科创中国

行业领域

新材料产业,制造业

需求背景

在我国总体能源结构中，石油及天然气均占据了重要的地位，同时随着社会逐渐趋向于现代化发展，极大程度的提升了油气资源的使用需求。而经过调查研究，在未来的能源结构中，天然气将会反超石油，成为主要生产能源以及化工行业的重要原材料。可持续生产原则的提出对当前化工行业绿色生产工艺也提出了较高的要求，同时新疆地区气田的发展也极大程度上加快了天然气制乙炔生产步伐，并为发展发挥大规模天然气制乙炔奠定了坚实的基础。同时，偏远地区气田数量多，规模较小，因此在天然气制乙炔生产期间也具有一定的价格优势。因此化工行业就可利用现有的气田资源大力生产天然气制乙炔，扩大天然气制乙炔生产空间，提升其生产及应用期间的进度和效益。

天然气制乙炔的主要生产方法为部分氧化裂解法，其应用业绩较多，该工艺具有污染小，成本及能耗低等特点，技术上日趋成熟，在今后较长一段时间里，天然气部分氧化制乙炔仍然是生产乙炔的主要方法。

需解决的主要技术难题

天然气部分氧化法制乙炔是目前工业上采用的主要方法，该工艺具有污染小，成本低，技术成熟。目前天然气制乙炔装置主要引进技术有巴斯夫和乌克兰两种国外技术，另有中国石化集团四川维尼纶厂（简称川维厂）的国内技术。拥有该技术的巴斯夫和川维厂都不再进行技术转让，仅乌克兰提供技术转让，但其两代混合器都有自身的缺陷。老式混合器混合效果不佳，极易造成早期着火，新式混合器的混合效果有一定提升但是很难保证长期稳定运行。

当前国家“碳达峰、碳中和”战略目标深入实施，天然气产量连续十年保持高速增长，天然气制乙炔市场前景较好。研发一套具有自主知识产权且可长周期稳定运行的天然气制乙炔工艺技术迫在眉睫。

期望实现的主要技术目标

（1）解决乌克兰燃烧器结构设计复杂、面板经常被烧蚀以及反应室极易损毁的顽疾，同时也要区别BASF燃烧器，同时要在保证产能的基础上扩大清焦周期。

（2）混合器的模拟需要对比各种类型的结构设计并根据尽可能合理的CFD（计算流体动力学）模拟找到一种最佳的结构，但同时也需要进行必要的模拟试验，时间成本压力较大。同时还要解决乌克兰和BASF都存在的部件变形和烧蚀问题。

（3）解决新型燃烧器、反应道与新型混合器、新的工艺参数匹配的问题。

（4）试验装置在设备空间布置、联锁控制逻辑、管道布局、实际产能等各方面与下游装置的匹配程度尚需进行充分的论证。

需求解析

解析单位：“科创中国”中科院生态环境研究中心废水无害化与资源化科技服务团（中国科学院生态环境研究中心） 解析时间：2023-11-14

胡春明

中国科学院生态环境研究中心

高级工程师

综合评价

需求背景较清晰，提出研发一套具有自主知识产权且可长周期稳定运行的天然气制乙炔工艺技术。需要专家或者科技服务团进行指导或跟进。

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