從應用層面來(lái)看，α- 烯烴依據碳鏈長(cháng)度的差異，在眾多行業(yè)中都發(fā)揮著(zhù)不可或缺的作用。其中，碳數處于 C? - C??（或 C??）區間的直鏈 α- 烯烴成為了應用的核心領(lǐng)域，尤其是 C?、C?和 C?等關(guān)鍵組分，更是在塑料工業(yè)中占據著(zhù)舉足輕重的地位。以 1 - 丁烯、1 - 己烯和 1 - 辛烯為例，它們作為生產(chǎn)高密度聚乙烯（HDPE）和線(xiàn)型低密度聚乙烯（LLDPE）的共聚單體，能夠顯著(zhù)優(yōu)化聚乙烯產(chǎn)品的抗撕裂性能與拉伸強度，在 α- 烯烴的總體消費結構中，這部分應用的占比超過(guò)了 50%，有力地推動(dòng)了塑料產(chǎn)品在包裝、建筑、汽車(chē)等多個(gè)領(lǐng)域的廣泛應用與性能提升。
在 α- 烯烴的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)長(cháng)期的研究與實(shí)踐，已經(jīng)形成了幾種主要的工藝路線(xiàn)，每種路線(xiàn)都有其獨特的技術(shù)原理和原料基礎。
首先是蠟裂解法，其涵蓋熱裂解法和催化裂解法兩種方式。該工藝主要依賴(lài)餾程在 350℃ - 480℃的精制蠟作為起始原料。在裂解反應過(guò)程中，精制蠟的分子結構發(fā)生斷裂和重排，生成一系列產(chǎn)物，其中直鏈 α- 烯烴是重要的組成部分，其在最終生成物中的質(zhì)量分數處于 5% - 30% 的區間范圍，并且絕大部分為直鏈結構，這種結構特點(diǎn)使得其在后續的應用中具有一定的優(yōu)勢，例如在某些聚合反應中能夠提供較為規整的鏈結構，有助于提升聚合物的性能。
混合 C?分離法的原料來(lái)源主要是熱裂解裝置或者催化裂化裝置產(chǎn)生的 C?餾分。其工藝流程相對復雜且精細，第一步需要運用萃取技術(shù)精準脫除丁二烯，這是因為丁二烯的存在會(huì )對后續產(chǎn)品的純度和性能產(chǎn)生不利影響；接著(zhù)利用化學(xué)方法有效去除異丁烯；之后通過(guò)精密精餾或催化萃取的手段來(lái)實(shí)現高純 1 - 丁烯的制備。當原料為催化裂化的 C?餾分時(shí)，還需要額外增加一系列預處理步驟，包括脫硫、脫水以及加氫脫除二烯烴和炔等雜質(zhì)，然后進(jìn)行二聚反應以徹底脫除殘余的異丁烯，最終經(jīng)過(guò)精餾工序獲得高純度的 1 - 丁烯產(chǎn)品，滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)對高純度原料的嚴格要求。
乙烯齊聚法在 α- 烯烴的生產(chǎn)工藝中占據著(zhù)重要地位，應用最為廣泛。該方法以乙烯為核心原料，在特定催化劑的催化作用下發(fā)生齊聚反應。通過(guò)精確調控反應條件和催化劑的種類(lèi)與活性，能夠實(shí)現生產(chǎn)碳數在 C? - C??的偶數碳線(xiàn)性 α- 烯烴的目標，為不同領(lǐng)域提供了多樣化的 α- 烯烴產(chǎn)品選擇。在實(shí)際生產(chǎn)中，常見(jiàn)的工藝類(lèi)型有 Gulf 法、Ethyl 法、SHOP 法和 Linde 法等，每種工藝在催化劑體系、反應設備設計、工藝操作條件等方面都存在一定的差異，從而導致產(chǎn)品的收率、純度以及成本等方面也有所不同，企業(yè)可根據自身的技術(shù)實(shí)力、市場(chǎng)需求和經(jīng)濟成本等因素綜合選擇合適的工藝路線(xiàn)。
