化工巨头提前布阵原料来源多样化

  俄罗斯科学院新西伯利亚分院所属化学能源研究所与催化研究所的科学家联合研发出燕麦壳制取生物乙烯技术(称之为生物乙烯,是与石化乙烯相区别),该技术的进一步发展可应用于其它禾木科植物。相应研究成果刊登在《西伯利亚科学报》上。

中国报告网提示:目前世界石油产量正在接近或者已经达到高峰,随着后石油时代的来临,领先的化学品生产商为了掌握未来的主动权,正在加紧推进原料来源多样化工工作。分析人士指出,虽然国际油价暴跌,但鉴于石油新增储量不容乐观,替代原料的研究工作不能等到油

日前,863计划现代农业技术领域“纤维素类生物质高效转化利用技术”项目首席专家中国科学院广州能源研究所所长马隆龙研究员介绍,该项目10个课题在49个参与单位的积极配合下,在边际土地能源草分子育种与新种质创制、能源草高效制备生物天燃气关键技术、木质纤维原料高效预处理技术与工艺设备、射线辐照和嗜热真菌热稳定纤维素酶的纤维素降解新技术、同步生物加工法制备纤维素乙醇技术、生物质水相催化合成生物航空燃油技术、生物质液体燃料的高温生物炼制技术、生物质先进裂解制取生物燃油、生物质高效催化热解定向制备燃气、高效生物质固定床气化发电等关键技术方面进展顺利。
图片 1图:农林废弃物秸秆
通过项目的实施,培养研究生267人;共发表科技论文357篇;申请国内专利174件,获得发明专利58件;发表科技着作10部;制定行业标准5项;建成示范与产业化基地10个。
研究团队开发出生物航空燃油的水相催化合成新技术,成功地将玉米秸秆、高粱秆等农业废弃物转化为高品质的生物航空燃油产品,建成国际首套百吨级生物航空燃油水相合成中试示范系统,并实现连续化稳定生产,经国家油品检验中心检测,达到航空燃油品质标准,整体技术水平国际领先。
建立了以射线辐照和酶解糖化为核心的木质纤维素降解糖化新技术平台,实现了秸秆纤维素降解率超过90%和酶水解产还原糖得率超过500
mg/g。基于宏基因组与宏转录组学等多种技术解析了菌群联合生物加工纤维素产乙醇机制,构建高效CBP菌群H-20,改造了原有150
m3纤维素乙醇发酵生产线。
建成了基于固体热载体加热的新型下降管式生物质热裂解液化中试装置,加工能力达到300千克生物质/小时,完成了生物燃油/柴油乳化燃油—柴油机系统中试研究,确定了生物燃油乳化燃料的燃烧特性、发动机动力特性及排放特性,柴油机排放达到国家标准。
突破外热式生物质催化气化技术,能量密度较低的生物质破碎为粒径小于250微米以下,一部分生物质通过微米燃料燃烧炉进行高温燃烧为气化炉提供热能,另一部分生物质通过生物质气化炉进行气化制备合成气,焦油在催化裂解装置内催化重整,热值达11.54MJ/Nm3,焦油含量在10
mg/Nm3以下,建成3000 Nm3/d的生物质微米燃料外热式气化中试设备系统。
马隆龙说项目的顺利实施,为农林废弃物高效利用提供了技术支撑。

  该技术包括以下主要工艺过程:首先,对燕麦壳进行预处理,获得木质纤维;之后,采用木质纤维制备生物乙醇;最后,生物乙醇脱水制备生物乙烯,整个技术过程实现生物质从固态、液态至气态的转化,前两道工序在化学能源研究所进行,最后一道工序在催化研究所完成,其中乙醇脱水制备乙烯为关键技术。催化研究所专门设计并制造出排管式中试反应釜,并采用本所研发的改性二氧化铝基廉价材料作为催化剂。乙醇脱水过程中,催化剂置于管内,排管之间采用热载体维持大约400℃的反应温度。中试装置采用浓度为94-96%的乙醇,生物乙烯的产量为每小时2公斤。

目前世界石油产量正在接近或者已经达到高峰,随着后石油时代的来临,领先的化学品生产商为了掌握未来的主动权,正在加紧推进原料来源多样化工工作。

  乙烯作为原料生产高分子聚乙烯的对比试验表明,就其分子量及热物理性能而言,采用生物乙烯所生产的聚乙烯与采用石化乙烯所生产的产品指标相当,只是高分子聚乙烯产出率较低,在扩大生物乙烯生产规模时可在工业化条件下对产品进行深度净化以去除含氧杂质,由此可提高高分子聚乙烯产出率的指标。

分析人士指出,虽然国际油价暴跌,但鉴于石油新增储量不容乐观,替代原料的研究工作不能等到油价重返100美元/桶才开始。替代原料虽然尚不能很快得到回报,但一些公司相信最终将会从中获得巨大的竞争优势。他们期望通过替代原料来提高企业的灵活性,最终减少对常规石油基原料的依赖并减少碳足迹。

