林德和科莱恩合作开发低碳乙烯生产技术

据报道，化工公司致力于尽可能减少温室气体排放，其中首要目标之一是减少蒸汽裂解装置产生的二氧化碳。蒸汽裂解炉通过燃烧大量天然气和其它燃料，加热至约900℃，断裂乙烷、石脑油和其它原料中的碳氢键和碳碳键，生产乙烯和丙烯。业内人士表示，蒸汽裂解装置每生产1吨乙烯将排放约1.2吨的二氧化碳。

许多大型石化公司正致力于乙烯绿色生产。例如，陶氏正在艾伯塔省建造一座将可同步收集并封存二氧化碳的裂解装置。同时，陶氏与壳牌宣布将合作开发利用可再生能源进行蒸汽裂解。一些化工公司正在开发全新的乙烯合成路线。科莱恩、林德和慕尼黑工业大学合作开发了氧化乙烷脱氢工艺催化剂（Edhox工艺），Edhox工艺可能降低乙烯生产工艺中100%的二氧化碳排放。通过Edhox工艺，乙烷与氧气反应生成乙烯、水和醋酸。

科莱恩催化剂全球研发负责人表示，目前Edhox工艺已经进行了约10年的开发研究，该工艺已进入验证阶段，将推动催化技术创新和发展。过去十年中，Edhox工艺研发过程面临重大技术挑战。例如，在反应器中将氧气和烷烃结合，如何尽可能减少产生额外氧化产物（例如二氧化碳）。目前，科莱恩已成功将Edhox工艺催化剂乙烯和乙酸选择性提高到93%，最大限度减少了二氧化碳产生。如何维持催化剂充足活性对商业化至关重要。科莱恩研究人员表示，催化剂活性需要与效率平衡。如果催化剂效率更高，那么催化剂将在更短时间内失活。

科莱恩近期研发出了Edhox工艺钼和钒催化剂。科莱恩研究人员表示，钼基催化剂可用于生产丙烯腈和丙烯酸，钒基催化剂可用于生产马来酸酐。Edhox工艺催化剂必须保持稳定状态，防止相变使其失活。因此，大部分研发工作都集中于催化剂晶体结构研究。科莱恩催化剂使用了特有促进剂，基于合作双方共同努力，工艺生产率提高了近70%。Edhox工艺环境优势在于氧化反应。与乙烷裂解吸热不同，乙烷氧化脱水放热，并且在低于400℃的温度下发生，远低于乙烷裂解温度。反应中产生的适量二氧化碳将从分离段工艺气体中捕集，可用于下游工艺或进行封存。

2017年林德开始在德国Pullach工厂试验装置中运行Edhox工艺，Pullach工厂使用丙烯酸和马来酸酐工厂商业规模反应装置。同时具有熔盐冷却系统，调节放热反应温度并为工厂分离段产生蒸汽。林德表示，Edhox工艺适用于以乙烯和乙酸为原料的客户，例如醋酸乙烯酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯生产商。2020年10月林德与壳牌达成合作，将致力于研究氧化脱氢。目前林德正在与全球各地潜在客户沟通。由于行业倾向于投资可持续石化项目，预计未来几年Edhox工艺将获得许可。