2021年第12期
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化工信息简报
中石油吉林化工工程有限公司
china petroleum jilin chemical engineering co., ltd
主编：于春梅 编辑：孙陆晶
目录
项目信息
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中石化推进洛阳、岳阳乙烯项目
金发科技控股宝来新材料
东方雨虹拟建VAE乳液、VAEP胶粉项目
利华益维远募资苯酚丙酮装置
宁夏希贝建设碳酸二甲酯项目
东华科技新签碳纤维及配套原丝项目工程设计
华鲁恒升拟建PBAT、BDO项目
热点聚焦
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碳中和背景下的化工行业十大发展趋势
在建最大煤化工项目停工
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乙烯生产新技术研究进展
技术进展
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中石化60万吨/年丙烷脱氢制丙烯工艺包通过审查
茂名石化聚烯烃弹性体中试项目开工
PHA国产化技术取得突破性进展
专业前沿技术
热点聚焦
2021年第12期
碳中和背景下的化工行业十大发展趋势
碳中和是中国化工行业中未来确定性的发展趋势， 在碳达峰及碳中和的“双碳”发展趋势下，中国化工行业发展将会出现怎样的细微变化？
01 在碳中和大趋势下， 中国能源结构、 产业结构、 消费结构将会发生重大区域性结构转变。
首先， 为了实现碳中和， 中国在未来 30 年内将会始终坚持清洁能源、绿色能源的发展思路， 其中太阳能将会是能源行业的主要能源结构， 其次是风能、潮汐能等清洁能源。另外，氢能及其他能源结构将会成为辅助，而化石能源消费占比将会逐渐降低， 直至与清洁能源的平衡予以实现碳中和大趋势。
其次，在双碳趋势下，能源制造业属性占比逐渐提升，清洁设备、环保及回收产业将会长期受到市场青睐， 产业影响比重将会快速提升。 而新能源汽车制造有望继续替代传统燃油机车， 从能源消费市场驱动碳中和的实现。最后，中国的能源供给中心，有望从目前的西部及中部地区，如山西、陕西、内蒙古等地区，逐渐转向西南及华东地区，这主要来自能源消费结构从煤炭转向清洁能源的转变。 中国能源结构转型驱动力来自对新能源的消费驱动， 而对传统能源消费的降低与新能源的消费增长， 所以在未来短期内将迎来能源结构转变带来的阵痛。
02 “双碳”趋势下的化工行业碳交易和谈贸易， 将会带来新的贸易体系。
2016 年国务院发布的 《“十三五”控制温室气体排放工作方案》 中明确建设和运行全国碳排放权交易市场，主要措施有三点：1）建立全国碳排放权交易制度；2）启动运行全国碳排放权交易市场；3）强化全国碳排放权交易基础支撑能力。
03 大规模、长期性储能，有望驱动化工新材料产业升级
根据碳中和总体趋势， 中国新能源行业的发展本质的清洁可再生能源的发展，其中光伏能源、风能具有最大的发展契合度，光伏能源、风能的本质，在于电能传输、储能和新能源汽车的产业链一体化模式，所以，储能有望是未来重要的发展方向。
储能主要是指电能的储存， 主要是电池储能、 电感器储能、 电容器储能等方式， 其中电池储能是目前重要的应用方向。 电池储能如铅酸电池储能、镍氢电池储能，锂离子电池储能等，这些电池的背后，是对中国化工新材料的重要应用体现。
另外，随着中国化工新材料的发展，新型的储能电池也在快速发展，如 sp2 杂化碳质储能电池、石墨烯电池等，都将是未来的重要方向。
