2020年6月7日，中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織有關(guān)專家在青島市召開了 “低水/氣（CO）比有機硫轉(zhuǎn)化型耐硫變換催化劑”科技成果鑒定會。鑒定委員會認(rèn)為：該技術(shù)具有自主知識產(chǎn)權(quán)，技術(shù)指標(biāo)先進，節(jié)能減排效果明顯，應(yīng)用性和創(chuàng)新性強，整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。


鑒定委員會由中國氮肥工業(yè)協(xié)會理事長顧宗勤擔(dān)任主任委員，航天長征化學(xué)工程股份有限公司首席技術(shù)專家盧正滔和山西天脊煤化工集團有限公司教授級高工荊宏健擔(dān)任副主任委員，萬華化學(xué)集團股份有限公司首席技術(shù)專家李紹磊、青島科技大學(xué)教授王廣建、中國石油大學(xué)（華東）教授張孔遠、河南能源化工新材料有限公司副總經(jīng)理謝肥東、山東瑞銀生物化工股份有限公司副總經(jīng)理黃修峰擔(dān)任鑒定委員會委員。

鑒定會由中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會科技與裝備部副主任王秀江主持。山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司董事長栗進波、青島聯(lián)信催化材料有限公司董事長曲思秋、總經(jīng)理李清剛等出席會議。
青島聯(lián)信催化材料有限公司副總經(jīng)理縱秋云和山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司總工劉文林分別就催化劑研發(fā)、工業(yè)側(cè)線試驗以及工業(yè)應(yīng)用等情況進行了匯報，并接受和回答了專家們的現(xiàn)場質(zhì)詢提問。

01

項目開發(fā)重要性

煤化工的生產(chǎn)過程主要有煤氣化、變換凈化和合成三大部分組成。CO變換技術(shù)是將煤化工生產(chǎn)過程中氣化產(chǎn)生富余的CO，在催化劑的作用下與H2O（水蒸汽）發(fā)生變換反應(yīng)制取H2 的重要技術(shù)。由于該過程要消耗大量的水蒸汽，因此，采用低水/氣（CO）比耐硫變換新工藝，可以顯著降低蒸汽的消耗和外排冷凝液的量，節(jié)能效果顯著。

然而，隨著煤化工新技術(shù)的開發(fā)和劣質(zhì)高硫煤的開發(fā)使用，人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)原料氣中H2S等組分含量高而水/氣又低時，受化學(xué)平衡的影響，不僅有機硫轉(zhuǎn)化率降低，還會有新的硫化物副產(chǎn)物如硫醇和硫醚等生成；并且硫醇等硫化物的生成與反應(yīng)溫度密切相關(guān)，溫度越低越有利于硫醇類物質(zhì)生成。工業(yè)裝置運行數(shù)據(jù)也表明，在某些工業(yè)裝置的低變反應(yīng)器的出口檢測到微量的甲硫醇等物質(zhì)。不僅影響了節(jié)能型低水氣比變換工藝的推廣使用，而且也因為硫醇類硫化物在低溫條件下生成，影響等溫變換技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，已成為目前困擾和制約煤化工生產(chǎn)并亟待解決的重要問題。

針對變換工藝出現(xiàn)的新問題：青島聯(lián)信催化材料有限公司、山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司、中國石油大學(xué)（北京）和云南水富云天化有限公司以節(jié)能降耗為宗旨，共同合作開發(fā)出低水/氣（CO）比有機硫轉(zhuǎn)化型耐硫變換催化劑，解決了高CO和高硫煤原料氣在低水/氣（CO）比和低溫條件下易生成甲硫醇和硫醚等有機含硫化合物的技術(shù)難題，保障了節(jié)能型低水/氣（CO）比等新變換工藝的實施，拓寬了原料煤的選擇范圍，促進了煤化工行業(yè)節(jié)能降耗。

02

工業(yè)側(cè)線和工業(yè)化應(yīng)用情況

該催化劑于2015年12完成實驗室研制工作，于2016年4月，在云南水富云天化ShelL粉煤氣化低水氣耐硫變換制甲醇（30萬噸/年）裝置進行為期一個月的工業(yè)側(cè)線實驗，并與在用低水/氣（CO）比QDB-05催化劑進行對比，結(jié)果表明，新開發(fā)的催化劑變換活性和抗甲烷化副反應(yīng)等性能與QDB-05催化劑相同，但對甲硫醇等副產(chǎn)物的生產(chǎn)量明顯低于QDB-05催化劑。

2017年10月在山西潞安百萬噸煤制油裝置的第二變換爐整爐工業(yè)應(yīng)用。工業(yè)數(shù)據(jù)表明：開發(fā)的QDB-07催化劑變換活性好，床層壓差小，運行情況穩(wěn)定；期間裝置采用高硫煤運數(shù)月，在高硫煤運行期間，變換裝置出口均未檢測到硫醇和硫醚類副產(chǎn)物生成，后續(xù)工段沒有受到硫醇等副產(chǎn)物的影響，表明QDB-07催化劑不僅具有優(yōu)良的低溫活性和活性穩(wěn)定性，而且還具有良好的有機硫轉(zhuǎn)化活性和降低甲硫醇有機硫副產(chǎn)物生成的功能,保證了我國低水氣比等節(jié)能變換新技術(shù)的實施，顯著降低了蒸汽的用量，取得了顯著的經(jīng)濟效益。以山西潞安180萬噸/年煤制油變換裝置為例，變換裝置節(jié)省蒸汽產(chǎn)生年經(jīng)濟效益為4.04億元。


03

推廣應(yīng)用前景

我國是世界第一大產(chǎn)煤國，以煤為原料制氨、制甲醇和城市煤氣在我國化學(xué)工業(yè)中占有重要地位在煤炭資源中，劣質(zhì)高硫煤的產(chǎn)量約占總儲煤量的三分之一，因此對高硫煤的開發(fā)利用是人們近期研究和關(guān)注的重要課題。目前，高硫煤的氣化技術(shù)已被攻克，并已經(jīng)陸續(xù)有大型煤化工裝置進入設(shè)計或在建設(shè)中，如果選用高水氣比變換工藝，勢必會重蹈高水氣比變換工藝能量大量浪費的覆轍，如果選用低水氣比變換節(jié)能流程，硫醇類副產(chǎn)物的產(chǎn)生將會給后續(xù)凈化工段造成困難。如果選用等溫變換工藝，則由于等溫變換溫度較低，而甲硫醇易于在低溫下形成，甲硫醇副產(chǎn)物的問題會更加嚴(yán)重，生成的硫醇類副產(chǎn)物的產(chǎn)生將會給后續(xù)凈化工段造成困難。

QDB-07有機硫轉(zhuǎn)化型催化劑的開發(fā)成功，使高硫煤原料氣在低水氣比變換工藝下實施成為可能，填補了粉煤氣化高CO和H2S原料氣在低水氣比工藝條件下應(yīng)用的國際空白。不僅滿足了我國煤化工技術(shù)節(jié)能降耗的需要，而且拓寬煤化工原料煤的選擇范圍，是保障煤化工生產(chǎn)原料安全供給，踐行節(jié)能降耗減排的重要途徑和戰(zhàn)略舉措,對我國現(xiàn)代煤化工的技術(shù)進步、擴產(chǎn)改造、節(jié)能降耗，合理充分地利用資源均具有重要的現(xiàn)實意義，具有十分廣闊的推廣應(yīng)用前景。