  采用生物质从事工业原材料的生产是非常有前景的技术应用方向,热带国家可采用工业化技术处理蔗糖生产过程中的甘蔗废料制备生物乙烯。西伯利亚是俄罗斯燕麦的主产区,每年的燕麦加工产生大量的麦壳,仅阿尔泰一个州就达到每年20多万吨。根据评估,该技术在西伯利亚的普及应用可使该地区每年获得超过2万吨的乙烯原材料,而且其乙烯产出率要高于甘蔗废料。燕麦壳的收购成本极低,制取生物乙烯所需的投入很快能够收回,这对于拥有相应生物质资源又需要生物乙烯用于生产用途的企业具有非常大的吸引。

天然气原料:

甲烷制烯烃路线启动

陶氏化学公司已启动了替代原料制化学品的研究工作。他们投入大量资金进行甲烷偶联制乙烯的研究,并正在进一步开发工业化技术。陶氏表示这对开发偏远地区天然气资源具有重大意义。

陶氏认为,现阶段甲烷偶联制取乙烯的工艺仍然需要改进,采用现有催化剂技术的乙烯产率还不足以使该工艺合理地商业化推行。甲烷直接制化学品转化工艺要在经济上可行,还需要改进催化剂、工艺过程和分离技术。

陶氏期望在今后10年内开发出甲烷转化工艺。该公司称,如果能成功开发出适用的催化剂,则可加速实现在其下游业务中的应用。为解决甲烷制化学品工艺的复杂化学问题,陶氏2008年对英国Cardiff大学和美国西北大学的投入超过640万美元,用于开发从甲烷生产化学品中间体的技术。

煤/生物质原料:

合成气制化学品成热点

陶氏化学已经与南方化学公司签署了研发合作合作协议,旨在用煤或生物质生产合成气并转化成烯烃等基础化学品。开发替代催化剂来提高现有反应器的效率,是该技术的关键。这一开发计划2008年4月启动,已在陶氏化学荷兰Terneuzen生产基地以及南方化学在德国和美国的催化剂研发中心展开研发工作。

巴斯夫公司也在开发合成气制烯烃技术。他们试图采用新开发的多相催化剂,利用费托合成工艺大规模地将合成气转化为烃类。这一方法将为巴斯夫公司基于石脑油的蒸汽裂解技术提供替代方案。巴斯夫称,这一工艺可望在8年内实现商业化。巴斯夫已在德国路德维希港对该工艺进行微型规模的实验室试验。该工艺的主要优点是可用合成气直接生产烯烃,而不是用合成气通过甲醇”甲醇来生产,从而大大减少投资。

另外,陶氏化学正在对煤间接法制烯烃项目进行可行性研究。该项目基于洁净煤技术,将煤先转化为甲醇再生产乙烯和丙烯。筹划中的联合装置生产的衍生物产品将包括氯乙烯单体、氯化有机物、丙烯酸及衍生物、胺类化合物、乙二醇、丙烯衍生物、溶剂和表面活性剂等,预计2014~2015年开工。陶氏化学还获得了美国政府的批准,与一些公司合作在美国开发煤制化学品项目。

壳牌公司已开发了天然气制合成油(GTL)和煤制油(CTL)技术,可望推出新的化学品生产工艺路线。该公司与卡塔尔石油公司合作在卡塔尔拉斯拉法建设的GTL装置将于今年投产,这将是世界上第一套商业化GTL装置。该公司的CTL技术甚至可将最低等级的煤炭转化成合成气。

生物质原料:

合成树脂有竞争力

植物材料和农业废弃物或生物质是一些化工公司致力开发的另一类替代原料。从生物质制取化学品将成为石化路线的重要补充。

Avantium公司已与糖业和食品集团Royal
Cosun公司合作,开发用农业废弃物生产塑料和燃料的工艺。他们表示,当油价为50美元/桶时,该工艺有发展潜力。Avantium公司表示,该路线生产的聚酯在成本上可与石油基聚合物相竞争。按照合作协议,Avantium公司将开发化学催化生产工艺,Cosun公司将从废弃物中选择、分离和提纯适用的组分。如进展顺利,两家公司将对该技术进行商业化放大。

Danisco公司旗下的Genencor公司正在为一些化学公司开发和制造酶以及可再生的生物原材料。Genencor公司表示,油价高于50美元/桶时,该工艺具有经济可行性。

陶氏化学公司与美国能源部下属的国家可再生能源实验室2008年签约,合作开发生物质制乙醇乙醇工艺,评估商业化前景,该工艺将使非食用成分如谷物植物的秸秆或木质废弃物利用气化工艺转化成合成气,合成气再利用陶氏混合醇类催化剂转化成醇类混合物。

咨询人士指出,原料选择的另一个依据是材料总的碳足迹。从煤炭生产合成气会排放大量二氧化碳(CO2),该技术未来能否成功应用将取决于CO2的捕集,例如一体化气化联合循环发电厂的CO2捕集。预计生物质基合成气的碳足迹极小,已得到全球立法机构的广泛支持。

此外,替代原料的适用性也要加以考虑。陶氏化学公司已计划在巴西建生物乙醇制乙烯进而合成聚乙烯的装置。这套35万吨/年聚乙烯装置将于2012年投运,这将是世界上第一套完全一体化的世界级规模可再生原料制合成树脂的装置。

中国报告网提示:目前世界石油产量正在接近或者已经达到高峰,随着后石油时代的来临,领先的化学品生产商为了掌握未来的主动权,正在加紧推进原料来源多样化工工作。分析人士指出,虽然国际油价暴跌,但鉴于石油新增储量不容乐观,替代原料的研究工作不能等到油

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