灵活互动的智能用电关键技术研究

何朝阳 

-/新能源与节能

本课题瞄准灵活互动的智能用电业务需求,针对智能用电系统的主要业务流程和理论技术难

点,设立六个研究任务,主要内容如下: 任务 1:灵活互动的智能用电技术体系架构研究,包括智能用电体系

架构及功能范畴研究,智能用电系列标准的制定及智能用电检测与仿真技术研究。本任务是整个课题的基础,总

领其他任务并提供体系、规范支持。任务 2:用户负荷特性及其需求响应机理研究,包括用户用电环境与用电模

式的相互影响,负荷特性影响,需求响应机理分析等方面的研究,对不同业务主体用电特性及需求响应机理的总

体把握,为智能用电双向互动提供理论基础。任务 3:智能用电高级量测系统及关键技术研究,包括高级量测系

统组网方式及信息传输技术,用户门户及户内网络支撑技术,以及计量数据管理及信息应用技术等方面的研究,

集成现有技术,解决高级量测体系网络建设、信息采集传输,和数据管理及信息应用接口等方面问题。 任务

4:智能用电双向互动运行模式及支撑技术研究,包括智能用电双向互动运行模式,双向互动调度、双向互动需

求响应、双向互动延伸服务、即插即用接入以及用电信息交互、展现等技术的研究。在高级量测系统数据支持的

基础上,进行智能用电双向互动高级应用研究,解决智能用电双向互动核心技术。

海洋高含气井间原油采出物智能化测量技术

李轶 

-/新能源与节能

本项目依托清华大学深圳研究生院独立承担。清华大学深圳研究生院已承接国家和地方若干重要科研项目,年科

研经费过2亿元,拥有健全的科研项目运行制度和规范、高效的科研项目管理手段,具备支持本项目开展的组织

管理和财务管理经验。课题负责人李轶副教授曾在国外参与实施了多个重要的科研项目,奠定了良好的工作基

础,积累了很多宝贵的管理组织经验,由他负责项目总体运行和协调。在本项目的运行管理上,将充分考虑项目

研发的相对自主性和依托单位项目管理的合规性,坚持项目负责人制和依托单位监督检查制;同时,依据项目研

发本身的阶段和特点,形成动态管理模式,如定期项目进展报告、绩效跟踪、研发风险专项评估、技术开发相关

内容备案等。通过阶段管理、目标管理、经费管理和风险管理等,保障科研项目的顺利开展并取得预期成果,提

高科研经费的使用效益。技术实施步骤包括步骤一:计算机软件仿真。利用CFD仿真流体流型,利用COMSOL建

模,有限元分析仿真,评估传感器电磁场穿透强度,超声传感性能等,实现传感器结构最优化设计,为后续实现

高精度测量高含气流体工况关键参数奠定基础,并基于该理论,设计加工完成传感器部件。该步骤涵盖研究内容

中的“优化传感器结构设计”,并解决关键技术。步骤二:高速数据采集系统开发。步骤三:油、气、水动态环

路实验观测。通过该实验,评估可视化图像重建质量,基于测量数据,建立流体关键参数计算数学模型。同时借

助实验室工程水池,评估传感器500米水深环境下工作状态。该步骤涵盖研究内容中的“流型可视化”、“水动

力环境分析”、“算法与建模”。并解决“在线可视化图像重建算法”、“数学模型”关键技术。步骤四:在实

