林德和科萊恩合作開發(fā)低碳乙烯生產(chǎn)技術(shù)

據(jù)報道，化工公司致力于盡可能減少溫室氣體排放，其中首要目標之一是減少蒸汽裂解裝置產(chǎn)生的二氧化碳。蒸汽裂解爐通過燃燒大量天然氣和其它燃料，加熱至約900℃，斷裂乙烷、石腦油和其它原料中的碳氫鍵和碳碳鍵，生產(chǎn)乙烯和丙烯。業(yè)內(nèi)人士表示，蒸汽裂解裝置每生產(chǎn)1噸乙烯將排放約1.2噸的二氧化碳。

許多大型石化公司正致力于乙烯綠色生產(chǎn)。例如，陶氏正在艾伯塔省建造一座將可同步收集并封存二氧化碳的裂解裝置。同時，陶氏與殼牌宣布將合作開發(fā)利用可再生能源進行蒸汽裂解。一些化工公司正在開發(fā)全新的乙烯合成路線。科萊恩、林德和慕尼黑工業(yè)大學合作開發(fā)了氧化乙烷脫氫工藝催化劑（Edhox工藝），Edhox工藝可能降低乙烯生產(chǎn)工藝中100%的二氧化碳排放。通過Edhox工藝，乙烷與氧氣反應(yīng)生成乙烯、水和醋酸。

科萊恩催化劑全球研發(fā)負責人表示，目前Edhox工藝已經(jīng)進行了約10年的開發(fā)研究，該工藝已進入驗證階段，將推動催化技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。過去十年中，Edhox工藝研發(fā)過程面臨重大技術(shù)挑戰(zhàn)。例如，在反應(yīng)器中將氧氣和烷烴結(jié)合，如何盡可能減少產(chǎn)生額外氧化產(chǎn)物（例如二氧化碳）。目前，科萊恩已成功將Edhox工藝催化劑乙烯和乙酸選擇性提高到93%，最大限度減少了二氧化碳產(chǎn)生。如何維持催化劑充足活性對商業(yè)化至關(guān)重要。科萊恩研究人員表示，催化劑活性需要與效率平衡。如果催化劑效率更高，那么催化劑將在更短時間內(nèi)失活。

科萊恩近期研發(fā)出了Edhox工藝鉬和釩催化劑。科萊恩研究人員表示，鉬基催化劑可用于生產(chǎn)丙烯腈和丙烯酸，釩基催化劑可用于生產(chǎn)馬來酸酐。Edhox工藝催化劑必須保持穩(wěn)定狀態(tài)，防止相變使其失活。因此，大部分研發(fā)工作都集中于催化劑晶體結(jié)構(gòu)研究。科萊恩催化劑使用了特有促進劑，基于合作雙方共同努力，工藝生產(chǎn)率提高了近70%。Edhox工藝環(huán)境優(yōu)勢在于氧化反應(yīng)。與乙烷裂解吸熱不同，乙烷氧化脫水放熱，并且在低于400℃的溫度下發(fā)生，遠低于乙烷裂解溫度。反應(yīng)中產(chǎn)生的適量二氧化碳將從分離段工藝氣體中捕集，可用于下游工藝或進行封存。

2017年林德開始在德國Pullach工廠試驗裝置中運行Edhox工藝，Pullach工廠使用丙烯酸和馬來酸酐工廠商業(yè)規(guī)模反應(yīng)裝置。同時具有熔鹽冷卻系統(tǒng)，調(diào)節(jié)放熱反應(yīng)溫度并為工廠分離段產(chǎn)生蒸汽。林德表示，Edhox工藝適用于以乙烯和乙酸為原料的客戶，例如醋酸乙烯酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯生產(chǎn)商。2020年10月林德與殼牌達成合作，將致力于研究氧化脫氫。目前林德正在與全球各地潛在客戶溝通。由于行業(yè)傾向于投資可持續(xù)石化項目，預計未來幾年Edhox工藝將獲得許可。