“双碳”目标下海洋油气资源高效利用的关键技术及展望

在中国“碳达峰、碳中和”目标下,作为我国油气资源最大增长潜力来源的海洋油气资源的高效利用显得更加重要。以油气资源分子工程与分子管理为指引,分析了中国海洋石油与南海富碳天然气开发面临的机遇和挑战,重点介绍了原油(重油)直接制化学品与材料(DPC)技术、CO_(2)-CH_(4)干重整(DRM)技术、CH_(4)直接转化技术、合成气与烯烃氢甲酰化生产醛醇技术、耦合非化石能源(绿电)制氢(绿氢)的富碳天然气直接生产碳中性燃料和化学品等技术,并结合中国海油的实践探讨相关科学与工程问题,给出了相应建议与展望。

原油(重油)制化学品的技术及其进展——Ⅰ.原油蒸汽裂解技术

石油需求下降,油品消费峰值提前来临,但化工品需求旺盛的大格局下,产能已经严重过剩的炼油产业向化工转型已是必然趋势。原油制化学品(COTC)技术包括原油蒸汽裂解、催化裂解、DPC碱催化等。介绍了COTC已经工业化和研发中的各类技术的现状、发展趋势,并对COTC技术发展做了展望。本文为COTC的第一部分,介绍遵循热裂化反应自由基机理的原油蒸汽裂解技术的现状、进展以及蒸汽裂解技术与加氢、催化裂解等技术集成、耦合情况,重点分析、探讨了原油蒸汽裂解技术本身的核心问题解决方案,即如何处理原油中难气化的高沸点大分子化合物夹带,以避免裂解炉结焦的问题,归纳了相关技术并探讨了发展方向。

原油/重油直接制化学品碱催化技术的工业应用

介绍了由中国海洋石油集团有限公司(简称中国海油)自主开发的新型原油重油直接制化学品(DPC)碱催化技术在中海石油中捷石化有限公司的工业应用情况。该DPC反应过程具有氢转移弱、芳烃缩合弱、大分子芳烃烷基侧链“剪切、裂化”的特点,对原油适应性强,适合加工偏环烷基原油及劣质重油。工业应用阶段,在进料量、反应温度、催化剂活性及剂油比等参数无大幅调整的情况下,逐步提高原料中常压渣油掺炼比例(掺渣量)。标定结果表明:在掺渣量为70.5%、DPC催化剂藏量为70%时,液化气收率增加4.93百分点,焦炭产率降低0.95百分点,液化气中丙烯体积分数增加13.77百分点,(C_(3)+C_(4))烯烃体积分数增加5.29百分点;在掺渣量为91.0%、DPC催化剂藏量为91%时,液化气收率增加3.66百分点,焦炭产率增加0.30百分点,液化气中丙烯体积分数增加11.33百分点,(C_(3)+C_(4))烯烃体积分数增加8.44百分点。装置标定后一直连续平稳运行了6个月,该技术的成功应用为中国海油自主知识产权的原油制化学品技术的推广应用提供了技术保障。

原油(重油)直接制化学品(DPC)技术在惠州石化的工业应用

中海油惠州石化有限公司1.2 Mt/a催化裂化装置于2021年5月针对环烷-中间基及减三线蜡油、减压渣油和原油为原料的原油(重油)直接制化学品(DPC)技术工业试验,实现了多产液化石油气、低碳烯烃,少产汽油和柴油,大幅降低焦炭收率的效果,达到了降低焦炭、增加化工产品、降低油品收率的预期目标,工业试验效果显著。验证了DPC技术的工业可行性。DPC试验证明加工相同原料情况下的低生焦率,符合当前“碳中和”目标要求。

老卤-碳铵法制备高纯氧化镁研究

以山东海化集团有限公司老卤(主要组分为氯化镁)和纯碱煅烧冷凝液(富含碳酸铵和碳酸氢铵)为原料制备高纯氧化镁。通过实验确定了老卤净化精制工艺条件:向老卤中加入氯化钙溶液生成硫酸钙沉淀以脱除老卤中的硫酸根,控制钙离子与硫酸根物质的量比为0.9~1.0时硫酸根的脱除效果较好。以净化精制后的老卤和纯碱煅烧冷凝液为原料,在反应温度为65℃、搅拌转速为70 r/min、老卤镁离子质量浓度为15 g/L条件下反应,再经热解、陈化合成碱式碳酸镁;碱式碳酸镁经过滤、洗涤、干燥,在900℃煅烧2 h,得到合格的高纯氧化镁。研究表明,以山东海化老卤和纯碱煅烧冷凝液为原料可制得高纯氧化镁。

老卤-碳铵法生产高纯氧化镁工业试验探索研究

山东海化依托现有纯碱和硫酸钾生产装置,以老卤和纯碱煅烧冷凝液为原料,研发了碳铵法连续反应热解生产高纯氧化镁工艺技术,并建设500 t/a高纯氧化镁工业试验装置。工业试验装置连续稳定运行1 500 h,并获得合格高纯氧化镁产品110 t,平均吨产品需消耗新鲜水83 m^(3)。工业试验初步验证了老卤-碳铵法连续反应热解生产高纯氧化镁新工艺的可靠性。对1万t/a高纯氧化镁装置的初步分析显示了该工艺具有良好的经济效益和环境效益。

2-丁烯原料中硫、氯、氧和丁二烯杂质的脱除

采用活性氧化铝和氧化锌脱除煤基2-丁烯原料中的硫和氯杂质,采用载铜活性炭脱除氧,选择性催化加氢脱除微量氧和1,3-丁二烯,并对净化后的煤基2-丁烯原料进行铑/双亚膦酸酯均相催化氢甲酰化反应的工业侧线评价。结果表明,在20℃、液相空速900 g/(h·L)的条件下脱除硫、氯、氧杂质,其含量均未检出;在40℃、液相空速2 100 g/(h·L)、氢气与1,3-丁二烯的物质的量比为1.05的条件下脱除1,3-丁二烯,其含量也未检出。在161 h的工业侧线评价试验期间,戊醛收率平稳保持在85.1%左右,正戊醛和异戊醛的物质的量比一直高于15.0,表明该均相催化剂具有良好的催化性能和稳定性,2-丁烯原料经净化后并未使该均相催化剂中毒失活。