低碳催化与工程团队

来源: 发布时间:2016-03-23
团队信息
  
课题组名称:低碳催化与工程团队 课题组网址:http://www.dmto.dicp.ac.cn/
负责人:刘中民 工作单位:大连化学物理研究所 学科领域:能源化工
课题组院地合作联络人员 姓 名:王亮 办公电话:0411-84379808 手 机: E-mail:wangliang@dicp.ac.cn
科技处院地合作联络人员 姓 名:刘丹竹 办公电话:0411-84379178 手 机: E-mail:liudz@dicp.ac.cn
团队介绍
  

以新催化反应、新催化材料和新催化表征技术研究为核心,以催化剂活性相、活性中心和反应机理原位表征基础研究为特色,在面向能源、环境和精细化学品合成等方面进行催化的应用基础研究。包括:(1)催化基础与催化新反应;(2)分子筛合成;(3)甲醇及其衍生物转化;(4)合成气制化学品;(5)烃类转化研究;(6)催化新过程放大与开发;(7)工程化研究。

典型转移转化项目案例
  

1.甲醇制取低碳烯烃(DMTO)技术

乙烯丙烯等低碳烯烃是现代化学工业的基础,目前烯烃生产原料主要来源于石油炼制的石脑油。我国石油资源相对匮乏,随着社会经济的发展,石油及石化产品的需求迅速增长,石油需求量已远远大于国内生产量,供需矛盾日益突出。我国的资源状况是石油、天然气资源短缺,煤炭资源相对丰富,发展以煤为原料制取石油类产品的煤化工技术,实施石油替代战略,是关系国家能源安全的重大课题。



煤或/和天然气经由甲醇制取低碳烯烃的路线中,煤或天然气经合成气生产甲醇的技术日臻成熟,而关系到这条路线是否能畅通的核心技术主要集中在甲醇制取低碳烯烃(MTO)过程。2006年8月23日,甲醇制取低碳烯烃(DMTO)工业性试验技术成果通过了国家级鉴定。鉴定专家组认为,该项技术是具有自主知识产权的创新技术,装置规模和技术指标处于国际领先水平。2006年8月24日,甲醇制取低碳烯烃(DMTO)工业性试验技术成果新闻发布会在北京人民大会堂举行,这标志着我国具有自主知识产权的以煤或天然气为原料制取低碳烯烃的技术取得了重大突破性进展。2008年甲醇制取低碳烯烃(DMTO)技术获得了辽宁省科技进步一等奖。2011年由甲醇或/和二甲醚生产低碳烯烃的方法专利获第十三届中国专利金奖。

截至目前,共有7套煤制烯烃工业装置投产,分别是神华包头(180万吨甲醇制60万吨烯烃/年)、宁波富德能源有限公司(180万吨甲醇制60万吨烯烃/年)、陕西延长能源化工有限公司(180万吨甲醇制60万吨烯烃/年)、中煤陕西榆林能源化工有限公司(180万吨甲醇制60万吨烯烃/年)、宁夏宝丰能源集团有限公司(180万吨甲醇制60万吨烯烃/年)、山东神达化工有限公司(100万吨甲醇制33万吨烯烃/年)DMTO项目和浙江兴兴新能源科技有限公司(180万吨甲醇制60万吨烯烃/年)。合计烯烃产能近400万吨。

目前此技术已经签订技术许可19套装置,烯烃总规模达到1059万吨/年,随着这些项目的陆续实施,一个新兴的烯烃战略产业正在快速形成。


2.甲醇制取低碳烯烃第二代(DMTO-II)技术

DMTO-II技术是在DMTO技术基础上将甲醇制烯烃产物中的C4+组分回炼,实现多产烯烃的新一代甲醇制烯烃工艺技术。DMTO-II技术的主要特点有:(1)C4+转化反应和甲醇转化反应使用同一催化剂;(2)甲醇转化和C4+转化系统均采用流化床工艺;(3)甲醇转化和C4+转化系统相互耦合。

DMTO-II技术工业化试验项目于2008年5月开工建设,2009年6月试验装置正式建成。DMTO-II工业化试验装置进料量约为50吨/天,采用工业制造DMTO催化剂。2010年5月完成工业化试验并接受了中国石油和化学工业联合会组织专家组现场对试验装置进行的72小时连续运行考核和标定。结果表明试验中甲醇转化率接近100%,乙烯+丙烯选择性86%,吨烯烃甲醇消耗为2.67吨,催化剂消耗为0.25kg/吨甲醇。2010年6月26日DMTO-II技术通过了中国石油和化工联合会组织的专家鉴定,专家组认为各项数据达到预期指标,技术先进可行,是在DMTO技术基础上的进一步创新。

