碳五餾分綜合利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景獲獎科研報告摘

要：本文論述了C5資源在我國的分離與利用現(xiàn)狀，介紹了重要組分的用途和前景，提出了裂解碳五組分的利用建議，展望了我國C5資源的分離利用的前景。

關(guān)鍵詞：裂解碳五，異戊二烯，環(huán)戊二烯，綜合利用

1引言

近年來，我國的煉油和化工一體化和煤（甲醇）制烯烴技術(shù)迅速發(fā)展，乙烯的生產(chǎn)持續(xù)擴(kuò)大，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳五餾分隨之急劇增加，已經(jīng)成為乙烯工業(yè)不可忽視的伴生資源。在碳五餾分中使用不同組分生產(chǎn)精細(xì)化、多元化、高端化的化工產(chǎn)品，拓展產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)碳五資源（尤其是其中的碳五烷烴資源）的高值綜合利用，是提高乙烯工業(yè)附加值的重要途徑[1-2]。如何有效利用相當(dāng)數(shù)量的碳五烷烴資源，生產(chǎn)出具有使用價值和市場需求的下游產(chǎn)品，是化工科技界面臨的難題。

2我國C5資源利用現(xiàn)狀

多年來裂解碳五餾分的綜合利用一直受到各方面的重視。成立中國石油化工總公司后不久，“碳五分離綜合利用”就被列入重點(diǎn)攻關(guān)任務(wù)[3]。北京化工研究院進(jìn)一步完善了傳統(tǒng)的試點(diǎn)設(shè)備，實(shí)施了全程試驗(yàn)，在1985年，它通過了中試鑒定和工業(yè)試驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)審查。歷經(jīng)千辛萬苦，終于在1994年末通過了國家計(jì)劃委員會的正式鑒定。目前，該技術(shù)在總體上達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

技術(shù)的研發(fā)成功為我國碳五餾分的綜合利用開辟了廣闊的前景。與此同時，在碳五分離、新的利用途徑和科研開發(fā)等方面也有許多新進(jìn)展。

異戊二烯的利用方面，開展了合成試驗(yàn)研究。特別是在精細(xì)化學(xué)品領(lǐng)域，進(jìn)行了合成甲基庚烯酮、反式異戊膠、光刻膠等多種研究，其中大部分在試驗(yàn)試驗(yàn)中取得了成功。

環(huán)戊二烯的利用方面，進(jìn)行了合成二茂鐵的研究，并且以二茂鐵作催化劑，進(jìn)行了消煙劑、抗輻射劑等的應(yīng)用研究。另外，關(guān)于二氧化雙環(huán)戊二烯樹脂、戊二醛、金剛烷等合成方面也進(jìn)行了很多研究。

隨著裂解碳五產(chǎn)量的增加，我國已經(jīng)具備了大規(guī)模的綜合利用條件，受到各大石化公司的重視，利用方案也從初始混合利用向單組分分離利用轉(zhuǎn)變，同時向制備精細(xì)化工產(chǎn)品方向發(fā)展。目前裂解C5餾分及其衍生物的綜合利用已成為全球性商機(jī)[4]。

3C5餾分的主要組分及發(fā)展前景

裂解碳五中含有許多重要有機(jī)化工原料，其中異戊二烯、環(huán)戊二烯、間戊二烯等二烯烴組分的價值最高、用途最廣[2-3]。

3.1異戊二烯

在裂解碳五餾分中，異戊二烯的含量約占裂解碳五餾分的15%～20%，相對豐富。在全部碳五分離的單組份中，異戊二烯的用途最廣泛，目前主要用于橡膠和精細(xì)化工行業(yè)。

