化學(xué)化工界30多年的努力終于變成現(xiàn)實。近日，美國Siluria技術(shù)公司為其在得克薩斯州的試驗工廠舉行盛大開車儀式，成為世界上第一家實現(xiàn)將天然氣直接工業(yè)化大規(guī)模轉(zhuǎn)化為乙烯的企業(yè)。

    化學(xué)界的“圣杯”
 

    除北美和中東，世界上的大部分國家和地區(qū)以石腦油為原料，采用蒸汽裂解法制乙烯。該方法不僅耗能高、排放溫室氣體多、成本高，而且由于原料來自于石油，還需要擠占寶貴的石油資源。
 

    為減少石油依賴，各國開展以主要成分為甲烷的天然氣制烯烴的研究。天然氣制乙烯的路線分直接法和間接法兩種。相比間接法冗長煩瑣的過程，直接法只需一步即可將甲烷轉(zhuǎn)化成乙烯，具有很高的經(jīng)濟價值，非常具有吸引力。
 

    但由于甲烷的選擇活化和定向轉(zhuǎn)化是世界級難題，被譽為整個化學(xué)界的“圣杯”，因而從上世紀(jì)80年代至本世紀(jì)初，學(xué)界始終沒能開發(fā)出工業(yè)可行的甲烷直接制乙烯工藝。
 

    突破的關(guān)鍵在催化劑。2010年，Siluria公司創(chuàng)造性地使用生物模板精確合成納米線催化劑，使用高通量技術(shù)從大量備選催化劑中篩選出最合適的元素組成，開發(fā)出工業(yè)可行的甲烷直接制成乙烯催化劑。
 

    該催化劑可在低于傳統(tǒng)蒸汽裂解法操作溫度200℃至300℃的情況下，在5至10個大氣壓下，高效催化甲烷轉(zhuǎn)化成乙烯，活性是傳統(tǒng)催化劑的100倍以上。
 

    Siluria公司設(shè)計的反應(yīng)器分為兩部分，一部分用于將甲烷轉(zhuǎn)化成乙烯和乙烷，另一部分用于將副產(chǎn)物乙烷裂解成乙烯，裂解反應(yīng)所需的熱量來自甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)放出的熱量。這種設(shè)計使反應(yīng)器的給料既可以是天然氣也可能是乙烷，同時最大化地節(jié)約了能源。

    對石油替代戰(zhàn)略的推進
 

    Siluria公司開發(fā)的天然氣直接制乙烯工藝(以下簡稱新路線)的技術(shù)優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在五個方面：與傳統(tǒng)的石腦油裂解制乙烯相比，成本低、溫室氣體排放少、節(jié)能、經(jīng)濟價值高;乙烯可進一步轉(zhuǎn)化為液體燃料，進一步提高了整條路線的經(jīng)濟價值;原料要求不苛刻，甲烷可來自天然氣也可來自生物質(zhì)，氧源可以是純氧也可以是富氧空氣、壓縮空氣等;能利用已有的乙烯生產(chǎn)裝置和回收設(shè)備，改造成本低;對于天然氣資源豐富的國家，具有重要戰(zhàn)略價值。
 

    除了對烯烴工業(yè)的影響，新路線還將影響包括汽油、柴油和航空燃油在內(nèi)的液體燃料生產(chǎn)。Siluria公司同時開發(fā)了乙烯制液體燃料技術(shù)，這條路線不需要經(jīng)過高耗能的費托合成，僅投資成本便可節(jié)省25%至30%。
 

    2014年6月，全球最大的氣體和工程集團德國林德集團與Siluria公司達成合作協(xié)議，雙方將在得克薩斯州的試驗工廠合作進行該技術(shù)最后的放大和驗證過程。根據(jù)協(xié)議，雙方將把各自的技術(shù)和專業(yè)方案優(yōu)化整合成一攬子方案，林德集團將負(fù)責(zé)向石化行業(yè)授權(quán)這個一攬子方案的使用許可，授權(quán)工作預(yù)計從2015年下半年開始。
 

    2014年8月，世界領(lǐng)先的一體化能源化工企業(yè)—沙特阿美石油公司投資Siluria公司，并計劃在沙特阿拉伯率先部署新路線。
 

    不只在海外，新路線也同樣引起了美國政府的注意。2014年3月，Siluria公司CEO受邀參加高級別的“2020能源政策論壇”并發(fā)表演講，隨后，Siluria公司高管受邀赴白宮與美國能源部部長等官員討論美國未來能源政策問題。
 

    美國政府已經(jīng)意識到新路線可能對其能源和制造業(yè)的戰(zhàn)略價值，并正在考慮制定有關(guān)促進就業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展的政策。