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目前关于储能电池行业中重要新材料应用方向， 如： 硅碳复合负极材料、钛酸锂、石墨烯、碳纳米管、富锂锰基正极材料、动力型镍钴锰酸锂材料、 涂覆隔膜、陶瓷氧化铝、 高电压电解液、 水性粘结剂等。 这些材料，有望成为未来储能电池的重要升级方向， 也驱动化工产业在新材料领域的发展方向。
04 化工装置节能改造将会是长期趋势
在碳中和大趋势下， 中国化工装置生产的节能改造， 有望助力中国化 工企业降低碳排放， 实现化工行业的碳中和。 化工装置的节能改造，主要 体现在对传统工业系统的节能改造、 高耗能通用设备的改造、 余热余压高效利用回收改造、碳封存与捕捉的应用改造，这些化工装置的节能改造， 将会为实现碳中和贡献巨大的力量。
我国化工装置的节能改造， 主要体现的以下方向： 一方面是对化工重
点行业的系统性改造， 如石化行业实行炼化能量系统优化、 烯烃原料的轻质化、 先进煤气化、 硝酸生产技术的升级提升等。 二方面是对化工行业高耗能设备的改造， 如电机系统实施的永磁同步伺服电机、 高压变频调速等技术改造和装置替换。 在配电变压器系统中实施非晶合金变压器、 有载调容调压等技术改造， 并且推广应用新型电子器件等信息技术。 三方面是对化工装置中的余热高压回收技术升级， 自备电厂实施烟气系统余热回收利用、 超临界混合工质高参数一体化循环发电等技术改造等。 四方面是在化工装置中实施碳捕捉、 碳利用和碳封存技术， 加强化工行业中二氧化碳在石油开采、塑料制品加工等领域的应用。
05 超高压输电将会驱动化工新材料升级
中国新能源的总体发展趋势， 将会是产业链一体化的发展模式， 其中超高压输电， 是中国新能源发展的关键环节， 承载着中国电力的长距离运输， 以及新能源的应用。 在超高压输电环节中， 对电力传输损失的降低和效率的提升， 是超高压输电的重要研究方向， 这主要来自在超高压输电环境中对新材料的利用。
到 2035 年，中国特高压线路将会实现“全国覆盖”，中国的特高压线
路如同毛细血管一样遍布中国， 届时中国将会是一个以新能源为主要能源消耗的中国。 特高压的发展，必然会驱动高压输电线路的需求， 其中对化工新材料的需求也将同步增加。 特高压输电线路对新材料的需求， 如 XLPE等产品，也将迎来爆发式增长。
06 高耗能行业的新一轮供给侧结构性改革
在碳中和背景下， 相关高耗能的化工行业将会面临一次深度的供给侧
结构性改革， 产能在短期触及最高峰后， 经过碳中和趋势影响， 有望带来产能的整合。 根据行业人士相关经验， 可能出现碳中和趋势下的供给侧结构性改革的化工行业， 可能会有煤制乙二醇、 煤制甲醇、 合成氨、 工业硅、电石、 烧碱、 黄磷、 MTO、纯碱。这些行业属于高能耗、 高耗电的行业。伴随着各省市分地区的碳中和政策落地， 有望为相对具有发展优势的化工行业带来长达数十年的发展驱动。
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能会有煤制乙二醇、 煤制甲醇、 合成氨、 工业硅、电石、 烧碱、 黄磷、 MTO、纯碱。这些行业属于高能耗、 高耗电的行业。伴随着各省市分地区的碳中和政策落地， 有望为相对具有发展优势的化工行业带来长达数十年的发展驱动。
07 低碳新材料、可降解材料将会长期受益
对于未来化工新材料的行业发展驱动， 归于两个驱动逻辑， 一个是双碳政策驱动的消费需求增长， 另一个是低碳和可降解材料的政策驱动增长。其中低碳和可降解材料将会受到政策驱动呈现爆发式增长， 从未来拟在建的 PLA 和 PBAT 产业规模高速增长可以看到此趋势的发生。
这里所说的低碳及可降解材料， 如 PLA、 PBAT、 生物基长链二元酸、生物基聚酰胺等材料， 未来有望出现几十年的蓬勃发展期。 另外， 关于新能源消费驱动带来的新材料需求，如光伏级 EVA、玻纤增强改性、光伏风电涂料等，将会受到大趋势带来的消费驱动增长。