现了高含气流体关键参数测量精度±5%、流体在线图像重建后,进一步设计传感器结构与选择材料,实现工业级

标准,即管内流耐三高(高温、高压、高腐蚀)。

对二甲苯氧化制备对苯二甲酸技术

徐杰

-/新能源与节能

精对苯二甲酸(PTA)是化学纤维的主要中间体,用于PET等聚酯的生产。目前PTA氧化装置均采用钴-锰-溴三元催化剂;为了保证足够的反应深度,需要采用苛刻的反应温度和压力,设备材质要求很高,装置投资高。随着国内聚酯行业的迅速发展,对二甲苯氧化制备对苯二甲酸装置的规模越来越大。寻找经济、环境友好的方法,以降低PTA的生产成本、提高装置稳定运行率已成为行业内急需考虑的问题。 大连化物所开发出对二甲苯氧化制对苯二甲酸技术,可以显著降低催化剂中溴含量。与有关企业合作,完成了10万吨 /年规模的工业应用检验。连续运行结果表明,研制的催化剂可使氧化反应体系中溴用量降低40%左右,催化剂中钴、锰金属离子用量降低10%以上,醋酸溶剂消耗减少。通过对下游产品的跟踪,产品质量得到提高。到目前为止,该催化剂已 经在10万吨规模的工业装置上连续运行和应用,取得良好的效果。技术特点: 1)提高氧化反应活性,降低钴、锰、溴及溶剂的消耗。 2)减轻溴的腐蚀和污染排放,延长设备使用周期。减少溴的排放和污染。 3)应用方便,可直接采用现有进料系统。 主要用途、适用领域及市场预测: 适合于现有PTA生产厂家的技术改造和新建PTA企业。使用本催化剂,每吨PTA的生产成本降低20-80元,预计60万吨规模的PTA生产装置,年均节约成本超过1000万元。

正丁烯与醋酸直接加成生产醋酸仲丁酯

朱书魁

-/新能源与节能

醋酸仲丁酯主要用途:对许多物质具有良好的溶解性,工业上可用作制造硝基纤维素漆,丙烯酸漆,聚氨酯漆等的溶剂,这些漆类可用作飞机机翼涂料,人造皮革涂料,汽车涂料等。也可用于赛璐珞制品,橡胶,安全玻璃,铜版纸,漆皮等产品的制造过程。还可以作印刷油墨中的挥发溶剂,用于胶印等应用中;此外还可用作感光材料的快干剂。醋酸仲丁酯可用作青霉素的精制;由于其挥发度适中,具有良好的皮肤渗透性,也可用作药物吸收促进组分。醋酸仲丁酯具有溶解性能强、挥发速度适中、萃取收率高、毒性小,残留少等优点。醋酸仲丁酯的各项性能、指标与醋酸正丁酯基本相似,但生产成本低,是理想的醋酸正丁酯替代品。 传统的醋酸仲丁酯由醋酸和仲丁醇反应合成,存在原料成本高,设备腐蚀严重,废水处理麻烦等问题。采用正丁烯法合成醋酸仲丁酯与丁醇酯化法相比较,分离流程简短、生产成本低。由于采用连续酯化反应工艺,醇酯化法和正丁烯法的投资规模相近。 大连化学物理研究所开发的正丁烯与醋酸直接酯化合成醋酸仲丁酯新技术,具有原料转化率高、选择性好、催化剂寿命长等优点。新技术大大降低了原料成本和设备腐蚀,开辟了醋酸仲丁酯新路线。 新技术采用新型固体酸催化剂,混合正丁烯纯度要求低≥35wt%,正丁烯-2转化率高,反应温度70~80℃、反应压力1�6MPa,在固定床反应器中,正丁烯转化率≥90%,醋酸仲丁酯选择性≥99�0wt%。技术指标和能耗指标处于国内、外领先水平。 南京百润化工有限公司采用该技术建设年产5万吨醋酸仲丁脂装置。2012年1月装置开车成功,达到验收指标。

