碳一化工主要產(chǎn)品

1、碳一化工研究背景1費(fèi)托合成2合成氣的應(yīng)用341.1“碳一化工碳一化工”技術(shù)發(fā)展的主要成就技術(shù)發(fā)展的主要成就1.2 “碳一化工碳一化工”是以含一個(gè)碳原子的物質(zhì)為原料，合成化工是以含一個(gè)碳原子的物質(zhì)為原料，合成化工產(chǎn)品和液體燃料的生產(chǎn)過(guò)程。主要由合成氣制燃料、甲醇及產(chǎn)品和液體燃料的生產(chǎn)過(guò)程。主要由合成氣制燃料、甲醇及系列產(chǎn)品、低碳醇、醋酸及系列產(chǎn)品、低碳烯烴和燃料添加系列產(chǎn)品、低碳醇、醋酸及系列產(chǎn)品、低碳烯烴和燃料添加劑等。劑等。 這些產(chǎn)品構(gòu)成一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)有這些產(chǎn)品構(gòu)成一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)有100100多多種產(chǎn)品，并且還在開(kāi)發(fā)增長(zhǎng)。種產(chǎn)品，并且還在開(kāi)發(fā)增長(zhǎng)。 “碳一化工

2、” “碳一化工”合成烴和燃料油類 “碳一化工”合成含氧化合物 “碳一化工”合成氨 1.2“碳一化工碳一化工”技術(shù)發(fā)展的主要成就技術(shù)發(fā)展的主要成就60年代德士古水煤漿氣化90年代shell干粉煤氣化特點(diǎn)單爐生產(chǎn)能力大高壓熔渣氣化優(yōu)勢(shì)煤氣有效成分CO和H2高碳轉(zhuǎn)化率高氣化效率高其中，德士古氣化煤氣有效成分其中，德士古氣化煤氣有效成分CO和和H2占占7880%，Shell氣化約占?xì)饣s占90%。煤氣化技術(shù)發(fā)展 （1 1）直接液化）直接液化煤煤油共處理油共處理煤的熱解（以獲取液煤的熱解（以獲取液體燃料為目的）和氫體燃料為目的）和氫解解煤的溶劑抽提煤的溶劑抽提煤直接催化加氫液化煤直接催化加氫液化按工藝特

3、點(diǎn)分類按工藝特點(diǎn)分類 1.2“碳一化工碳一化工”技術(shù)發(fā)展的主要成就技術(shù)發(fā)展的主要成就合成油技術(shù) （2 2）間接液化）間接液化1923年德國(guó)發(fā)現(xiàn)在鐵催化劑上合成（CO+H2）可制取液態(tài)烴燃料，簡(jiǎn)稱 費(fèi)托合成1955年至1982年期間南非基于本國(guó)豐富的煤炭資源優(yōu)勢(shì)，分別建成Sasol （1955年）、Sasol （1980年）、Sasol （1982年）合成油廠近年來(lái)天然氣制取液體燃料工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)已形成熱潮，荷蘭Shell公司、南非Sasol公司、美國(guó)Exxon公司、美國(guó)Syntroleum公司、美國(guó)Rentech公司、美國(guó)Gulf Chevon公司、挪威Statoil公司等均投入巨大的人力物力

4、開(kāi)發(fā)天然氣制取液體燃料新工藝。1.2“碳一化工碳一化工”技術(shù)發(fā)展的主要成就技術(shù)發(fā)展的主要成就間接液化工藝間接液化工藝Syntroleum公司的Syntroleum工藝Exxon公司的AGC-21工藝Mobil公司由醇合成汽油（MTG）工藝Sasol公司淤漿訂餾份油（SSPD）工藝和SAS工藝Shell公司中間餾份油（SMDS）工藝工業(yè)裝置設(shè)計(jì)中工業(yè)裝置設(shè)計(jì)中工業(yè)化工業(yè)化工業(yè)化工業(yè)化工業(yè)化工業(yè)化工業(yè)裝置設(shè)計(jì)中工業(yè)裝置設(shè)計(jì)中 1.2“碳一化工碳一化工”技術(shù)發(fā)展的主要成就技術(shù)發(fā)展的主要成就甲醇燃料優(yōu)點(diǎn)在燃燒過(guò)程中霧化性好，燃燒充分分子量小、沸點(diǎn)較低提高抗爆性、壓縮比、熱效率，改善動(dòng)力性能，減少排放辛

5、烷值較高減少了活塞及汽缸表面的磨損具有潔凈燃料的大部分優(yōu)點(diǎn)甲醇燃料在燃燒的過(guò)程中，可以充分改善燃燒性能，最大限度地避免了燃燒積碳和油泥的出現(xiàn) 1.2“碳一化工碳一化工”技術(shù)發(fā)展的主要成就技術(shù)發(fā)展的主要成就甲醇合成技術(shù)發(fā)展 甲醇合成新工甲醇合成新工藝藝氣氣固固液滴液滴流反應(yīng)水平器流反應(yīng)水平器漿態(tài)床漿態(tài)床合成合成甲甲醇醇反應(yīng)器反應(yīng)器AVEYMAKE合成新工藝合成新工藝有效地改善了合成過(guò)程傳熱有效地改善了合成過(guò)程傳熱和傳質(zhì)，使反應(yīng)過(guò)程基本在和傳質(zhì)，使反應(yīng)過(guò)程基本在等溫下操作，提高了反應(yīng)空等溫下操作，提高了反應(yīng)空速和單程轉(zhuǎn)化率，為反應(yīng)器速和單程轉(zhuǎn)化率，為反應(yīng)器大型化創(chuàng)造了條件大型化創(chuàng)造了條件甲醇合成傳

