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丙烷脱氢制丙烯催化剂

成果类型:: 发明专利,新技术

发布时间: 2022-11-08 15:52:36

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”双碳支撑产业科技服务团| 焦斌 | 2022-11-10 10:10:53
丙烯是最重要的基础石化原料之一,国内需求量高达 3200 万吨/年,在我 国能源领域具有重要地位。随着世界非常规天然资源开发获得突破,丙烷脱氢制 丙烯(PDH)技术具有原料廉价易得、投资少、能耗低、收率高等技术和市场优势。国内形成油制烯烃、煤制烯烃与丙烷脱氢制烯烃三方并立局面。 大连化物所已成功完成具有自主知识产权 PDH 催化剂的创制:针对负载 Cr 系催化剂,取得了耐高温、抗烧结催化剂制备的关键技术突破,丙烷脱氢性能高 于进口工业催化剂。已成功完成百吨级催化剂的放大制备。
在未来 5 年内将实现 PDH 催化剂的产业化及全面国产化:目前,国内使用进 口 Cr 系催化剂的 PDH 丙烯产能 310 万吨,产值约 250 亿。未来 5 年内仍有~300万吨的丙烷脱氢产能释放,催化剂的需求量高达~10 万吨/3 年。该催化剂的国产化有助于摆脱国外公司对 PDH 催化剂生产和价格的高度垄断,彻底解决“卡脖子”问题。此外,催化剂的国产化也有助于推动我国 PDH 项目的可持续发展,并对国内丙烯格局带来新的变化,对全面提高我国新材料产业的研发能力和水平,支撑新材料产业的整体发展具有重要意义。

我国丙烷储量丰富,而近年来页岩气的开发更是让丙烷的产量进一步上升。目前我国对丙烷的利用大多采用燃烧供能的方式,甚至以“天灯”形式消耗,极大地降低了其利用价值。将丙烷转化为具有高附加值的产品是提高丙烷利用效率、实现碳基能源高效利用的关键技术之一,具有广阔的实用前景及巨大的经济效益。在丙烷的下游产品中,丙烯是非常重要的化工原料,可用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷、乙丙橡胶、尼龙66和ABS树脂等高附加值产品。其中,聚丙烯在人们日常生活应用极广,使得丙烯成为了仅次于乙烯的第二大化工原料。从2012年至2016年,我国丙烯的产量不断上升,但仍不能满足下游产业对丙烯的需求,预计2020年,我国丙烯产量可达3300万吨/年,而丙烯的当量需求将达3700万吨/年,可见未来我国的丙烯下游需求缺口很大。对丙烯需求的不断上升以及页岩气革命副产的大量丙烷为丙烷脱氢技术的发展带来了机遇。

杨维慎,中国科学院大连化学物理研究所首席研究员,国家杰出青年基金获得者(2007)。于1990年毕业于大连化学物理研究所,获理学博士学位,历任助理研究员(1993)、副研究员(1993)、研究员(1995)。曾先后于英国伯明翰大学(1989)、德国弗劳恩霍夫界面工程与生物技术研究所(1999)、美国南加州大学(2001)做访问学者。曾任国家科技部973项目首席科学家;目前主持国家自然科学基金委重大项目。

在丙烷脱氢制丙烯的工艺中,丙烷直接脱氢虽已工业化,但该反应是热力学平衡受限的强吸热过程,需在较高温度下(>600℃)才能得到较高转化率,且高温还会带来催化剂积炭等问题;反之,丙烷氧化脱氢(OPDH)为放热反应,不受热力学限制,理论上可在较低温度下实现高转化率,也不存在积炭问题,因此引起了学者的广泛研究兴趣。然而丙烯最弱的C-H键键能(360.7kJ/mol)小于丙烷C—H键键能(401.3kJ/mol),在氧气存在的情况下,丙烯很容易发生深度氧化生成COx,这造成了丙烷氧化脱氢体系的丙烯选择性及收率较低,OPDH工艺也因此未能达到工业化要求。

技术转让

金额:500-1000万