天然气氧化偶联制低碳烯烃产业链

第34例　天然气氧化偶联制低碳烯烃产业链

一、天然气氧化偶联制低碳烯烃生产现状

天然气中95%以上是甲烷，甲烷转化成高级烃是长久以来追求目标。所以，天然气经过氧化偶联直接制烯烃（OCM）以UCC公司Keller和Bhasin于1982年首先报道后，立刻引起了催化界人士的普遍关注。对于天然气的化学转化来说，甲烷氧化偶联制乙烯、乙烷可以说是一种最直接有效的方法。它不仅可以将储量丰富的天然气转化为有机化学工业中最重要、最基本的原料——乙烯，而且开辟了非石油路线制乙烯这一具有战略意义的研究领域。与此同时，由于它涉及到饱和烷烃的催化转化，成为以烯烃化学为主的石油化工向以烷烃化学为主的天然气化工转变过程中的重要基础科学问题，因此还具有重大的理论意义。

在过去的20年间，甲烷氧化偶联制乙烯作为天然气化工利用中最有战略意义和经济价值的课题，引起了世界数十家研究机构的积极参与，成为多相催化领域中最具有挑战性的研究课题之一。催化剂的筛选，反应机理，工艺技术以及反应器设计等方面是研究的重点。目前该反应在催化剂和反应工艺等方面仍存在一些困难，如反应温度太高（700～900℃）；产生大量的反应热难以移出；耐高温反应器材料如何选择；乙烯的选择性和甲烷的单程转化率较低，在25%～35%间徘徊，造成产物较为复杂，难以分离利用等问题。尽管如此，由于该课提供了一种甲烷一步转化制乙烯的全新途径，技术经济意义巨大，工业前景看好。

对于天然气的化学转化来说，甲烷氧化偶联制乙烯、乙烷可以说是最有效的方法。不仅可以将储量丰富的天然气转化为有机化学工业中最重要、最基本的原料——乙烯，而且辟开了非石油路线乙烯这一研究领域。甲烷氧化偶联制乙烯在我国有几十个单位在进行该项目的研究工作，承担单位主要有中国科学院大连化物所、兰州化物所、成都化物所、长春应化所等。

二、天然气氧化偶联制低碳烯烃生产趋势

由于石油资源的日益短缺，以天然气为原料的氧化偶联制低碳烯烃工艺正迎合了这种需要，将来随着天然气的可采量的增加，天然气的生产成本下降，发展天然气化工有良好的前景。未来发展天然气氧化偶联制低碳烯烃趋势在于催化剂的开发，反应机理，工艺技术以及反应器设计等方面问题的研究。

三、产业链构成

通过甲烷氧化偶联路线制备乙烯仅需一步工艺过程，但反应的难度很高，原料甲烷十分稳定而目的产品乙烯却相当活泼。研究开发的核心是催化剂。目前氧化偶联路线研究较为先进的有美国Arco公司提出的REDOX工艺、美国Union Carbide化学公司工艺等。目前研究重点主要集中在高选择性催化剂研制、反应器研制等方面。构建产业链如图2-30。

从现阶段我国天然气氧化偶联制低碳烯烃产业的技术水平来看，目前其主要生产产品为乙烯和丙烯。

（一）乙烯

乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是石油化工产业的核心，乙烯产品占石化产品的70%以上，主要用于生产聚乙烯、乙丙橡胶、聚氯乙烯等。

（二）丙烯

丙烯是三大合成材料的基本原料，用于制丙烯腈、环氧丙烷、丙酮等，用以生产多种重要有机化工原料、生成合成树脂、合成橡胶及多种精细化学品等。