新技術使得二氧化碳能夠成功轉化為丙烷,再經過PDH技術將丙烷制成丙烯,聚合之后就變成聚丙烯。這樣一來,聚丙烯就實現“綠色”生產,原料端完全環保低碳。這一技術發展成熟后,聚丙烯成本也會隨之下降。
CO2轉化利用新突破:美國成功將CO2直接轉化為丙烷
丙烷是一種被廣泛用作燃料的C3烷烴。盡管近年來CO2電催化領域已取得重大進展,但由于反應的高能壘以及C1、C2和H2產物的競爭性過程,直接將CO2轉化為C3+分子仍然是一項嚴峻挑戰。8月17日,美國伊利諾伊理工大學Mohammad Asadi開發出一種由陰離子交換離聚物涂覆1-乙基-3-甲基咪唑功能化Mo3P納米顆粒所組成的催化系統,可有效將CO2轉化為丙烷產物,在?0.8伏特電位下的分電流密度和法拉第效率分別高達?395毫安每平方厘米和91%,且在電解槽中可以穩定運行長達100小時。結合實驗表征與密度泛函理論計算表明,咪唑鹽功能化可通過微調催化劑表面的電子性質和電場特性,有效提升表面Mo原子的電催化性能,增加Mo位點上多位點*CO2/*CO相關中間體的穩定聚集,從而促進C3H8產物的生成。此外,在長期反應測試中,離聚物涂層對于穩定Mo3P納米顆粒的咪唑功能化表面起著至關重要的作用。
丙烯生產工藝之丙烷脫氫
目前已經工業化的丙烯生產途徑主要包括石腦油蒸汽裂解、煉油副產、重烯烴(C4~C8)轉化、甲醇制丙烯(MTP)以及丙烷脫氫(PDH)。其中,前兩個是目前獲得丙烯的傳統工藝和主要途徑,其他則是一些新興工藝。近幾年,世界以及國內PDH產業蓬勃發展,加上頁巖氣的開發帶來的大量丙烷副產物,PDH工藝將迎來絕好機遇,PDH對丙烯的貢獻比例也將不斷增大。目前,可供工業化的PDH工藝主要有5種,詳見下表。
丙烷脫氫包括直接脫氫(PDH)和氧化脫氫(OPDH)。丙烷直接脫氫雖已工業化,但該反應是一個吸熱反應,需外界提供較高的能量,同時反應受到熱力學平衡的限制,需要在較高的溫度下才能獲得較高的轉化率,而高溫又不免會帶來裂解及催化劑積炭的問題。而丙烷氧化脫氫反應則是一個放熱反應,不受熱力學平衡的限制,理論上在較低溫度下即可實現高轉化率,同時也減小了催化劑積炭失活的可能性,因此,氧化脫氫引起了眾多學者們的研究興趣。但是,由于引入了O2,丙烯相比丙烷則更容易深度氧化成無利用價值的COx,因此如何提高丙烯的選擇性和收率成為了OPDH的一大挑戰。丙烷脫氫反應式如式(1)、式(2)。
丙烷脫氫還有競爭力嗎
中國的丙烯即將進入過剩時代,而下游無法消化掉多余的丙烯,這就意味著丙烯的價格將逐步偏離油價的影響,更多由自身的供需來決定。雖然高油價將推漲石腦油蒸汽裂解和煉廠催化裂化副產丙烯的成本,但能夠將高成本傳遞下去的前提是下游有足夠的能力消化掉過剩的丙烯。所以,對于即將面臨過剩的產業而言,保持在一個較低的盈利水平將成為常態。
8月31日,9月CP公布,丙烷為550美元/噸,較8月上調80美元/噸,折合到岸成本5112元/噸,較8月上漲823元/噸。
丙烷價格直接決定丙烷脫氫生產成本,丙烷波動對成本影響巨大,中國丙烷脫氫所需高純度丙烷基本依賴進口,因此存在一定不確定性。
當CO2能直接轉化為丙烷,這一技術發展成熟后,丙烷的原料能夠不再依賴于進口,聚丙烯能否再迎來“春天”?
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