生物质催化转化制乙二醇

郑明远

-/新能源与节能

乙二醇、丙二醇是重要的化工原料,主要用于PET等聚酯合成(涤纶纤维、饮料瓶)和化学中间体等。2016年全世界乙二醇的消费量达到2600万吨,预计2020年增加至3100万吨,市场需求量十分巨大。我国乙二醇的消费量占世界总量的一半以上。“十三五”国家战略性新兴产业发展规划中明确提出要实现生物化工醇的工业生产。中国化纤工业协会在产业发展30年路线图中提出以生物质原料替代化石原料生产乙二醇,计 划在2030年前实现100万吨生物质基乙二醇产能。因而,生物质制乙二醇技术符合我国相关行业的发展战略,前景广阔。 2008年,大连化物所在世界上首次发现纤维素直接催化转化高选择性制乙二醇技术,开辟了生物质转化利用的新途径,在国际学术界与工业界引起广泛关注。此后,研究团队以工业化应用为目标导向,不仅使乙二醇收率进一步提高到78%,产物可以在乙二醇、丙二醇、丁四醇、山梨醇之间多元醇产物分布可调变,而且催化剂成本显著降低。 该技术适用于多种碳水化合物生物质原料,包括: ·农林业秸秆、玉米芯等,经简单预处理后,对得到的纤维素原料在240℃水热加氢条件下进行催化转化,可获得50%以上的乙二醇收率。 ·葡萄糖、木糖等秸秆糖转化可获得接近80%的乙二醇(75-30%)和丙二醇收率(5-40%)。 ·菊芋等果糖转化可同时获得丙二醇和乙二醇(~60%收率)。 该技术已经申请60余件中国专利和10余件国外专利,并在中国、美国、加拿大、巴西、日本、韩国、欧洲多个国家获得授权。

润滑油基础油加氢异构脱蜡催化剂及成套技术

田志坚

-/新能源与节能

润滑油产业是与国计民生密切相关技术密集型支柱产业之一,我国作为世界第二大润滑油消费国,虽然也是润滑油生产大国,但由于大部分生产企业仍沿用传统工艺,技术落后,只能满足中低档油的市场需求,高档润滑油发展受到制约。 润滑油基础油加氢异构脱蜡是高档润滑油基础油生产的最新技术。自1999年起,大连化物所瞄准国际炼油技术前沿,开展润滑油基础油加氢异构脱蜡技术及催化剂的开发研制。项目先后投入科研经费三千多万元,历经小试开发、中试放大和工业试验,通过一系列创新集成及技术突破,解决了若干工程和技术难题,研制成功三种新型分子筛,并实现5立方米反应釜规模工业生产,分别针对石蜡基和环烷基原料油开发出不同系列、具有自主知识产权的异构脱蜡专用催化剂及配套工艺技术,满足多种原料生产各种黏度级别高档润滑油基础油的需求。 2008和2012年,项目开发的两代催化剂分别在中国石油大庆炼化20万吨/年高压加氢装置上实现两次工业应用。催化剂具有活性高、原料适用范围广、产品质量好、基础油收率高、副产品附加值高,特别是重质基础油收率高等优点,其催化性能大幅超过国际同类催化剂。工业运行数据显示,与国际同类先进技术相比,处理200SN原料油时,Ⅱ类中质基础油收率高8个百分点;处理650SN原料,Ⅲ类重质基础油收率高20个百分点,应用效能显著。除了产出预期的中、重制高档润滑油基础油产品外,还开发出了高标号食品级白油等一系列新产品,填补国内空白。 项目获得授权专利12项,其中核心专利“一种临氢异构化催化剂及其制备方法”(ZL200510079739�7)荣获2011年 第十三届中国专利优秀奖。成果入选2009年中国石油集团十大科技进展,2012年中国产学研创新成果奖。截止2013年底, 该技术的成功应用已累计实现产值超过50亿元,利润逾19亿元,税收逾6亿元,为企业创造了巨大的经济效益。目前,该技术正在国内外市场进行进一步推广。

基于“牛顿环”的铝合金电阻点焊技术

杨上陆

-/新能源与节能

汽车轻量化是世界汽车工业发展的主要方向之一,铝合金材料的应用是实现汽车轻量化,提高汽车燃油效率的最主要途径之一。使用传统的焊接方法通常焊接接头力学性能差,难以实现铝合金的高质量连接。当前用于连接铝合金的主流方法为机械连接方法,机械连接方法成本高、制造敏捷度较低,汽车行业一直在寻找一种创新的焊接方法来取代机械连接方法。当前汽车主流的焊接方法为电阻点焊方法,但使用传统的电阻点焊方法面临着几个挑战:1)电极寿命短;2)焊接质量-致性差;3)能耗高:4)需要大压力。 为解决传统电阻点焊技术焊接铝合金所面临的挑战,我们发明了“牛顿环"电阻点焊技术,技术核心为“牛顿环"电极及对应的修磨刀具。相对于传统的铝合金电阻点焊技术,“牛顿环"电阻点焊技术可以提高电极寿命2~3倍并获得与机械连接方法相近的力学性能。通过使用"牛顿环"电阻点焊技术可以极大地降低制造成本,提高制造的敏捷度。 ■技术优势 1)当前传统电阻点焊方法修磨频次较高,约20-30点需修磨,新工艺方法至少可达到50点以上,电极寿命高,焊接质量更可靠,接头力学性能更高; 2)相比机械连接和传统点焊工艺,通过降低电极修磨频次,可大大节省制造成本,降低工艺复杂性;3)相比普通点焊需要较大的电极压力,新工艺方法可降低电极压力需求,从而对焊枪要求降低,使工艺总成本下降。

