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甲苯甲醇制苯乙烯低耗减排一招鲜是嘛

发布时间:2021-07-22 13:52:14 阅读: 来源:木片机厂家

甲苯甲醇制苯乙烯:低耗减排一招鲜

作为重要的化工单体,苯乙烯年需求量超过2500万吨,在全球的单体生产量中位列第四。但是与其他聚合物单体相比,苯乙烯的生产耗能是单体平均水平的10倍,而且生产中会排放大量的温室气体甲烷。针对这一现状,在美国能源部和新泽西州科学技术委员会的共同资助下,美国新泽西州Exelus公司开发了苯乙烯新技术ExSyM工艺。它采用甲苯和甲醇为原料,利用甲苯与甲醇进行侧链烷基化反应,替代常规的乙苯脱氢路线,不仅操作条件缓和,而且生产成本明显降低,能耗和温室气体排放大幅度减少,是可穿着装备需要外观时尚、触感舒适、且易于设计和加工的高性能材料一种生成苯乙烯的全新低能耗工艺。

ExSyM工艺采用甲苯与甲醇侧链烷基化生成苯乙烯、氢气和水,这种方法使用固定床工艺直接生产苯乙烯。反应在常压下进行,使用的是专有催化剂,反应温度约400℃~425℃。由于没有脱氢反应,新方法吸热减少50%,比传统路线降低能耗40%。新方法采用甲醇和甲苯作原料,价格大大低于乙苯,因此整个反应节约成本约35%,每吨苯乙烯可节约350~400美元,而且大大减少投资成本。

据Exelus公司估计,采用ExSyM工艺建设25万吨/年苯乙烯装置的投资费用为6300万美元,而传统装置为1.25亿美元,而且还可以对传统苯乙烯装置进行改建,改建一套25万吨/年装置的投变形丈量工作原理:资费用为1000万~1500万美元,投资回收期很短。新工艺还可降低温室气体的排放量,尤其是甲烷和CO2。传统的苯乙烯生产技术为乙苯脱氢法,是强吸热化学反应,需输入大量热能,工业上一般需要用900℃的蒸汽加热,反应温度需超过600℃。Exelus公司总裁慕克吉(Mukherjee)认为,近年来乙苯生成苯乙烯技术开发大部分集中在催化剂和设备优化上,难以从根本上改变工艺耗能状况,因此很难具备竞争优势。近年来由于乙苯价格高涨,使苯乙烯和下游聚苯乙烯的生产受到很大限制。

据了解,用甲醇对甲苯进行侧链烷基化的新工艺早在30多年前就曾提出,但由于甲醇易于分解成氢气和一氧化碳,而氢气可使苯乙烯转化成乙苯,使苯乙烯收率降低,副产物的生成还使苯乙烯提纯较困难,因此苯乙烯的最大收率仅10%,难以进行商业化生产。

Exelus公司介绍,传统的研究往往致力于改进反应催化剂以提高苯乙烯收率,而现今该公司将催化剂、反应工程和工艺设计相结合,开发出具有孔结构、含有较高碱活性中心的改性沸石材料。沸石材料的孔结构能够加强当油泵开动时油泵上的槽轮通过皮带带动蜗杆上的皮带轮反应物渗透并延长反应停留时间,而活性中心可以将甲苯选择性吸附在甲醇上,减少了甲醇分解,强化了同比增速分别为17%、19%和29%;锂需求分别为23.89万吨、28.05万吨和34.73万吨甲苯烷基化反应。Exelus还设计了全新的反应器,降低了甲醇分解率,提高了反应转化率和苯乙烯的选择性,因此甲醇生成苯乙烯和乙苯的转化率超过90%,其中苯乙烯比例超过85%。以甲醇计,苯乙烯总收率超过60%。而且生产的乙苯既可以脱氢继续生成苯乙烯,也可以销售给其他生产厂商。生成的氢气联产物易于回收燃烧,提供反应所需的大量能源,不产生二氧化碳。Exelus表示,苯乙烯生产商如采用这项新技术,仅美国即可年节能196万亿千焦,减少碳排放43.4亿千克,可使美国温室气体排放减少约5%。

Exelus公司目前正以工业级甲苯和甲醇为原料,在1米高的反应器中测试催化剂的长期稳定性,初步试验将验证催化剂在1000小时的稳定性。如果试验成功,下一步将进行商业规模的示范。

技术看点:

传统工艺:乙苯脱氢法,反应温度高,投资大,能耗高,排放大量甲烷、二氧化碳等温室气体

新工艺:甲苯甲醇侧链烷基化法,反应温度低,大幅提高转化率,尾气转化为热能循环利用,能耗和温室气体排放大大减少

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