生物乙烯:石油替代战略的突破口【亚博APP手机版】

栏目:茶油

更新时间:2021-01-23

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生物乙烯:石油替代战略的突破口【亚博APP手机版】

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乙烯作为基础有机化工原料和石油化工的主导产品,被誉为“石油化工之母”。

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本文摘要:乙烯作为基础有机化工原料和石油化工的主导产品,被誉为“石油化工之母”。

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乙烯作为基础有机化工原料和石油化工的主导产品,被誉为“石油化工之母”。随着化工、能源、材料等乙烯衍生产业发展缓慢,乙烯的生产与需求矛盾日益突出。这给了生物乙烯一个极好的机会,从散装生物质生产乙烯。

在2007年中国生物质能源发展战略研讨会上,南京工业大学国家生化工程技术研究中心胡彦燕博士拒绝接受独家采访,回应称生物乙烯的发展早已不可避免。生物乙烯作为石油替代战略最重要的方向和突破口,将为传统乙烯及其衍生物产业带来可持续发展的动力。据介绍,生物乙烯以散装生物质为原料,通过微生物发酵获得乙醇,然后在催化剂的作用下水解分解乙烯。

20世纪60年代,巴西、印度、中国、巴基斯坦和秘鲁等国相继建立了乙醇水解生产乙烯的工厂。虽然石油烃热降解制乙烯的过程已完全成为乙烯的全部来源,但乙醇水解制乙烯的研究并未退出。

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2004年,中国大型17000吨/年生物乙烯装置在安徽丰源集团成功投产,中石化旗下的四川维尼纶厂也有年产9000吨生物乙烯的工业装置。与石油路线乙烯相比,生物乙烯纯度较低,分离精制成本较低,投资少,建设周期短,收益较慢,是资源所不允许的。因此,在石油资源快速短缺的时代,生物乙烯最终将与石油乙烯竞争成为一条可持续的绿色化学路线。

胡彦燕告诉记者,发展生物乙烯在技术上不现实,在经济上具有竞争力,但大规模生产中的一些关键技术问题需要解决,主要是低成本乙醇生产技术、乙醇水解和乙烯分解催化剂技术、工艺耦合集成技术,以进一步降低生产成本。低成本乙醇生产技术目前,约80%的乙醇由淀粉粒制成,约20%的乙醇由木质纤维素制成。谷物淀粉原料的价格更高,这降低了乙醇的生产成本。因此,自由选择低成本的原料路线是降低乙醇生产成本、增强市场竞争力的关键。

利用秸秆木质纤维素生产乙醇是世界公认的技术难题,但也是最有前途的技术之一。我国迫切需要建立以木质纤维素为原料的低水平中试规模乙醇生产基地,重点开展原料预处理、生物降解、可烤糖利用和秸秆木质纤维素综合利用的研究。

乙醇水解制乙烯催化剂技术据介绍,氧化铝催化剂目前在工业上处于成熟阶段,但其对反应条件的排斥苛刻,反应温度低,乙醇原料浓度低,导致整体能耗低。因此,研发需要在较低温度下将低浓度乙醇低选择性、低转化率转化为乙烯的长寿命催化剂,已成为生物质转化为乙醇中间体乙烯的关键。虽然多元酸催化剂的活性较低,但其寿命和热稳定性的问题无法解决,这使得它可以工业化应用。沸石分子筛催化剂的水热稳定性和寿命有待进一步提高,对焙烧乙醇杂质的耐受性有待进一步研究。

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集成过程耦合工艺目前国内现有的乙醇水解乙烯装置都是建在燃料乙醇后续生产线上,工艺路线陈旧,能耗太低。为了增强生物乙烯的市场竞争力,有必要充分考虑生物乙烯的特点,将生物质烘焙生产乙醇和乙醇水解生产乙烯两个过程有机结合起来。

应系统地考虑生物质路线生产乙烯的生产过程,并在能耗、催化效率和催化剂等因素之间寻找不良平衡点 据报道,中国高度重视生物乙烯的生物炼制技术,科技部启动了国家“863”计划中的“生物化学品生物炼制技术”项目。国内很多大学、研究所、重点企业积极开展联合研究,解决生物乙烯产业化中不存在的关键技术问题。

经过多年的研究,胡彦燕课题组在燃料乙醇的中试和产业化项目上没有很好的基础,在生物乙醇水解制乙烯专用催化剂上取得了成果。同时,在乙醇烘焙、乙烯工业、化工工艺设计和工艺优化等领域积累了丰富的实践经验。胡彦燕回应称,他们的目标是完成一个具有中国特色、以低成本可再生资源为原料的节能洗手2万吨/年生物乙烯工业生产示范装置。


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