Прямое производство этилена из метана: новый прорыв в нефтехимической промышленности

Thread Content

Прямое производство этилена из метана: новый прорыв в нефтехимической промышленности. Новости химической индустрии 707: После более чем 30 лет усилий в области химии и химической технологии наконец стало возможным напрямую превращать природный газ, который имеется в больших количествах и стоит недорого, в этилен — самое важное сырье для химической промышленности в мире. 　　Недавно американская компания Siluria Technologies (далее — компания Siluria) провела торжественную церемонию запуска своего опытного завода в Техасе. Таким образом, она стала первой в мире компанией, добившейся промышленного масштабного преобразования природного газа непосредственно в этилен. Новый маршрут может привести к значительным изменениям в традиционной отрасли производства этилена на основе нефти. 　　«Святой Грааль» в химической науке. В качестве основного сырья для промышленности этилен занимает важное место в нефтехимической индустрии. Объем производства этилена является одним из важных показателей уровня развития нефтехимической отрасли. 　　За исключением Северной Америки и Ближнего Востока, в большинстве регионов мира, включая нашу страну, для производства этилена используется нейтральное нефть в качестве сырья с применением метода паровой кракинга. Этот метод не только требует большого количества энергии, приводит к высоким выбросам парниковых газов и имеет высокую стоимость, но и из-за того, что сырье поступает из нефти, он также приводит к расходованию ценных нефтяных ресурсов. 　　Для снижения зависимости от нефти страны ведут исследования по производству олефинов из природного газа, основным компонентом которого является метан. Способы получения этилена из природного газа делятся на прямой и косвенный. По сравнению с длительным и сложным процессом косвенного метода, прямой метод позволяет преобразовать метан в этилен всего за один шаг, что обеспечивает высокую экономическую ценность и делает его чрезвычайно привлекательным. 　　Однако из-за того, что селективная активация метана и его направленное преобразование представляют собой мировую проблему, которая считается «Священным граалем» всей химической науки, с 1980-х годов до начала нынешнего века ученым так и не удалось разработать промышленно жизнеспособный процесс прямого преобразования метана в этилен. 　　Ключ к прорыву — в катализаторе. В 2010 году компания Siluria творчески применила биологические шаблоны для точного синтеза нанопроволочных катализаторов; с помощью высокопроизводительных технологий из большого числа потенциальных катализаторов был отобран оптимальный элементный состав, в результате чего был разработан промышленно пригодный катализатор для прямого превращения метана в этилен. 　　Этот катализатор позволяет эффективно преобразовывать метан в этилен при температурах, ниже, чем у традиционных методов парового кракинга (200–300°C), и при давлении 5–10 атмосфер. Его активность в 100 раз выше, чем у традиционных катализаторов. 　　Реактор, разработанный компанией Siluria, состоит из двух частей: одна часть предназначена для преобразования метана в этилен и этан, а другая — для расщепления побочного продукта — этана на этилен. Тепло, необходимое для процесса расщепления, получается в результате реакции преобразования метана. Благодаря такой конструкции в качестве сырья для реактора может использоваться как природный газ, так и этан, что позволяет максимально сократить расход энергии. 　　Содействие реализации стратегии замещения нефти. Технологические преимущества метода прямого получения этилена из природного газа, разработанного компанией Siluria (далее — новый метод), проявляются в пяти аспектах: по сравнению с традиционным крекингом нафты для производства этилена он характеризуется низкой себестоимостью, меньшим выбросом парниковых газов, энергосбережением и высокой экономической эффективностью ； Этилен может быть дальше преобразован в жидкое топливо, что ещё больше повышает экономическую ценность всей процедуры ； Требования к сырью не строгие: метан может поступать как из природного газа, так и из биомассы. Источник кислорода может быть чистым кислородом, а также воздухом с повышенным содержанием кислорода или сжатым воздухом ； Можно использовать существующие установки для производства этилена и оборудование для его восстановления, что снижает затраты на модернизацию ； Богатые запасы природного газа имеют важное стратегическое значение. 　　