- 新技術(shù)：CO2直接轉(zhuǎn)化為丙烷
- 發(fā)布日期：2023-09-21
新技術(shù)使得二氧化碳能夠成功轉(zhuǎn)化為丙烷，再經(jīng)過PDH技術(shù)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(shí)現(xiàn)“綠色”生產(chǎn)，原料端完全環(huán)保低碳。這一技術(shù)發(fā)展成熟后，聚丙烯成本也會(huì)隨之下降。
CO2轉(zhuǎn)化利用新突破：美國(guó)成功將CO2直接轉(zhuǎn)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(lǐng)域已取得重大進(jìn)展，但由于反應(yīng)的高能壘以及C1、C2和H2產(chǎn)物的競(jìng)爭(zhēng)性過程，直接將CO2轉(zhuǎn)化為C3+分子仍然是一項(xiàng)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。8月17日，美國(guó)伊利諾伊理工大學(xué)Mohammad Asadi開發(fā)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(tǒng)，可有效將CO2轉(zhuǎn)化為丙烷產(chǎn)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(dá)?395毫安每平方厘米和91%，且在電解槽中可以穩(wěn)定運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)100小時(shí)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)表征與密度泛函理論計(jì)算表明，咪唑鹽功能化可通過微調(diào)催化劑表面的電子性質(zhì)和電場(chǎng)特性，有效提升表面Mo原子的電催化性能，增加Mo位點(diǎn)上多位點(diǎn)*CO2/*CO相關(guān)中間體的穩(wěn)定聚集，從而促進(jìn)C3H8產(chǎn)物的生成。此外，在長(zhǎng)期反應(yīng)測(cè)試中，離聚物涂層對(duì)于穩(wěn)定Mo3P納米顆粒的咪唑功能化表面起著至關(guān)重要的作用。
丙烯生產(chǎn)工藝之丙烷脫氫
目前已經(jīng)工業(yè)化的丙烯生產(chǎn)途徑主要包括石腦油蒸汽裂解、煉油副產(chǎn)、重烯烴（C4～C8）轉(zhuǎn)化、甲醇制丙烯（MTP）以及丙烷脫氫（PDH）。其中，前兩個(gè)是目前獲得丙烯的傳統(tǒng)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(guó)內(nèi)PDH產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，加上頁(yè)巖氣的開發(fā)帶來的大量丙烷副產(chǎn)物，PDH工藝將迎來絕好機(jī)遇，PDH對(duì)丙烯的貢獻(xiàn)比例也將不斷增大。目前，可供工業(yè)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(yè)化，但該反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，需外界提供較高的能量，同時(shí)反應(yīng)受到熱力學(xué)平衡的限制，需要在較高的溫度下才能獲得較高的轉(zhuǎn)化率，而高溫又不免會(huì)帶來裂解及催化劑積炭的問題。而丙烷氧化脫氫反應(yīng)則是一個(gè)放熱反應(yīng)，不受熱力學(xué)平衡的限制，理論上在較低溫度下即可實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)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(xué)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(jià)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(zhàn)。丙烷脫氫反應(yīng)式如式(1)、式(2)。
丙烷脫氫還有競(jìng)爭(zhēng)力嗎
中國(guó)的丙烯即將進(jìn)入過剩時(shí)代，而下游無法消化掉多余的丙烯，這就意味著丙烯的價(jià)格將逐步偏離油價(jià)的影響，更多由自身的供需來決定。雖然高油價(jià)將推漲石腦油蒸汽裂解和煉廠催化裂化副產(chǎn)丙烯的成本，但能夠?qū)⒏叱杀緜鬟f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(duì)于即將面臨過剩的產(chǎn)業(yè)而言，保持在一個(gè)較低的盈利水平將成為常態(tài)。
8月31日，9月CP公布，丙烷為550美元/噸，較8月上調(diào)80美元/噸，折合到岸成本5112元/噸，較8月上漲823元/噸。
丙烷價(jià)格直接決定丙烷脫氫生產(chǎn)成本，丙烷波動(dòng)對(duì)成本影響巨大，中國(guó)丙烷脫氫所需高純度丙烷基本依賴進(jìn)口，因此存在一定不確定性。
當(dāng)CO2能直接轉(zhuǎn)化為丙烷，這一技術(shù)發(fā)展成熟后，丙烷的原料能夠不再依賴于進(jìn)口，聚丙烯能否再迎來“春天”？
