天然橡胶是国民经济和国家安全不可或缺、必须自主保障的战略资源。我国天然橡胶目前自给率严重不足,突破国家安全保障底线。发展人工合成天然橡胶替代天然橡胶是解决该问题的根本途径。
异戊二烯是合成天然橡胶最为关键的反应原料,目前我国均从石油裂解制乙烯副产物碳五馏分分离获得,但存在碳五资源产地分散、分离流程长、产品杂质高和成本过高等诸多问题,尤其目前以页岩气、乙烷气为原料制备乙烯技术路线成为国际主流,已经逐步替代传统的石油裂解制备乙烯路线,造成碳五资源严重短缺,制约了合成天然橡胶大规模产业化。同时随着国家乙醇汽油标准的全面实施,甲基叔丁基醚(MTBE)作为汽油调和组分受到严重限制,造成现有1700万吨/年MTBE产能严重过剩,寻求异丁烯和MTBE综合利用的新途径成为迫切选择。
长春应化所首创的以石油化工中的廉价、丰富的碳四资源中的异丁烯(或甲基叔丁基醚MTBE)和甲醛合成天然橡胶最关键的反应原料——异戊二烯单体的绿色合成工艺及新型化工全套产业化技术,具有流程短、成本低、纯度高、机动灵活等特点。成功突破了多相负载催化剂开发、双提升并列流化床放大、物料分离回收及再利用等系列关键技术,解决了催化剂单程转化率及选择性低、双提升并列流化床、再生床技术放大等技术难题。在成功开发出三维空间结构多相负载金属催化剂,设计出适合此催化剂结构的双提升并列流化床反应器、再生器,开发出弹性大、通量高、效率高的多塔侧线采出技术基础上,设计并建成了国际首条烯醛气相一步法全流程百吨级异戊二烯单体合成中试装置,实现稳定运行,得到稳定合格产品。纯度达到≥99.5%(碳五分离指标99%),满足聚合级要求,异戊二烯回收率≥98.5%,吨产品催化剂消耗≤2.0Kg。同时作为原料聚合得到的橡胶质量达到进口天然橡胶1号烟片胶水平,更主要的是稀土催化剂成本降低10%,总体产品成本明显低于传统碳五分离技术,具有极大的市场竞争力。
该项目已经申请中国发明专利34项,授权12项,目前正在进行万吨/年异戊二烯单体工业化装置土地选址、环境评估、市场调研和产品开发等前期准备工作。
异戊二烯单体项目是吉林省化工新材料重大科技创新基地的入孵项目之一,该项目团队建成了百吨级异戊二烯单体中试评价装置。
该项目在经济上可带动解决异戊二烯资源短缺问题,调整优化能源结构,提高化石能源使用效率,为国家带来可观的产值和利润,促进国民经济的可持续发展;在资源环境方面,新环保乙醇汽油标准实施后,该项目可提高MTBE和异丁烯资源利用率,促进化工产业向环境友好方向发展;在国防安全方面,可彻底解决国家紧缺的战略物资—天然橡胶过度依赖进口的隐患。
(文/刘金英)