08 煤化工行业将会开启高效化、低碳化进程
众所周知， 煤化工行业是碳中和大趋势下的重点关注行业， 也是未来重点的改造、升级产业。未来的煤化工行业，将会是高效化煤炭转化、低碳化生产运行行业，其中煤改气是重要的发展方向。
关于煤化工行业的碳中和发展趋势， 可以有以下几个发展建议， 其一是太阳能发电后电解制氢， 可以煤化工行业中对氢的需求， 如煤制气、 煤制烯烃、 煤制甲醇等， 可以降低氢气采集成本及降低制氢过程中的碳排放。其二是提升煤气化工艺， 增强碳转化率， 降低煤炭单耗是煤化工行业技术研究的重要方向。 如采用先进的气流床煤气化工艺， 对煤炭品质要求更低，碳转化率更高。 在碳中和大趋势下，对于煤化工行业的转变， 将会是化工行业中重点转变方向，也将是改革较为深入的产业。
09 电力行业脱碳为煤化工提供更为丰富的原料
我国电力行业是各行业碳排放的首位， 所以对电力行业的脱碳是降低
碳排放的重要改革方向。 关于电力行业脱碳， 其中重要的方向是光伏发电、风力发电及其他低碳发电模式。
在电力行业不断降低对煤炭的依赖同时， 煤炭在其他行业的供给应用预期将会大幅增长， 从而在长线形成对煤炭价值的下降。 这将有利于以煤炭为原料的煤化工行业生产， 降低煤化工生产成本， 驱动煤化工生产的竞争力提升。
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10 海运贸易脱碳迫在眉睫，利好 LNG
2020 年全球海运贸易量达到 114.7 亿吨， 其中煤炭贸易量超过 8 亿吨，原油贸易量超过 20 亿吨， 成品油贸易量超过 10 亿吨， LNG 贸易量超过 3亿吨，能源类合计贸易量超过 40 亿吨。
根据海运贸易量变化趋势下， 煤炭、原油、 成品油贸易量在全球海运市场呈现逐渐下降的趋势， 这与全球化碳中和带来的对能源结构转变存在直接的影响。 因 LNG 的低碳能源属性， 全球对 LNG 的消费将会逐渐增多，从而驱动了全球贸易量的增长。 这一趋势将会在未来数十年全球海运能源贸易结构中持续存在。（2021.08.02）
在建最大煤化工项目停工
7 月 2 日，由陕煤集团榆林化学有限责任公司（以下简称“陕煤榆林
化学” ） 负责建设和运营的全球最大在建煤化工项目——陕煤榆林化学煤炭分质利用制化工新材料示范工程，宣布临时停工。
据了解， 陕煤榆林化学成立于 2017 年 12 月，为陕煤集团全资子公司。 该项目位于榆林市榆神工业区清水工业园， 是目前全球在建的最大的煤化工项目，项目总占地约 13 平方公里，年转化煤炭超过 2000 多万吨，计划总投资 1262 亿元。
项目主要通过煤热解、 气化等系列深加工技术的系统集成， 生产包括聚烯烃、聚酯、聚碳、聚苯乙烯、丙烯酸酯等在内的各类产品 590 万吨/年，共包括 27 个工艺装置及配套的公用工程，主要包括 1500 万吨/年煤炭中低温热解、 560 万吨/年甲醇、 180 万吨/年乙二醇、 200 万吨/年烯烃及以此为中间原料的下游产品。
目前，停工原因及复工时间尚不明确。（2021.07.03）
项目信息
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金发科技控股宝来新材料
7月25日，金发科技公告，公司拟与宝来集团、盘锦鑫海及宝来新材料签署 《金发科技股份有限公司与辽宁宝来企业集团有限公司与盘锦鑫海建设工程有限公司关于辽宁宝来新材料有限公司之受让认缴出资权及增资协议》， 宝来集团拟将其认缴注册资本中未实缴的 14.10 亿元部分 （占宝来新材料注册资本的 43.9252%） 转让给金发科技。 金发科技同意受让，并在受让后依法按约向宝来新材料缴纳出资。盘锦鑫海放弃优先购买权。同时， 金发科技同意按照本协议约定的条款和条件向宝来新材料增资 4.70亿元， 宝来集团和盘锦鑫海放弃增资优先认购权。 增资后， 宝来新材料注册资本由 32.10 亿元增加至 36.80 亿元， 金发科技持有宝来新材料 51.09%的股份。（2021.07.25）