6、統(tǒng)甲醇合成傳統(tǒng)工藝工藝單程轉(zhuǎn)化率低單程轉(zhuǎn)化率低脫硫投資大脫硫投資大英國(guó)英國(guó)lCl工工藝藝德國(guó)德國(guó)Lurgi工工藝藝 1.2“碳一化工碳一化工”技術(shù)發(fā)展的主要成就技術(shù)發(fā)展的主要成就2.12.22.32.4 費(fèi)托合成是煤的間接液化的核心。其主要思路是以煤氣化生成的合成氣為原料，在一定的工作條件下，利用催化劑的作用將合成氣合成為液體油。定義 合成反應(yīng)產(chǎn)品精制產(chǎn)品分離C2 C4 烴（基本化學(xué)原料）合成原料氣合成原料氣含氧化合物（乙醇、丙酮等）CH4 、H2 （燃料氣）C5 C12 烴（汽油）C13 C19 烴（柴油）C20 C30 烴（石蠟及重油）C30 （固體蠟）FT合成產(chǎn)品選擇 主反應(yīng)可用以下基本

7、反應(yīng)式描述：主反應(yīng)可用以下基本反應(yīng)式描述： CO + H2O H2 + CO2烷烴生成反應(yīng)：烷烴生成反應(yīng)：nCO + (2n+1)H2 CnH2n+2 + nH2O2nCO + (n+1)H2 CnH2n+2 + nCO2nCO2 + (3n+1)H2 CnH2n+2+2nH2OnCO + 2nH2 CnH2n + nH2O 以上各式表明，主要產(chǎn)物為不同鏈長(zhǎng)的烴類，副產(chǎn)物以上各式表明，主要產(chǎn)物為不同鏈長(zhǎng)的烴類，副產(chǎn)物為為COCO2 2 和和H H2 2O O。2nCO + nH2 CnH2n + nCO23nCO + nH2O CnH2n + 2nCO2nCO2 + 3nH2 CnH2n +

8、2nH2O 產(chǎn)品精制煤的氣化產(chǎn)物分離FT合成合成氣凈化反應(yīng)熱（蒸汽）用過(guò)的催化劑副產(chǎn)物（焦油，酚，氨）硫，輕質(zhì)油（CO2）新催化劑氧氣蒸汽FT合成法工藝流程 在不同的條件下，F(xiàn)T合成法可用獲得多種產(chǎn)物。但其存在的主要問(wèn)題是產(chǎn)品太復(fù)雜，而且選擇性差。FT合成的基本工藝 原料 （煤、焦油、中油等）幾種間接液化的典型工藝 Synthol流化床合成工藝流程1-反應(yīng)器；2-催化劑沉降室；3-豎管；4-油洗塔；5-氣體洗滌分離塔；6-分離器；7-洗塔；8-開(kāi)工爐Sasol 廠生產(chǎn)流程SMDS工藝（Shell-middle-distilate-synthesis）合成氣H2LPG汽油煤油柴油分離烴輕化分離F

9、T合成SMDS工藝是利用天然氣生產(chǎn)的合成氣為原料合成液體燃料。其它合成液體燃料工藝 SMDS工藝的流程一段一段FT合成合成 循環(huán)循環(huán)煤基合成氣煤基合成氣（ CO + H2 ）硬蠟二段二段分子篩改制分子篩改制水汽油（C5 C11）尾氣（煤氣）MFT合成法基本原理流程合成法基本原理流程 為提高FT合成技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，并改進(jìn)產(chǎn)品的性質(zhì)，20世紀(jì)80年代中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所提出了將傳統(tǒng)的FT合成與沸石分子篩相結(jié)合的固定床兩段合成工藝，簡(jiǎn)稱MFT法。，3.13.23.3 原料氣和含有分散均勻的鎳催化劑的液態(tài)烴同時(shí)進(jìn)入反應(yīng)器底部，氣體產(chǎn)品在反應(yīng)分離器上部分離 p 水/氣水/氣高，主要為CO變換反應(yīng)，