高性能汽车用有机硅防护材料关键技术的研制与产业化

赵永青

-/新能源与节能

新能源汽车是我国的战略性新兴产业。与传统的燃油汽车不同,新能源汽车动力总成是由电池、电机、电控等电气系统所组成,而这些电气系统具有高电压、大电流、瞬间高温等工作特点,所以,要求其防护材料要同时具备高绝缘、高阻燃、高耐热、高防火等特性。硅橡胶由于具有许多的优异性能,是制备高端电气防护材料的优选原材料。但是,由于我们国内缺少先进制备加工技术,目前还无法制备出高端的硅橡胶基防护材料。这些高端产品及技术都被国外公司所掌握,如日本的信越、美国的道康宁、美国的3M等公司。本项目主要聚焦于特种高分子防护材料的研发,针对新能源汽车领域的需求提供系列化产品及解决方案,通过前期技术攻关已掌握多项硅橡胶基防护材料关键制备加工技术,并开发出了多个系列的防护材料1)高阻燃高耐热全有机硅热缩套管。与市场现有同类产品相比,其最大优势是:达到最高阻燃等级UL94-V0;最高允许工作温度240°C。 2)双温阻尼有机硅热失效防护材料。其技术特点:常温具有高回弹,高绝缘、高阻尼等橡胶特性,高温下可形成多孔陶瓷壳体,具有优异的防火、隔热、绝缘等性能。 3)耐火有机硅缓冲防护材料。其最大亮点:可根据实际需求进行回弹力设计,并且具有表面自粘、高抗冲、高隔热、高阻燃等特性。

汽油固定床超深度催化吸附脱硫组合技术(YD-CADS工艺)

刘铁峰

-/新能源与节能

经济的高速发展导致了环境污染不断加重,为提高空气质量,政府加快了汽、柴油质量升级的步伐。2017年1月1日 在全国实行国Ⅴ汽油质量标准,硫含量要求降至10ppm以下。因我国催化裂化汽油占汽油产品中70-80%的份额,所以汽油降硫的主要任务其实就是催化裂化汽油降硫。现有的催化裂化汽油降硫技术在应对从国Ⅳ到国Ⅴ升级的过程时,普遍都需要进一步加大对催化汽油加氢处理的比例及进一步加深加氢脱硫的深度等措施,这将进一步加大催化汽油的辛烷值损失。 汽油固定床超深度催化吸附脱硫组合技术(YD-CADS工艺)是由脱二烯烃与催化吸附超深度脱硫工艺串联组合而成,在世界上属首次采用,具有自主知识产权。YD-CADS工艺以全馏分FCC汽油和氢气为原料,在选择加氢反应操作条件下经过脱二烯烃反应器选择性脱除FCC汽油原料中的二烯烃至要求值后,进入选择性超深度催化吸附脱硫反应器中,通过吸附剂选择性地吸附含硫化合物中的硫原子,在辛烷值损失较小的情况下使汽油产品的硫含量降至10ppm以下。 YD-CADS工艺可以应用于全馏分催化裂化汽油超深度脱硫处理,生产满足国V汽油硫指标的清洁汽油,具有脱硫深度高、脱硫选择性好、辛烷值损失低、吸附剂硫容量高、可多次再生、操作条件缓和、氢耗量低、操作费用低等优点且生产过程不产生有害气体。尤其对硫含量低于100ppm的FCC汽油的超深度脱硫具有极大的优势。该技术可灵活组合,与现有的选择加氢脱硫技术具有很好的兼容性,用于处理硫含量更高的FCC原料,即在现有选择加氢脱硫的装置后加一套吸附脱硫装置,这样不仅可以满足国V汽油的生产,而且可以保证辛烷值损失最小化,不会造成大量的现有固定床汽油选择加氢脱硫装置的大量闲置浪费。 该项技术于2013年在延长石油集团永坪炼油厂120万吨/年催化裂化装置上成功进行了万吨级工业中试,并通过了中国石油和化学工业联合会组织的连续运行考核和成果鉴定。YD-CADS工艺荣获2013年科技部第二届中国创新创业大赛团体第二名。 2016年初,YD-CADS工艺在山东恒源石油化工股份有限公司40万吨/年重汽油深度脱硫装置上开车成功,标志着YD-CADS工艺正式进入工业化应用阶段。自开工以来,装置运行平稳,质量可靠,汽油产品硫含量<10ppm,辛烷值损失<0�3,精制汽油液体收率≥99�9%,各项指标均满足国Ⅴ汽油质量标准。目前该项技术正在加快市场的推广应用,已与国内多家企业洽谈并签署技术许可协议。