中石化推进洛阳、岳阳乙烯项目
8月2日，中石化洛阳石化百万吨乙烯项目可研报告“一站式”论证会
在京召开。中石化洛阳工程有限公司就其承担的 220 万吨/年加氢裂化装置和 40 万吨/年乙烷回收装置可研进行汇报。
中石化岳阳石化正在布局 1500 万吨/年炼油及 150 万吨/年乙烯的炼油化工一体化项目。7 月 19 日岳阳市委书记王一鸥率队赴北京，就该项目与国家发改委产业发展司、 中石化集团总部进行交流， 积极推进岳阳石化炼油化工一体化项目的落地。（2021.08.02）
东方雨虹拟建 VAE 乳液、VAEP 胶粉项目
7月10日，北京东方雨虹防水技术股份有限公司与江苏扬州化学工
业园区签订《投资协议书》，协议约定东方雨虹拟投资 25 亿元在江苏扬州化学工业园区投资建设 40 万吨/年乙烯-醋酸乙烯共聚物胶粘剂(以下简称“VAE 乳液”)、10 万吨/年乙烯-醋酸乙烯共聚物可再分散性乳胶粉(以下简称“VAEP 胶粉”)等项目。
项目分两期建设，其中，一期拟建设 12 万吨/年 VAE 乳液、5 万吨/
年 VAEP 胶粉项目；二期拟建设 28 万吨/年 VAE 乳液、5 万吨/年 VAEP胶粉项目，将于 2025 年 10 月前完成建设。（2021.07.12）
项目信息
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利华益维远募资苯酚丙酮装置
7月16日， 利华益维远化学股份有限公司募集资金 187,855 万元， 投资建设 “35 万吨/年苯酚、丙酮、异丙醇联合项目”和“10 万吨/年高纯碳酸二甲酯项目”。 （2021.07.16）
华鲁恒升拟建 PBAT、BDO 项目
7月28日，华鲁恒升拟投资 44 亿元，建设 12 万吨/年 PBAT 可降解
塑料和 18 万吨/年 BDO 项目。 今年 2 月华鲁恒升建成 16.7 万吨/年己二酸项目并达产，使公司的己二酸生产能力达到 34 万吨/年。项目建设地点在山东省德州运河恒升化工产业园区。(2021.07.28)
宁夏希贝建设碳酸二甲酯项目
宁夏希贝化工有限公司在宁夏宁东国家能源化工园区投资建设“三大化工能源”及其配套项目。项目总投资 8 亿元，规划 5 万吨/年二甲醚燃油清洁剂装置（并配套建设 16 万吨/年甲醛、 13 万吨甲缩醛装置）； 2 万吨/年乙酰丙酮钙 （并配套建设 1.2 万吨/年乙酰丙酮、 2 万吨/年醋酸酐、 2 万吨/年醋酸酯装置）；4 万吨/年碳酸二甲酯装置。（2021.08.03）
东华科技新签碳纤维及配套原丝项目工程设计
6月28日，中复神鹰碳纤维西宁有限公司 14000 吨/年高性能碳纤维
及配套原丝项目设计合同签约仪式暨项目开工会在东华科技顺利召开。（2021.06.29）
技术进展
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茂名石化聚烯烃弹性体中试项目开工
7月8日，炼化工程集团承建的茂名石化聚烯烃弹性体（POE）项目中试装置开工建设，计划 2022 年 1 月中交。
聚烯烃弹性体（POE）中试项目采用北京化工研究院技术，填补了国内聚烯烃弹性体生产技术的空白， 建成投用后将为下一步茂名石化 5 万吨/年和天津石化 10 万吨/年工业化装置提供基础数据。
中石化 60 万吨/年丙烷脱氢制丙烯工艺包通过审查