2010年10月26日,“新一代甲醇制取低碳烯烃(DMTO-II)工业化技术成果新闻发布会暨工业化示范项目技术许可签约仪式”在北京举行。大连化物所等技术许可方与蒲城清洁能源化工有限公司签订首套67万吨/年DMTO-II烯烃项目技术许可协议。该项目已于2015年2月顺利打通全流程。


3.固体酸催化中压丙烯水合制异丙醇技术

异丙醇是重要的基本有机化工原料和性能优良的溶剂。针对国内现有异丙醇生产技术落后、存在丙烯转化率低、能耗高等问题,我所开发出一种采用高活性催化剂,并与环境保护相 适应的丙烯直接水合生产异丙醇新技术。

通过采用先进的催化剂合成流程和技术,开发出适用于丙烯直接水合过程且具有优良耐水性能、耐温性能、高抗碎性能和高催化活性的催化剂。

开发的丙烯水合新工艺,具有低温、中压,丙烯转化率高等特点,采用了新型丙烯水合工业反应器,采用了分段进料、冷激控温、物料再分配等新技术,利用多段进料方式调节各催化剂床层的丙烯转化率,从而控制各段床层反应深度和放热量,解决了丙烯水合工业反应器存在的温度超高及催化剂烧结问题,使水合催化剂床层温度均衡分布。



本技术具有丙烯转化率高、单耗低、原料适应性强、环境友好的特点,能耗仅为国内同类生产技术的40%。

本技术已完成技术实施许可,大连化物所提供异丙醇工业装置工艺软件包和工业催化剂,山东东营海科新源化工有限公司建成年产3万吨异丙醇工业生产装置,并于2005年11月25日一次开车成功,产品质量达到国标优级品。采用本技术的工业装置投产后,取得了良好的经济和社会效益,2007年中压丙烯直接水合生产异丙醇技术获得了大连市技术发明一等奖,2014年该技术核心专利“一种低碳烯烃直接水合生产低碳醇的方法”荣获第十五届中国专利优秀奖。

在第一代技术的基础上,大连化物所研发的固体酸中压丙烯直接水合生产异丙醇新技术(Ⅱ),具有高效、低耗、丙烯转化率高、副产品价值高等特点。直接水合催化剂具有优良的耐水性能、耐温性能、高抗碎性能和高催化活性等特点;新型丙烯水合工业反应器采用了分段进料、冷激控温、物料再分配等创新技术。该技术还首次将膜分离技术引入到水合分离过程,异丙醇能量消耗仅为国内同类技术的25~50%。

浙江新化化工公司采用此技术的建设年产五万吨异丙醇工业装置,2012年7月装置建成开车成功并连续稳定运行

该技术的实施是异丙醇生产技术的一项创新,取得了30多年来首次重大突破,打破了国外公司的技术垄断和封锁,提高了我国异丙醇生产技术水平和产品竞争力。技术达到国内外先进水平。


4.甲醇制二甲醚工业生产技术

随着我国对石油进口的依赖程度迅速增加,发展石油替代品,开发清洁能源成为能源战略的重要选择。二甲醚作为替代能源渐显优势,得到了世界各国的广泛重视。开发二甲醚生产技术,建立清洁能源基地,减少环境污染,是综合解决能源问题的新途径。



在系统研究和多次工业实践的基础上,根据甲醇脱水反应的特点,通过对新型催化材料进行改性和调变,开发出新型甲醇脱水生产二甲醚催化剂,具有起始反应温度低、温度范围宽、催化剂选择性好等特点。针对甲醇脱水制二甲醚的反应是放热过程,易发生深度反应,导致催化剂床层飞温,开发出新型工业反应器,采用液态甲醇多段冷激式固定床反应器,克服了现有工业反应器的不足,具有床层温度分布合理,能调控反应器的温度分布,易于工业实际操作,特别适合大型化工业生产装置。

充分利用二甲醚生产过程的热量是本技术节能的特点之一。通过运用窄点技术对换热流程进行优化,缩短换热流程,并将换热后的低温位物料直接送入二甲醚塔内,提高了热物料能量利用效率,大大降低了生产二甲醚的能量消耗。可以达到甲醇转化率近100%,二甲醚纯度99.5%以上的技术指标。

我所已申请了多项该技术的发明专利,在催化剂和工艺关键技术均申请国家专利,形成了独立自主的知识产权。

2006年5月河北中捷石化集团采用我所提供的催化剂和工艺技术建设的年产十万吨二甲醚工业装置开车成功。2013年3月,潮州市华新能源有限公司采用本技术建设年产20万吨二甲醚工业装置开车成功。甲醇制二甲醚生产技术具有能耗低、投资省、产品质量好、无污染等特点,催化剂与工艺技术处于国内外先进水平。