Помимо влияния на промышленность алкенов, новый путь также повлияет на производство жидких топлив, включая бензин, дизельное топливо и авиационное топливо. Компания Siluria также разработала технологию производства жидкого топлива из этилена, что открывает дополнительный путь для получения жидкого топлива из природного газа. По сравнению с существующими методами, основанными на процессе ферросинтеза, этот подход компании Siluria не требует использования энергоемкого процесса ферросинтеза; благодаря этому можно сократить затраты на 25–30%. 　　Как этилен, так и жидкое топливо традиционно производятся на основе нефти. Новые методы позволяют сэкономить ценные нефтяные ресурсы и способствуют реализации стратегии замены нефти. 　　В июне 2014 года крупнейшая в мире компания в области газовой промышленности и инженерных решений — немецкая компания Linde — заключила соглашение о сотрудничестве с компанией Siluria. Стороны договорились совместно работать на испытательном заводе в Техасе над окончательной отладкой и проверкой этой технологии. Согласно соглашению, стороны оптимизируют и объединят свои технологии и профессиональные решения в единый пакет. Группа Linde будет отвечать за предоставление отрасли нефтехимии лицензий на использование этого пакета для модернизации или расширения существующих заводов по производству этилена, а также для строительства новых заводов мирового уровня. Ожидается, что процесс лицензирования начнется во второй половине 2015 года. 　　В августе 2014 года ведущая в мире компания в области интегрированной энергохимической промышленности — Saudi Aramco — вложила средства в компанию Siluria и планировала первой в Саудовской Аравии внедрить новый процесс производства. 　　Ранее, поскольку объемы производства этана в Ближневосточном регионе были недостаточными для обеспечения новых заводов по производству этилена, новым предприятиям приходилось переходить на более дорогое сырье — нафту. 　　Новый маршрут компании Siluria появился как спасение в критический момент и быстро привлек внимание нефтехимических компаний Ближнего Востока, став потенциальным рынком для них. 　　Не только за рубежом, но и новые маршруты привлекли внимание США. В марте 2014 года генеральный директор компании Siluria был приглашен принять участие в высокоуровневом форуме «Энергетическая политика 2020» и выступить с речью; это была единственная компания из сферы природного газа среди приглашенных предприятий. Затем руководители компании Siluria были приглашены в Белый дом, где они обсудили вопросы будущей энергетической политики США с министром энергетики США и другими чиновниками. 　　Соединенные Штаты **уже осознали, что новый маршрут может иметь стратегическое значение для их энергетики и промышленности, и рассматривают возможность разработки политики, направленной на стимулирование занятости и экономического развития. 　　Опыт применения: В нашей стране основным источником сырья для производства этилена является нефтяной газ, который составляет около 65% от общего объема сырья. 　　Ранее, из-за резкого повышения мировых цен на сырую нефть и усиления дисбаланса между спросом и предложением внутри страны, возникла нехватка сырья для производства алкиленов, что затруднило развитие отрасли этилена. Ожидается, что в 2015 году дефицит этилена в нашей стране достигнет 13,7 миллиона тонн. 　　Более того, в нашей стране существуют проблемы высокой стоимости производства этилена и недостаточной конкурентоспособности. В 2013 году стоимость производства этилена на Ближнем Востоке составляла всего 100 долларов за тонну. В Северной Америке стоимость производства этилена оставалась примерно на уровне 300 долларов за тонну. В то же время в нашей стране стоимость производства этилена превышала 900 долларов за тонну. 　　Поэтому в нашей стране необходимо разработать новые пути производства этилена. В области исследований прямого производства этилена из природного газа в нашей стране уже сформирована прочная научно-исследовательская база; в Китайской академии наук и в университетах имеются мощные исследовательские коллективы. 　　Поэтому рекомендуется, чтобы наша страна воспользовалась успешным опытом развития производства олефинов из метанола, накопленным в ходе реализации плана на 12-й пятилетний период, и включила исследования по прямой переработке природного газа в этилен в соответствующие планы развития на 13-й пятилетний период. Организовать сотрудничество между научно-исследовательскими институтами и нефтехимическими предприятиями в области исследований и разработок, чтобы как можно скорее преобразовать результаты фундаментальных исследований в практическое производство. Это поможет преодолеть текущие трудности с поставками сырья для производства этилена, снизить производственные затраты и повысить конкурентоспособность отрасли производства этилена и связанных с ней отраслей в нашей стране.