近日，由洛阳工程公司与石科院联合开发的 60 万吨/年移动床丙烷脱氢制丙烯工艺包通过了集团公司组织的审查。该工艺采用的石科院PST-100 催化剂。
PHA 国产化技术取得突破性进展
2021年6月，微构工场完成 200 吨发酵罐的 PHA 开放生产，并在 7月利用得到的 PHA 成功制成纤维纺。 200 吨发酵罐的 PHA 合成中试实验，标志着微构工场在生物合成塑料的道路上， 迈出了重要的一步。 聚羟基脂肪酸酯（PHA）是微生物利用可再生的葡萄糖、 脂肪酸等为底物合成的一大类天然高分子材料， PHA 最大的特点是几乎在任何环境 （堆肥、 土壤、海水） 中都可以被微生物分解,可望成为一种环境友好型高分子材料, 为解决“白色污染”带来希望。
专业前沿技术
2021年第12期
乙烯生产新技术研究进展
乙烯工业是石化产业的重要组成部分， 2018 年， 中国乙烯产量为 24.05Mt，当量消费量约为 47.20 Mt，当量自给率仅约为 50.9%，预计 2025 年乙烯当量自给率将上升到 70%左右。
目前， 国内主要依赖管式炉蒸汽裂解技术生产乙烯， 蒸汽裂解工艺制乙烯的产量约占乙烯总产能的 80%， 是国内乙烯生产的主流工艺。 但是该技术受原料结构不合理和过程能耗高等条件限制。MTO 技术作为国内乙烯生产的重要补充技术已取得了很大进步， 占乙烯总产能的 17%左右， 但是随着环保要求的提高，加上低油价以及技术本身乙烯/丙烯比低等因素，该技术的发展受到影响。 近年来， 研究人员在廉价原料利用、 催化剂创新、低能耗短流程工艺开发等多个方面开展了大量工作， 探索了多种乙烯生产新技术并取得了有效进展。
1.甲烷氧化偶联制乙烯
1982 年， Keller 等提出的甲烷氧化偶联制乙烯(OCM)技术引起广泛关注。OCM 反应式为 CH4+O2 C2H6+C2H4+COx(x=1,2)+H2O+H2。该过程是高温(>600 ) ℃ 、强放热(>293 kJ/mol)过程，产物以乙烯为主，并副产 H2，C2H6，CO，CO2 等。
OCM 催化剂是影响甲烷转化率和乙烯选择性的重要因素，是 OCM技术能否商业应用的关键。国内外研究发现，NaWMnO/SiO2 类、ABO3钙钛矿型复合氧化物、Li/MgO 类和稀土氧化物类催化剂表现出较好的反应性能。NaWMnO/SiO2 类催化剂因具有较高的稳定性、转化率和选择性而成为 OCM 催化剂的引领者，其 C2 单程收率在 25%左右。中国科学院兰州化学物理研究所(兰化所)研制的 NaWMnO/SiO2 类催化剂具有良好的应用前景；钙钛矿型复合氧化物催化剂的 C2 收率可达 20%以上，这是由于该催化剂采用碱土金属取代了过渡金属， 增加了氧空位， 从而提高了催化剂的活性和选择性； Li/MgO 类催化剂结构简单， 其碱金属助剂易流失、
稳定性较差，C2 单程收率一般在 20%左右；稀土氧化物类催化剂反应温 度较低(600～800 ℃)，C2 收率最高为 15%左右。Siluria 公司开发的纳米线稀土氧化物催化剂已应用于工业示范装置。该技术反应条件温和(反应温度 500～700 ℃)，比传统蒸汽裂解法反应温度低 200～300 ℃。
专业前沿技术
2021年第12期
OCM 工艺是一种强放热过程，反应器和工艺过程的研究开发也是其商业应用的关键。 固定床反应器由于结构简单、 工业放大容易而首先被关注。Siluria 公司采用轴向绝热式固定床反应器，甲烷转化为 C2 的过程发生在第一反应器中， 其释放的反应热可用于第二反应器中乙烷的裂解过程。2015 年 4 月年产 365 t 乙烯的固定床 OCM 试验装置在得克萨斯州建成并正常运行。由于 OCM 反应温度高、放热量大，在固定床反应器工艺中原料的高温加热、 反应过程中的大量取热势必会造成投资大、 操作费用高等问题。 兰化所进行了流化床 OCM 工艺研究， 在反应温度为 875 ℃、 甲烷体积空速为 7000 h-1， 原料中 O2 体积分数为 15.1%时， C2 烃收率为 19.4%，选择性为 75.7%。 在 450h 的运行过程中， C2 烃的收率和选择性均较稳定。流化床技术具有床内温度和浓度均匀、 传热系数高、 取热过程方便等特点， 特别适用于强放热反应过程的等温操作，在 OCM 过程中有非常好的应用前景。