甲醇制取乙醇技术

朱文良

-/新能源与节能

乙醇是世界公认的优良汽油添加剂,也是重要的基础化学品,可以部分替代乙烯用作化工原料,也可以方便地转化为乙烯。目前,全世界乙醇产量约一亿吨,主要由美国和巴西利用粮食和甘蔗等生物原料生产。而我国乙醇产量只有200多万吨,主要利用陈粮、依赖国家补贴进行生产。长期以来,利用化石资源生产乙醇一直是全世界努力的目标。 煤经合成气直接制乙醇是一项世界性的挑战,因难以回避贵金属催化剂、效率较低及设备腐蚀等问题,一直难以实现工业化。大连化物所提出以煤基合成气为原料,经甲醇、二甲醚羰基化、加氢合成乙醇的工艺路线,采用非贵金属催化剂,可以直接生产无水乙醇,是一条独特的环境友好型新技术路线。 2017年1月11日,采用中科院大连化学物理研究所(简称“大连化物所”)自主知识产权技术的陕西延长石油集团 10万吨/年合成气制乙醇装置成功打通全流程,产出合格无水乙醇,标志着全球首套煤基乙醇工业示范项目一次试车成功。此项目被列为中科院“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”A类战略先导专项重大任务,也被列入国家能源局《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》。2016年底项目开始试车,2017年1月11日产出合格产品,产品纯度达到99�71%,主要指标均达到或优于设计值。 该示范项目的成功,标志着我国将率先拥有设计和建设百万吨级大型煤基乙醇工厂的能力,对于缓解我国石油供应不足,石油化工原料替代,油品清洁化、缓解大气污染及煤炭清洁化利用具有战略意义。煤基乙醇的成本(大型化后全成本约3000元/吨)将大大优于粮食乙醇,颠覆传统的生物制乙醇方式,避免粮食乙醇所带来的粮食安全问题。同时,该技术还可以用于将现有大量过剩的甲醇厂改造成乙醇工厂,调整产业结构,释放产能。另外,乙醇便于运输和储存,可以方便灵活地生产乙烯,促进下游精细化工行业的发展。

