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山西煤化所钴基固定床费托合成化学品技术

一、项目名称:钴基固定床费托合成化学品技术

二、项目简介

中国科学院山西煤炭化学研究所钴基固定床费托合成化学品技术以自主开发的新型钴基催化剂和高效结构固定床应器为核心,在实现高效催化合成气转化的同时,解决了传统固定床费托合成中传质传热强化问题,最终有效提升整个过程效率与经济性。其中,催化剂具有低甲烷选择性、高直链饱和重质烃选择性以及高稳定性等特点。该型催化剂经国外能源公司评测,性能优于现有商业催化剂,实验室稳定性测试超过25000 h。新型结构固定床反应器利用反应负荷和温度、物料浓度的再平衡,成功解决固定床反应器传质短板和换热缺陷,大幅提高单台反应器产能。经过长期发展,中国科学院山西煤炭化学研究所现已形成了涵盖自主知识产权的钴基工业催化剂生产技术、催化剂预处理技术、新型高效固定床反应器和产品方案等在内的完整的技术与知识产权体系。

在此基础上,山西煤化所与潞安集团合作,于2008年开始进行万吨级钴基合成油工业侧线试验,获得以高端蜡产品为主及润滑油基础油、溶剂油等高附加值化学产品,充分验证了钴基费托合成工程放大过程中包括催化剂、反应器与工艺等在内的若干关键技术。201011月,中科院高技术局组织专家鉴定,该技术达到国际领先水平。2014年,基于双方对钴基固定床费托合成高附加值化学品技术的良好预期,中科院山西煤炭化学研究所与山西潞安集团共同启动5-10万吨/年工业示范工作,并已顺利投产。

三、技术指标

500-1000h-1200-2502.0-3.0MPa

实现:CO转化率≥90%CH4 ≤10%,C2-C5 ≤8%,C6-C18 30-40%C19+ 40-52%

四、产品应用领域及市场前景

所得合成产物主要是直链饱和烷烃(95%),端烯烃或甲基异构烃等副产物总的量不到5%,不含芳烃、硫、氮及重金属。从合成烃产物分布看,除甲烷和LPG外,C4-C11是优质的乙烯料,C12-C18等直链烷烃是重要的单烷烃溶剂油来源,而C19-C30是优质润滑油基础油原料,C30+是硬蜡产品。

上述产品均为高附加值产品。以蜡产和润滑油基础油产品为例。在蜡产品方面,我国虽然是产蜡大国,但主要产品熔点低、杂质含量高。费托蜡基本达到80#微晶蜡或更高的标准,国内市场供不应求,是具有较好经济效益的产品之一。在润滑油基础油方面,随着国民经济的持续发展,尤其在汽车工业的带动下,我国润滑油消费继续保持高速增长。2010年数据显示,当年润滑油消费总量达到655万吨,2010年国内基础油进口依赖度已经达到34%。钴基费托合成的重质烃产品经异构转化可以获得高于III类、接近PAO类润滑油基础油,而其生产成本仅为PAO类油的1/3。目前依据API润滑油基础油分类和价格走势,以此路线生产的润滑油基础油价格可以达到15,000/吨以上,市场需求量以10%的速度递增,预计市场容量在百万吨级以上。

五、主要设备及投资

主要设备单元:

序号

单元名称

主要功能

备注

1

合成气生产装置

天然气/煤炭及其它含碳资源转化为洁净的合成气

必须

2

合成装置

由合成气合成产品,包括压缩机、反应器、物料收集系统

必须,包含反应气体压缩和物料收集系统

3

蜡减压蒸馏装置

生产合格F-T硬蜡

选配

4

加氢装置

将油品加氢

选配

5

油品蒸馏装置

按产品流程切割馏份油

选配

6

尾气分离装置

将合成尾气中各组分分离

选配

7

油品精制装置

将各种馏分油精制加工

选配

预计投资:

1)低效甲醇厂改造:本技术总体工艺简捷,可适用于现有中小规模(5~30万吨/年)甲醇生产装置改造,利用现有的合成气生产装置产出的合格净煤气生产以润滑油基础又和费托蜡为主的高附加值产品。原有甲醇装置中,反应塔、换热器等诸多装置可再次利用,在此条件下:10万吨/年(对应30万吨/年甲醇厂),3~4亿元/人民币。

2)煤基钴基固定床费托合成(完全兴建):10万吨/年,12~15亿元人民币(含煤气化)。

六、合作形式

技术许可