技术(产品)用途介绍:
工艺路线 在自主开发的催化剂和设计的固定床反应器中,通入原料合成气,经催化转化为包括柴油、润滑油基础油及白蜡的复合烃产物。混合烃以直链饱和烃为主,有一部分a烯烃及微量的异构体。通过后续的加氢改质工艺和精馏工段,得到高品质的柴油、润滑油基础油及白蜡。
研究内容 主要研究上述工艺产业化过程中的难题,包括催化剂的研发、结构表征、动力学行为及工业反应器的选型设计等内容。具体而言:详细考察了催化剂组成、制备方法等因素对催化剂结构和反应性能的影响,对催化剂的活性位有一定的认识。考察了催化剂的操作条件及寿命,发现并解决了早期催化剂存在的失活问题,研制出长寿命催化剂。进行了催化剂的动力学参数回归,得到适用条件宽的动力学表达式,结合反应器设计,得到了工业反应器的数学模型
中科院山西煤化所从1995年开始钴基费托合成研究,获所长基金支持,1999-2004年获国家973项目支持。
研究进展
1. 在催化剂和反应器方面积累了丰富的专项知识。通过对催化剂制备方法、组成、助剂与活性、选择性及稳定性的关联,初步掌握了催化剂的构效关系。探索了钴基表面吸附物种,反应中间物种的变迁规律,加深了对FT反应的微观理解。在国际著名期刊,如Appl.Catal., Feul及Stud.Surf.Sci.Catal.上发表学术文章。在2001年于美国阿拉斯加举行的第六届国际天然气大会上,做了口头报告。
2. 获得高性能的催化剂,其CH4选择性低于5%,液收达0.3g/ml/h,每立方米合成气C5+烃收率150g.
3. 为放大过程进行了大量预备工作,获得宝贵的工程放大经验。建立了动力学模型,并计算了催化剂及固定床反应器的放大效应,得到了工业原颗粒催化剂,解决了催化剂的失活问题,研制出长寿命催化剂,在实验室小试中稳定运转了3000小时
4. 完成了模试(100ml原颗粒催化剂)反应规模催化剂2000小时寿命实验。近期正筹备工业单管实验,预计2004年初开始运转,届时将拥有自主知识产权的煤、天然气间接液化制高品质柴油、润滑油基础油及白蜡技术。
5. 产品分析、改质工作。详细分析了烃产物组成,产品主要是石蜡烃,无硫、氮及芳烃。进行温和加氢异构可以得到高品质柴油、润滑油基础油、白油及微晶蜡。在此方面开展了一些工作。
6. 该项目的催化剂和工艺均具有自主知识产权。中科院山西煤化所开发的催化剂获中国发明专利授权,编号CN1167134A和00109594.3,合成柴油工艺技术已获中国发明专利授权(00121013.0)。
产品性能:
产业化前景分析:
二十一世纪初中叶,对高性能(十六烷值大于60)、洁净(硫、氮含量低)柴油、润滑油的需求量将大幅增加,同时,石油的供应将日趋紧张,天然气在能源中占的比例亟待提高。基于上述对能源形势的认识,项目以开发天然气制高品质柴油、润滑油的商业化技术为最终目标。其中关键问题是解决催化剂研发、反应器设计及工艺流程等。拿出万吨级厂的设计方案,并力争在有条件的地区(天然气富余、成品油短缺)率先进入工业示范生产。
根据现有实验数据,按照15万吨规模,柴油2600元/吨,润滑油基础油3000元/吨,天然气0.5元/立方米的价格进行经济评估。项目总投资约139778万元,年利润总额8856万元,投资回收期8.3年。项目在经济上可行。考虑到高品质柴油、航空煤油及润滑油是重要的战略物资,所开发的非石油生产路线对于国家战略安全有特殊意义,是大石油公司在未来油品生产领域的核心技术,以及在偏远、难以管道运输的小气田或伴生气富足,而液体燃料短缺的地区,项目在未来及特定地区将产生显著经济效益。。
油品质量:柴油(十六烷值>60),润滑油基础油,无硫、氮, 芳烃含量小于千分之一,气味小,符合欧洲二号标准