異戊二烯在橡膠行業(yè)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在是合成橡膠的重要單體，主要用于異戊橡膠和丁基橡膠等行業(yè)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)[3]顯示，2018年我國工業(yè)用異戊二烯產(chǎn)能約33萬t/a，產(chǎn)量約18萬t/a，其中異戊橡膠行業(yè)消耗異戊二烯約4.4萬噸，約占異戊二烯產(chǎn)量24.5%，丁基橡膠行業(yè)消耗異戊二烯約0.66萬噸，約占異戊二烯產(chǎn)量的0.11%，以上三家橡膠行業(yè)對異戊二烯的消耗量占異戊二烯年產(chǎn)量的77.4%。

異戊二烯在精細(xì)化工行業(yè)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在用于新激素、維生素E、化妝品、香料或經(jīng)異戊烯醇合成高效低毒農(nóng)藥殺蟲劑的生產(chǎn)等[3]。異戊二烯在精細(xì)化工行業(yè)使用量所占比例很少，2018年精細(xì)化工行業(yè)異戊二烯的消耗量約3.14萬噸，僅占異戊二烯產(chǎn)量的0.04%。

隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對車用橡膠的用量也大幅度增加。目前，我國的汽車[4]用橡膠很大程度上依賴進(jìn)口天然橡膠，而進(jìn)口天然橡膠的價格較高且波動大，但由于以異戊二烯為原料生產(chǎn)的異戊橡膠幾乎可完全代替天然橡膠，因此對異戊二烯的需求在未來將會穩(wěn)步增加。

3.2環(huán)戊二烯

環(huán)戊二烯目前主要用于雙環(huán)戊二烯改性的不飽和聚酯樹脂、雙環(huán)戊二烯改性石油樹脂、抗氧劑、香料等。

在我國[4]，雙環(huán)戊二烯的下游用途現(xiàn)在主要著眼于不飽和聚酯樹脂生產(chǎn)，其它用途不能像不飽和聚酯這樣大量消耗DCPD。雙環(huán)戊二烯可有效降低不飽和聚酯樹脂的生產(chǎn)成本，改善其部分機(jī)械性能、耐熱性能等。

縱觀國際市場和我國市場的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不飽和聚酯樹脂產(chǎn)業(yè)在今后5～10年內(nèi)將有持續(xù)發(fā)展的機(jī)會，隨著市場經(jīng)濟(jì)的提高，將成為市場主流，產(chǎn)品需求將向高品質(zhì)發(fā)展。

我國2018年[3]通過裂解C5餾分生產(chǎn)雙環(huán)戊二烯產(chǎn)能約44.5萬噸，產(chǎn)量約26.8萬噸，雙環(huán)型不飽和樹脂消耗雙環(huán)戊二烯約17.1萬噸，約占64%，DPCD加氫石油樹脂消耗雙環(huán)戊二烯約8.4萬噸，約占31%。當(dāng)前國內(nèi)DCPD加氫石油樹脂的需求量達(dá)40萬噸/年，2015年以前國內(nèi)尚未生產(chǎn)DCPD氫化樹脂，2018年已經(jīng)達(dá)到10萬t/a的產(chǎn)能規(guī)模，年均增長率3%左右，受到當(dāng)前國內(nèi)年近40萬噸需求的刺激，未來三年DPCD氫化石油樹脂產(chǎn)能增長5%左右。

4我國裂解碳五應(yīng)用建議

4.1加強(qiáng)科研開發(fā)

我國生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)與科研機(jī)構(gòu)的合作，加強(qiáng)新產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)力度，促進(jìn)樹脂加氫、異戊二烯等技術(shù)的開發(fā)，生產(chǎn)高質(zhì)量的下游產(chǎn)品，提高產(chǎn)品等級和市場競爭力。

4.2制定綜合利用方案

綜合利用是提高企業(yè)效益的有效手段。裂解碳五分離出重要的雙烯烴和單烯烴組分后，剩余組分可通過醚化工藝生產(chǎn)汽油組分，醚后組分還可以加氫后返回乙烯裝置制備裂解原料，有利于乙烯裂解裝置原料的優(yōu)化和效果的提高。

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