植物油法具有獨特的工藝路線(xiàn)，其起始步驟是將植物油進(jìn)行加氫處理，使植物油中的脂肪酸甘油三酯轉化為脂肪醇，這一過(guò)程需要在特定的溫度、壓力和催化劑條件下進(jìn)行，以確保反應的高效性和選擇性。隨后，脂肪醇經(jīng)過(guò)脫水反應生成 α- 烯烴。該技術(shù)的歷史較為悠久，早在二戰之前就已經(jīng)實(shí)現了工業(yè)化生產(chǎn)。由于天然植物油的主要成分大多是 C?? - C??脂肪酸甘油三酯，因此通過(guò)這種方法得到的 α- 烯烴碳數一般也處于 C?? - C??的范圍，在某些特定領(lǐng)域，如生產(chǎn)高性能潤滑油、表面活性劑等方面具有獨特的應用優(yōu)勢。
費托合成法，也被稱(chēng)為萃取分離法，在煤炭間接液化產(chǎn)生的輕質(zhì)烴類(lèi)中找到了豐富的原料來(lái)源。煤炭間接液化過(guò)程中產(chǎn)生的輕質(zhì)烴類(lèi)富含超過(guò) 60% 的 α- 烯烴，并且具有顯著(zhù)的優(yōu)勢 —— 不含硫、氮、芳烴等雜質(zhì)，這使得其成為生產(chǎn) α- 烯烴的一種極為優(yōu)質(zhì)的高端有機原料。對于我國眾多煤制油企業(yè)而言，充分利用這一工藝路線(xiàn)生產(chǎn) α- 烯烴，是實(shí)現企業(yè)多元化、精細化發(fā)展的重要途徑。在過(guò)去的發(fā)展歷程中，煤制油項目大多采用將費托產(chǎn)品的烯烴進(jìn)行加氫處理的傳統模式，主要生產(chǎn)常規穩定輕烴和液體石蠟等產(chǎn)品。然而，這種發(fā)展模式在市場(chǎng)競爭中面臨著(zhù)嚴峻的挑戰，尤其是在 2020 年初，受到新冠疫情的全球蔓延以及國際油價(jià)的斷崖式下跌的雙重沖擊，煤制油企業(yè)遭受了嚴重的虧損。因此，為了充分發(fā)揮煤制油的獨特優(yōu)勢，企業(yè)應當積極轉變發(fā)展思路，依據費托合成產(chǎn)品無(wú)芳烴、無(wú)硫氮、α- 烯烴豐富的顯著(zhù)優(yōu)勢，大力拓展多元化的產(chǎn)品路線(xiàn)，將生產(chǎn) α- 烯烴作為企業(yè)發(fā)展的重要方向之一。
在 α- 烯烴的分離技術(shù)方面，由于煤基合成油粗產(chǎn)品的組分極為復雜，其中包含正構烷烴、醇等多種有機化合物，這給 α- 烯烴的分離工作帶來(lái)了巨大的挑戰。要實(shí)現 α- 烯烴的高效分離，首先必須去除其中的含氧有機物等雜質(zhì)，然后再通過(guò)精餾等技術(shù)手段獲得單組分烯烴。目前，在學(xué)術(shù)研究和工業(yè)實(shí)踐中，已經(jīng)探索出了多種 α- 烯烴的分離方法，如低溫分離法、提餾法、吸附法、吸收法、萃取精餾、膜分離法和分子蒸餾法等。然而，從實(shí)際應用的角度來(lái)看，除了少數方法已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到一定程度的應用外，大多數技術(shù)仍處于實(shí)驗室研究或小規模試驗階段，在分離效率、成本控制、設備要求等方面還存在諸多問(wèn)題需要進(jìn)一步解決。
