他产物，增强了对特定反应的选择性。
研究人员说，他们将寻求进一步提高转换效率的方法，并研究直接用二氧化碳制取聚乙烯，简化生产塑料的中间流程。
8、俄科研人员研发出一种农业废料乙烯制取技术
俄科学院西伯利亚分院化学能源技术研究所科研人员与俄科学院西伯利亚分院鲍列斯科夫催化研究所同事联合研发出一种环保技术，利用这项技术可以从谷物废料中制取出乙烯。目前，全球正在积极研发可再生原料乙烯制取方法。
但是，现有技术利用的是食品原料（甘蔗、玉米、小麦），因此，开发出一种技术，利用没有食用价值的植物原料生产化学产品。
俄科研人员研发出从燕麦壳中制取乙烯的技术。这项技术已于2020年4月在俄罗斯获得专利。
俄阿尔泰边疆区食品加工，制药和生物技术管理局新闻处指出，这项技术的主要优点是成本低廉，而且环保。
文章来源： 聚烯烃人，新华社，科技生活快汛
原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_499307.html
来源：贤集网
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发表于 2023-4-21 11:04:29