2.乙烷氧化脱氢制乙烯
在烷烃原料中， 乙烷由于其组成、 结构和化学性质的相似性， 最适合
生产乙烯。 乙烷在炼化企业干气资源中较丰富， 但通常作为燃料使用， 造成极大的资源浪费。
乙烷氧化脱氢(ODH)制乙烯的核心思想是通过化学方法将乙烷脱氢
过程生成的氢气从反应区移去，以促进乙烯的生成。乙烷直接氧化脱氢(O2-ODH)、乙烷二氧化碳氧化脱氢(CO2-ODH)和乙烷化学链氧化脱氢(CL-ODH)是目前的研究热点。
2.1 乙烷直接氧化脱氢制乙烯
在乙烷直接氧化脱氢制乙烯(O2-ODH)过程中，乙烷在催化剂作用下被氧气部分氧化为乙烯和水，其反应过程为 C2H6+O2 C2H4+H2O。
目前用于该过程的催化剂研究较多的主要有两类， 包括铂基催化剂和混合金属氧化物催化剂(由钼、钒、碲和铌组成)。在铂基催化剂作用下，碳氢化合物和氧反应放出热量，同时引发选择性气相 ODH 反应。混合金属氧化物催化剂在 600～650 时具有高达 65%的乙烷转化率和较高乙烯选择性，而在比较低的反应温度(360℃)下可获得 90%以上的乙烯选择性。
与传统的乙烷蒸汽裂解工艺相比，乙烷 O2-ODH 过程由于是放热反应以及较低的操作温度预计可节能 30%以上。 然而， 该技术的应用也面临许多挑战。 一方面， COx 和焦炭等副产物的形成比乙烯的形成更具有热力学优势，这对催化剂的选择性提出了较大挑战；另一方面， 乙烷 O2-ODH反应过程需要大量惰性气体稀释以使反应混合物远离易燃区， 增加了安全风险并大幅提高了设备投资和操作费用。
专业前沿技术
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2.2 乙烷二氧化碳氧化脱氢制乙烯
乙烷二氧化碳氧化脱氢制乙烯(CO2-ODH)过程采用低成本弱氧化剂代替氧气， 既可以避免燃烧有价值的碳氢化合物， 也无需大量惰性气体的稀释。另外，CO2-ODH 过程利用了二氧化碳，在经济和环境方面具有很大吸引力。
乙烷 CO2-ODH 反应温度一般为 550～850 ℃，乙烷在催化剂作用下发生脱氢反应生成乙烯和氢气，氢气与 CO2 发生逆水煤气变换(RWGS)反应， 从而促进乙烯的生成。 反应过程包括 C2H6→C2H4+H2 和 CO2+H2→H2O+CO。与 O2-ODH 相比，CO2-ODH 是一种比较新的方法，高活性催化剂仍在研究中。 Cr2O3 基催化剂是最有效的乙烷 CO2-ODH 催化剂，目前正在研究其载体效应和掺杂效应。 除金属氧化物基催化剂外， 碳化钼和双金属催化剂也曾见报道。
虽然 CO2-ODH 利用了 CO2 并避免了大量惰性气体的使用，但是该工艺也面临着实际的挑战。一方面，由于 RWGS 反应平衡的限制，CO2转化率通常较低(<50%)， 并且该过程生成的大量 CO 会导致下游分离成本增加；另一方面，由于 CO2-ODH 具有高吸热性，故运营费用增加。
2.3 乙烷化学链氧化脱氢制乙烯
乙烷化学链氧化脱氢制乙烯(CL-ODH)过程利用金属氧化物基载氧体(也称为氧化还原催化剂)的晶格氧来促进乙烷转化。 乙烷 CL-ODH 总反应与常规乙烷 ODH 相同，但由于其反应过程不需要氧气和惰性气体稀释，极大地改善了反应过程的安全环境，并降低了工艺过程投资和操作费用。
