基于高性能催化剂与AI智能控制的煤制烯烃过程强化及碳资源化利用技术研发

需求的背景和应用场景

煤制烯烃是现代煤化工的核心领域，但传统工艺存在流程长、能耗高、碳排放量大等问题。当前行业面临三大痛点：一是煤气化效率不足导致合成气（CO+H₂）产率低，需通过多级净化提升纯度，增加甲醇单耗；二是传统催化剂活性低、选择性差，需依赖"煤制甲醇-甲醇制烯烃"两步法，流程冗长且碳排放强度高；三是产品附加值受限，以通用聚烯烃为主，缺乏环氧乙烷、丙烯腈等高端化学品及CO₂资源化利用技术。本技术需求聚焦于煤制烯烃全产业链优化，通过过程强化与碳资源化利用，解决传统工艺能效低、碳排放高、产品低端化等核心问题，适用于大型煤化工企业技术升级及新建高效煤制烯烃项目。

要解决的关键技术问题

1. 煤气化与合成气净化技术：需开发新型气化炉结构与工艺参数优化模型，提升气化效率至99%以上；研发基于分子筛-膜分离的复合净化技术，实现合成气中硫、氯等杂质含量≤0.1ppm，降低甲醇单耗10%以上。
2. 高性能催化剂与直接制烯烃工艺：需设计双功能催化剂（金属-分子筛复合结构），突破合成气直接制低碳烯烃（C₂-C₄）选择性≥85%的技术瓶颈；构建AI驱动的反应器智能控制系统，实时优化温度（200-300℃）、压力（1-5MPa）等参数，缩短工艺流程30%。
3. 碳资源化利用技术：需开发CO₂与环氧乙烷耦合制碳酸二甲酯（DMC）的催化体系（活性≥95%），以及丙烯腈合成用流化床反应器优化模型，实现高附加值化学品收率提升15%。

效果要求

1. 经济效益：项目实施后，煤制烯烃综合能耗降低20%，甲醇单耗从2.8吨/吨烯烃降至2.3吨/吨烯烃，单位产品成本下降15%；高端聚烯烃及DMC等新产品附加值提升30%以上。
2. 竞争优势：形成"煤气化-直接制烯烃-高端化学品"全链条技术体系，打破国外对双功能催化剂的技术垄断，缩短与国际先进水平的差距至5年内。
3. 创新性：首次集成AI智能控制与煤制烯烃过程强化技术，实现反应-分离一体化协同优化；开创CO₂资源化利用新路径，每吨烯烃碳排放从6.5吨降至4吨，符合"双碳"目标要求。
4. 可推广性：技术模块可适配现有煤化工装置升级改造，预计3年内完成中试验证，5年内实现工业化应用，推动行业技术迭代。