甲醇制取低碳烯烃第二代(DMTO-II)技术

沈江汉

-/新能源与节能

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12月一次投料成功。

甲醇制取低碳烯烃(DMTO)技术

沈江汉

-/新能源与节能

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。2004年,大连化物所与陕西省投资集团、洛阳石油化工工程公司签订了甲醇制取低碳烯烃项目合作开发合同。经过三方一年同心协力的合作,在陕西华县建成了世界上首套万吨级甲醇制取低碳烯烃(DMTO)工业性试验装置,在2005年底完成了试验设备的调试工作,继而投入DMTO技术的工业化示范运转。2006年6月,工业化试验圆满完成了预定的阶段目标,取得了建设大型化工业装置的设计基础数据。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。 DMTO工业性试验项目的成功,引起了国内外煤化工行业的广泛关注,目前已签订多项技术转让合同。2007年,采用我所DMTO技术的神华集团180万吨甲醇制取低碳烯烃项目已经开始建设,2010年8月投产试车一次成功。2011年1月正式进入商业化运营,甲醇转化率100%,乙烯丙烯选择性83�3%。2011年3月通过性能考核,各项指标均满足合同规定。一条以煤或/和天然气为原料,经由甲醇制取基本有机化工原料——低碳烯烃的非石油原料路线已成为现实。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。 DMTO技术第二个工业应用项目是宁波禾元DMTO装置-180万吨甲醇60万吨烯烃。这也是沿海地区首套以外购甲醇为原料制烯烃装置。该装置于2013年1月28日投料开工,2月3日生产出合格烯烃,投料试车取得圆满成功,再次证明了DMTO技术的可靠性和先进性。 目前,此技术已经签订技术许可23套装置,烯烃总规模达到1313万吨/年。已投产装置为12套,烯烃年产能为646万吨。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。

甲醇制二甲醚工业生产技术

朱书魁

-/新能源与节能

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。

甲醇石脑油耦合裂解制低碳烯烃

叶茂

-/新能源与节能

目前,世界低碳烯烃的主要来源是由石脑油热裂解制取,发展石脑油催化裂解制低碳烯烃是一个国际性的发展新趋势。相比于石脑油管式炉热裂解,催化裂解由于反应温度相对较低,一方面能够大大降低反应的能耗,另一方面反应产物中甲烷和焦碳产率也大大降低。同时能够通过调整催化剂的活性组分,产物中的丙烯收率可以提高,满足日益增长的丙烯需求。 在成功开发甲醇制烯烃(DMTO)技术的基础上,开辟了一条新的技术路线——甲醇与石脑油耦合制取低碳烯烃,实现甲醇和石脑油共进料生产低碳烯烃,使从煤基生产的甲醇和从石油基生产的石脑油两种原料在同一装置上进行处理成为可能。这在很大程度上能够缓解裂解原料油品的价格波动所带来成本上涨,规避行业风险,实现煤化工和石油化工的协调发展,对我国烯烃工业发展具有重要的意义。 甲醇与石脑油耦合制取低碳烯烃反应的主要特点有:首先甲醇在裂解催化剂上的反应是一个放热反应,而石脑油裂解反应是吸热反应,二者共进料可以实现能量优化利用;其次,从已经进行甲醇耦合烃类裂化的基础研究看,甲醇的引入可以降低裂解反应的活化能;第三,甲醇参与的反应可以带来较高的芳烃产物,进一步增加产品价值。 已经完成实验室小试和催化剂开发和定型。在实验室固定流化床上进行的试验验证这一新的技术路线的可行性。在较低反应温度下,甲醇耦合的石脑油裂解反应中烯烃收率优于单纯的石脑油热裂解。如果考虑将C4产物和反应原料进行循环,可以获得更高收率。此外,新技术可以比传统的石脑油热裂解节省能耗1/3以上,同时原料利用率提高10%(产物中甲烷比例由14%降低至4%)。初步结果表明流化床反应工艺是较好的选择。利用流化床工艺的反应-再生过程,解决催化剂结焦失活问题,使催化剂在反应过程中能够一直保持高活性和高的烯烃生成选择性。