乙烷 CL-ODH 过程由两个步骤循环组成：首先，乙烷在氧化还原催化剂作用下转化为乙烯和水， 同时金属氧化物被还原； 然后， 通入空气将金属氧化物氧化，释放热量并完成氧化还原循环过程。Haribal 等模拟结果表明， 若乙烷热裂解制乙烯过程生成的氢气中有 70%以上发生原位氧化反应，可以保证乙烷 CL-ODH 循环中吸热和放热反应之间的热量平衡，采用CL-ODH 预计能减少 82%的能源消耗和二氧化碳排放。 氢的原位氧化还可以使气体产品的体积流率降低约 40%， 显著降低了压缩和分离负荷。 尽管模拟结果表明 CL-ODH 具有潜在优势，但 CL-ODH 的关键在于氧化还原催化剂需具有良好的活性、选择性和稳定性。
氧化还原催化剂可以通过两种途径促进 ODH 反应。其一是乙烷热裂
解及原位选择性氢燃烧：在热裂解温度(>750℃)和循环氧化还原模式下， 催化剂选择性的用于氢燃烧， 该过程包括 C2H6→C2H4+H2， H2+MeOx→H2O+MeOx-1 和 2MeOx-1+O2→2MeOx。Dudek 等开发的Na2WO4/CaMnO3 催化剂在 850 ℃，
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50 个氧化还原循环中表现出稳定的催化性能(89%的 H2 转化率和 88%的选择性)。 Yusuf S 等在 850 ℃考察了以 Na2WO4 为促进剂的锰镁和锰硅混合氧化物，其乙烯收率高达 68%，CO2 选择性低至 1.9%，氢原位燃烧选择性也很高。Na2WO4 在氧化物表面形成熔融层抑制了 C-H 键的活化，降低了 CO2 选择性。其二是一步催化乙烷转化为乙烯和水，由于不需要乙烷的热裂解，反应温度通常较低(<700 ℃)。该过程包括 C2H6+MeOx→C2H4+H2O+MeOx-1 和2MeOx-1+O2→ 2MeOx。 Elbadawi A H 等在循环流化床反应器中考察了一系列 VOx-MoOx/γ-Al2O3 催化剂，在 500～650 ℃的温度范围内经过
多次反应-再生循环后仍可获得 55%～85%乙烯选择性，但乙烷转化率比较低(7%～28%)。Khadzhiev S N 等测试了一系列负载在γ-Al2O3 上的VOx 和 MoOx 催化剂， 结果发现 MoOx/Al2O3 催化剂乙烷转化率为 66.5%，乙烯选择性为 94.5%。Gao 等考察了以碱金属为促进剂的 LaxSr2-xFeO4-δ(LSF)氧化还原催化剂，其乙烷转化率为 61%时乙烯选择性达到 90%， 而未加促进剂的 LSF 更利于乙烷非选择性转化为 CO2 和 H2O。
3.合成气直接生产乙烯
合成气生产甲醇， 再由甲醇制烯烃(MTO)生产乙烯的技术已经成功应用， 但是通过合成气直接生产乙烯的研究从来就没有停止过。 关于合成气直接生产烯烃的研究方向主要有两种， 分别采用了费托合成催化剂和氧化物/分子筛复合催化剂。
合成气通过费托反应直接制低碳烯烃受反应机理限制， 低碳烯烃选择性较低。 催化剂的改性和优化是提高低碳烯烃选择性的传统思路， 另外还可以通过工艺条件优化和工艺过程创新来实现。 孙予罕等制备了 Mn-Co2C催化剂，在 250 ℃，0.1～0.5 MPa 的条件下可获得最高 60%的低碳烯烃选择性和低至 5%的甲烷选择性， 烯/烷比大于 30， 较温和的反应条件有利于抑制甲烷生成并延长催化剂寿命， 具有良好的工业应用前景。 上海兖矿能源科技研发有限公司 100 kt/a 高温费托合成工业示范装置的产物分布中C2～C4 烯烃选择性 20%～25%，总烯烃选择性 53%～60%，C4 以上 α-烯烃选择性 28%～30%， 如果进一步提高产物中总烯烃和含氧有机物等高附加值产物的选择性， 并抑制烷烃和芳烃的生成， 则会更具有推广应用价