10、無(wú)副反應(yīng)水/氣低，且床層溫度大于400，易副反應(yīng)，且造成床層飛濺p 反應(yīng)壓力反應(yīng)壓力大，有利于甲烷化反應(yīng)，但不宜過(guò)大p 床層熱點(diǎn)溫度床層熱點(diǎn)溫度低（小于380），出口甲烷含量較大床層溫度高（大于400），甲烷化可以忽略，主要為副反應(yīng) 條件苛刻副反應(yīng)問(wèn)題嚴(yán)重甲醇產(chǎn)率低 天然氣或煤炭循環(huán)氣合成氣升壓反應(yīng)器銅催化劑床層甲醇(4%7%)冷凝分離粗甲醇閃蒸塔純甲醇 1-合成反應(yīng)塔；2-分離器；3-輕餾塔；4-甲醇塔；5-壓縮機(jī)；6-循環(huán)壓縮機(jī) Lurgi1-反應(yīng)器；2-分離器；3-低沸物塔；4-甲醇精餾塔；5-壓縮機(jī) 通過(guò)甲醇進(jìn)一步制取下游含氧化物，是當(dāng)前合成氣化工利用的主要通過(guò)甲醇進(jìn)一步制取下游含氧化

11、物，是當(dāng)前合成氣化工利用的主要途徑。世界上最成功的例子有兩個(gè)：世界上最成功的例子有兩個(gè)：（1 1）是是Eastman-KodaEastman-Koda路線，即合成氣路線，即合成氣甲醇甲醇醋酐醋酐醋酸纖維素醋酸纖維素膠片；膠片；（2 2）是）是Monsanto-BPMonsanto-BP路線，即合成氣路線，即合成氣甲醇甲醇醋酸醋酸醋酸酯。醋酸酯。 另外，甲醇的羰基化也是羰基化領(lǐng)域的重要方面另外，甲醇的羰基化也是羰基化領(lǐng)域的重要方面 羰基化羰基化甲醇甲醇還原羰基化還原羰基化氧羰基化氧羰基化生產(chǎn)醋酸、醋酐、甲酸甲酯等生產(chǎn)醋酸、醋酐、甲酸甲酯等生產(chǎn)碳酸二甲酯、草酸二甲酯等生產(chǎn)乙醛、乙醇、醋酸乙酯等生產(chǎn)

12、乙醛、乙醇、醋酸乙酯等v (1)甲醇低壓羰基合成醋酸；(2)鐵鉬法甲醇氧化制甲醛；(3)甲醇脫水制二甲醚；(4)甲醇脫氫制甲酸甲酯、胺化二甲基甲酰胺、水解制甲酸；(5)甲醇氯化制三氯甲烷；(6)甲醇氧羰基化制碳酸二甲酯；(7)甲醇分解制氫；(8)甲醇制醚基民用燃料。 我國(guó)西南化工研究設(shè)計(jì)院是我國(guó)“低壓合成甲醇工藝及其催化劑”的技術(shù)依托單位，在甲醇下游產(chǎn)品中已推向工業(yè)化的技術(shù)有： 醋酸是一種重要有機(jī)化工原料,主要用于生產(chǎn)醋酸乙烯單體、醋酐、對(duì)苯二甲酸(PTA) 、聚乙烯醇、醋酸酯類、醋酸纖維素等。在化工、輕紡、醫(yī)藥、染料等行業(yè)具有廣泛用途。CH3OH + CO CH3COOH甲醇羰基化，生成醋酸

13、甲醇羰基化，生成醋酸 甲醇羰基化制醋酸、醋酸與甲醇生成的醋酸甲酯再羰基化制醋酐這兩項(xiàng)工業(yè)化成就被認(rèn)為是碳一化學(xué)近30年的杰出成就之一，可以與石油化工相競(jìng)爭(zhēng)。主要階段：（主要階段：（1）醋酸反應(yīng)工段）醋酸反應(yīng)工段 , (2)(2)精制工段精制工段, , (3)(3)輕組分回收工段輕組分回收工段 甲烷氧化甲醇脫氫氧化乙烯氧化鐵鉬法銀法制備方法 甲醛(HCHO)是最重要的基本有機(jī)化工原料，是脂肪族醛系列 中最簡(jiǎn)單的醛。甲醛用途十分廣泛，主要用作生產(chǎn)脲醛、酚醛、聚甲醛和三聚氰胺等樹(shù)脂和多元醇、異戊二烯、烏洛托品等化工產(chǎn)品。也用于醫(yī)藥、農(nóng)藥和染料生產(chǎn)。 當(dāng)甲醇、空氣和水蒸氣的原料混合氣按一定的配比進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)，在銀催化劑上發(fā)生氧化和脫氫反應(yīng)，使甲醇在一定條件下轉(zhuǎn)化成甲醛。主要化學(xué)反應(yīng)方程如下：甲醇脫氫氧化制甲醛molkJOHOHmolkJHHCHOOHCHmolkJOHHCHOOOHCH/8 .24121/3 .85/1562122223223二甲醚（二甲醚（DMEDME）應(yīng)用）應(yīng)用生產(chǎn)氣霧生產(chǎn)氣霧劑及制冷劑及制冷劑劑十六烷值高，十六烷值高，民用潔凈燃民用潔凈燃料料用作柴油發(fā)用作柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料動(dòng)機(jī)燃料化工原料合成化工原料合成多種有機(jī)物多種有機(jī)物流程短，操作簡(jiǎn)流程短，操作簡(jiǎn)單研