在國內，李永旺等科研人員取得了重要的研究成果，發(fā)明了一種從費托輕油中提純 1 - 辛烯的有效方法。該方法首先對費托輕油進(jìn)行二次餾分切割操作，精準地獲取 C?餾分段，這一步驟的關(guān)鍵在于精確控制切割的溫度和壓力條件，以確保 C?餾分段的純度和收率。接著(zhù)，利用乙醇和水作為共沸劑，通過(guò)共沸精餾的方式脫除 C?餾分中的有機含氧化合物，在這一過(guò)程中，共沸劑的選擇和用量需要經(jīng)過(guò)反復的實(shí)驗優(yōu)化，以達到最佳的脫除效果。之后，采用萃取精餾技術(shù)將 C?的烷烴與烯烴進(jìn)行分離，萃取精餾過(guò)程中的溶劑選擇、萃取塔的設計和操作參數的優(yōu)化是保證分離效果的核心因素。最后，通過(guò)精餾進(jìn)一步提純 C?烯烴，經(jīng)過(guò)多道嚴格的工序，最終得到符合聚合級標準的 1 - 辛烯產(chǎn)品，為工業(yè)生產(chǎn)提供了高質(zhì)量的原料保障。
在國際上，南非 Sasol 公司在 α- 烯烴分離技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。該公司首先采用碳酸鉀溶液對費托輕質(zhì)油進(jìn)行洗滌處理，利用碳酸鉀與酸組分之間的化學(xué)反應，有效地去除其中的酸組分，為后續的分離工序創(chuàng )造良好的條件。然后，通過(guò)精餾切割技術(shù)獲得 C?餾分，在這一過(guò)程中，精餾塔的操作條件和設備性能對 C?餾分的純度和收率有著(zhù)重要的影響。接下來(lái)，將得到的餾分原料置于溶劑 N - 甲基吡咯烷酮（NMP）的環(huán)境中進(jìn)行萃取精餾操作，利用 NMP 對有機含氧化合物雜質(zhì)的良好溶解性，實(shí)現雜質(zhì)的高效脫除，從而得到只含烷烴和烯烴的物流，這一技術(shù)已經(jīng)在 Sasol 公司實(shí)現了工業(yè)化應用，為全球 α- 烯烴的生產(chǎn)提供了重要的技術(shù)參考。此外，Sasol 公司還研發(fā)出一種創(chuàng )新的方法，能夠一次性脫除酸和含氧化合物。具體操作是將費托合成粗油進(jìn)行窄餾分切割得到 C?餾分后，在乙醇和水的共同作用下進(jìn)行共沸精餾，巧妙地利用乙醇和水與酸和含氧物之間的物理化學(xué)性質(zhì)差異，同時(shí)實(shí)現酸和含氧物的脫除，得到只含烷烴和烯烴的烴類(lèi)物料。目前，Sasol 公司已經(jīng)成功建成并投產(chǎn)了一套從 F-T 合成產(chǎn)品中分離 1 - 戊烯、1 - 己烯的生產(chǎn)裝置，這一成果標志著(zhù) α- 烯烴分離技術(shù)在工業(yè)化應用方面取得了重要的突破，為全球煤制油企業(yè)生產(chǎn) α- 烯烴提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗和技術(shù)示范。
綜上所述，費托合成產(chǎn)物因其 α- 烯烴含量高、碳數分布相對較窄的突出特點(diǎn)，為企業(yè)發(fā)展提供了新的機遇與方向，即側重于加工提純 α- 烯烴精細化工品，同時(shí)適度減少油品生產(chǎn)的發(fā)展路線(xiàn)。隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步和研究的深入開(kāi)展，α- 烯烴的分離技術(shù)必將日益成熟，分離成本將持續降低，產(chǎn)品純度也將不斷提高。在這一發(fā)展趨勢下，費托合成的中間產(chǎn)物通過(guò)精餾分離技術(shù)生產(chǎn)高附加值的 α- 烯烴，有望在未來(lái)的化工市場(chǎng)中占據重要地位，有效彌補以石油為原料裂解產(chǎn)物在高端精細化工原料方面的不足，推動(dòng)化工行業(yè)朝著(zhù)更加多元化、精細化和可持續的方向發(fā)展。
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