值。中国专利公开了一种 Fe 系催化剂 Fe100MnaCrbMgcAldKeOx 用于合成气直接制烯烃，特别是联产低碳烯烃和高碳 α-烯烃，CO 的转化率可达81%以上， 最高超过 95%， 总烯烃选择性高于 74%， 最高可达 83%， 其中，C2～C4 烯烃可达 40%以上， 最高可超过47%。
专业前沿技术
2021年第12期
中国专利通过冷凝和气液分离，将合成气直接制烯烃的 C5(含 C5)以上产品分离出进行催化裂解， CO 转化率达到 90%以上，低碳烯烃选择性 50%以上，最高可达 75%，还可以获得 10%～20%高芳烃汽油。
中国科学院大连化学物理研究所提出了氧化物/分子筛复合催化剂的
新思路，在该过程中，CO 和 H2 在氧化物的作用下生成中间产物甲醇， 甲醇在分子筛作用下发生 C—C 偶联反应生成烯烃。科研人员开发的ZnCrOx/SAPO-34 复合催化剂在 400℃,2.5 MPa,H2/CO=1.5 条件下，可以获得 17%的 CO 转化率和高达 80%的低碳烯烃选择性。 目前， 世界上首套基于该催化剂的工业中试装置在陕西榆林建成， CO 单程转化率超过 50%， 低碳烯烃选择性高于 75%。 由于氧化物上合成气生成甲醇的反应速率较低，而分子筛上过量的酸性位又会导致烯烃发生二次反应生成烷烃， 从而降低烯烃选择性。 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院精准控制合成了低硅 AlPO-18 分子筛， 并以此为基础开发了 ZnCrOx/AlPO-18 复合催化剂， 该催化剂可实现高于 25%的 CO 转化率和高于 86%的低碳烯烃选择性， 并且在 CO 转化率较高(>45%)时仍可以保持 80%以上的低碳烯烃选择性。 低硅 AlPO-18 分子筛是实现高烯烃选择性的关键， 这是因为该分子筛上的氢转移过程较弱，可以大幅降低烷烃选择性。
4 总结和展望
目前， 国内的乙烯供需当量缺口依然很大， 可持续、 经济地生产乙烯既是一个紧迫的挑战， 也是一个令人兴奋的机遇。 蒸汽裂解生产乙烯仍然是国内乙烯供应的主体， 装置规模大型化、 集约化是蒸汽裂解生产乙烯技术的发展趋势。 新型煤化工制乙烯技术发展迅猛， 是满足我国乙烯产能的重要补充， 而产业链投资大、装置运行能耗高、 环保治理难是影响其发展的重要因素。
OCM 技术多年来在催化剂研制、 工艺研究和工程开发(含反应器开发)方面取得很大进步， 并已建成工业示范装置。 如果利用现有乙烯生产装置或回收设备进行改造其优势更加突出。鉴于 OCM 过程的强放热特点，开发流化床技术在节省建设投资和操作费用方面更有发展前景。
氧化脱氢生产乙烯也是弥补局部乙烯短缺的有效措施。无论是O2-ODH 还是 CL-ODH 生产乙烯都存在乙烷转化率低和乙烯选择性低的不足，离工业应用还有较大差距。利用连续反应-再生循环流化床的乙烷CL-ODH 工艺具有催化剂价格低廉、 过程自热连续运行、 打破烷烃脱氢热力学平衡的特点， 能够大幅提高烯烃收率， 并且工艺流程短，节省了投资和操作费用，具有较好的发展前景。
专业前沿技术
2021年第12期
利用复合催化剂由合成气直接生产烯烃已完成了中型试验， 取得了明显效果。如何更好地平衡复合催化剂反应性能和工艺操作条件还需要进一步深入研究开发，同时高效反应器和工程配套技术的研究开发也是其实现工业应用的关键。 高温费托合成也是合成气生产低碳烯烃的手段之一， 但是为了最大量生产低碳烯烃而牺牲 α-烯烃等高价值化学品收率并增加甲烷等低价值产品产率是不经济的。
目前研发的乙烯生产新技术都有其独特优势，但也面临一些挑战。相信在催化科学与工程、 过程强化等重大进展的基础上， 乙烯生产新技术的前景还是十分乐观的。
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