甲醇甲苯制取对二甲苯联产低碳烯烃技术

朱书魁

-/新能源与节能

芳烃(苯、甲苯、二甲苯,合称BTX)是重要的有机化工原料,其产量和规模仅次于乙烯和丙烯。对二甲苯(PX)则是近年来在芳烃产品中最受关注,产量增长最快的产品。对二甲苯是生产聚酯的主要原料,目前主要采用石脑油重整得到的甲苯、C9芳烃及混合二甲苯为原料通过歧化、异构化并通过吸附分离或深冷分离而制取,设备投资大,操作费用高。要避免对二甲苯分离使用的昂贵吸附分离技术,需要发展对二甲苯选择性接近100%的新工艺技术,这也是从根本上改变对二甲苯生产方法的关键技术。 甲苯甲醇烷基化是高选择性制取对二甲苯的新工艺路线之一,同时,由煤/天然气经甲醇制取低碳烯烃已成为乙烯和丙烯生产的新途径。因此,结合两条新技术路线的特点,创新性开发了甲苯甲醇制取对二甲苯联产低碳烯烃工艺技术,其特点是研究开发了高性能催化剂,在保持高选择性制取对二甲苯的同时,可以高选择性联产乙烯和丙烯。该技术的开发和实施,不仅在对二甲苯的生产中实现了石油化工和煤化工的有机结合,同时发展了由煤经甲醇生产乙烯和丙烯的新途径,更有意义的是可以为聚酯的生产同时提供所需的基本原料——对二甲苯、乙烯和丙烯,大大降低了聚酯生产对石脑油原料的依赖度,因此具有巨大的社会经济效益。 该技术于2012年7月完成了百吨级中试试验,并通过中国石油和化学工业联合会组织的技术鉴定,鉴定结论认为:在甲苯/甲醇=2,甲苯空速1�78h-1,500℃,0�1MPa条件下,甲苯单程转化率18�4%,甲醇单程转化率92%,二甲苯中对二甲苯选择性91�49wt%;乙烯和丙烯选择性(C1-C5及不凝气中)74�49wt%。并且PX和乙烯、丙烯的比例可灵活调节。

固体酸催化中压丙烯水合制异丙醇技术

朱书魁

-/新能源与节能

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、具有优良的耐水性能、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,大大降低了异丙醇能量消耗(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。

柴油超深度脱硫用层状多金属硫化物催化剂

刘铁峰

-/新能源与节能

油品中的含硫化合物是空气污染的主要来源之一,燃油中的含硫化合物经燃烧后产生的SOX不仅导致酸雨,还会产生粉尘颗粒物,加重雾霾天气、严重危害环境和人体健康。为此,各国都颁布了硫指标要求严苛的燃油标准,其中欧洲于2009年实现柴油硫含量小于10ppm标准,我国于2012年6月1日在北京率先执行硫含量不高于10ppm的京V清洁柴 油标准。为了缓解城市日益严重的雾霾天气,2013年9月10日我国发布了《大气污染防治行动计划》,将于2017年年底前执行硫含量低于10ppm的国V柴油标准。 柴油超深度脱硫的关键在于脱除烷基取代的多环芳香噻吩类含硫化合物,如4,6-二甲基二苯并噻吩及其衍生物。传统的催化剂较难脱除液体燃料中烷基取代的多环芳香噻吩类含硫化合物。层状多金属硫化物催化剂是最新的超低硫柴油生产催化剂,其具有最高的加氢脱硫活性,主要用在硫含量小于10ppm的柴油产品生产装置中。 层状多金属硫化物催化剂具有特殊的层状结构及复合金属活性相,从而表现出超高的加氢脱硫活性;在相同的操作条件下,该催化剂的本征活性是传统加氢脱硫催化剂的5倍以上。适用于常压柴油、催化柴油以及FCC柴油的超深度加氢脱硫过程,可以满足国V以及未来国VI柴油的硫指标要求。 该催化剂具有自主知识产权。目前,申请发明专利12件,已授权5件,其中4件获得PCT国际专利。 该催化剂在国内已成功应用于老装置的超深度脱硫,使装置在不需要任何改造的情况下,通过部分使用层状多金属硫化物催化剂,生产高质量的产品和处理难处理的原料。2016年初在延长石油(集团)永坪炼油厂20万吨/年柴油加氢装置上进行了层状多金属硫化物催化剂的级配装填,完成了工业试验运行验证。自开工以来,装置运行平稳,脱硫性能优异:原料催化柴油(芳烃含量大于65wt%)硫含量降至10ppm以下,精制柴油产品收率≥99�4%,十六烷值和多环芳烃指标均优于国V柴油质量标准要求。 2016年5月层状多金属硫化物催化剂及柴油超深度脱硫工业化应用成果在北京通过了中国石油和化学工业联合会组织的成果鉴定。专家鉴定委员会一致认为:层状多金属硫化物催化剂拥有自主知识产权,属国际领先水平,其性能能够推动符合国V标准柴油的工业生产,适合我国柴油的超深度脱硫需求,推广应用前景广阔。

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