甲醇制低碳烯烴工藝技術新進展

郭志強

(神華煤制油化工有限責任公司 新疆煤化工分公司，新疆 米泉 831400)

有關有機化工原料的研究是現代化學工業最關鍵的分支之一。當中又以低碳烯烴的研究最受各方關注與重視。在現代經濟社會不斷發展，化學工業持續推進的過程中，各行業領域對于低碳烯烴的需求量呈現出了顯著的發展趨勢，傳統意義上低碳烯烴制備方法不再適應于現代發展需求，因此需要各方在低碳烯烴制備工藝技術方面展開深入的研究與分析。特別是對于我國而言，展開對此項目的研究不但能夠促進以煤代油工業進程的發展，同時對于能源安全保障的提升而言也是至關重要的。結合現階段的技術發展趨勢來看，我國可以說已經開始邁入甲醇制低碳烯烴的工業化建設階段。本文試就國內外各方研究人員在這方面取得的技術進展做詳細分析與說明。

1 HYDRO/UOP MTO工藝技術進展

甲醇制低碳烯烴是由甲醇制汽油逐步演變而來的。在相關人員應用甲醇方案制備汽油的過程當中發現:整個制備過程當中所產生的中間產物均表現為C2～C4烯烴。為了能夠使整個反應過程停留在制備低碳烯烴的發展階段，就需要操作人員通過對反應條件的合理控制以及催化劑的調整來實現。這也正是甲醇制備低碳烯烴工藝技術的研究核心所在。

在這一方面的研究過程當中，UOP公司通過合作方式構建了一套能夠實現0.75t/d加工速度的甲醇加工示范裝置，該裝置可基本達到100%的轉化率，同時，反應過程中的乙烯、丙烯碳基質量收率均達到了80%以上。整個裝置的反應流程在于:反應熱對蒸汽進行帶出以及回收處理，失活性的催化劑被傳輸至流化床再生器當中進行再生反應，并再次被傳輸至反應器當中進行使用。在反應裝置所生產產物進行氣流分流之前，需要通過換熱處理的方式，對產物當中所含有的水分、以及惰性物質進行徹底清除，經過脫水、脫CO、以及干燥處理之后，進行回收，完成整個低碳烯烴的制備作業。該裝置的主要優勢是:能夠在相對寬泛的區間內對反應裝置所生成產物當中的C2以及C3產出比進行合理調整與控制，結合市場需求參與調整，確保該工藝技術的收益能夠達到預期水平。

2 DMTO工藝技術進展

對于我國而言，有關甲醇制備低碳烯烴的研究開始于上個世紀八十年代初期。前期有關甲醇制備低碳烯烴工藝催化劑的研究集中在以下幾個方面:(1)ZSM-5型催化劑;(2)DO123型催化劑;(3)SAPO-34型催化劑。盡管上述幾類催化劑在實踐應用中具備良好的效果，但受到DME裝置規模限制因素的影響，制備低碳烯烴的研究重點仍然集中在以甲醇作為原料的制備方案當中。第一個萬噸級單位以上的甲醇制備低碳烯烴工藝技術裝置項目形成于2004年，是由中科院聯合新興煤化工、以及洛陽石油化工公司共同開展的。該反應裝置共由三個單元所構成:包括甲醇制備低碳烯烴反應單元、水汽急冷分離單元;以及廢水汽提單元。該裝置于2006年正式投入運行，持續性運行時長在1150h以上。通過對運行過程中相關實時數據的分析發現:該甲醇制備低碳烯烴反應裝置通過對密相流化床的合理應用，將反應全過程的溫度控制在了(590±30)℃以內，將反應壓力控制在了(0.05±0.05)MPa范圍之內。實現了良好的乙烯、丙烯收率、選擇性，同時兼顧了對甲醇轉化率的合理提升(可達到99.0%以上)，因此使整個反應裝置具備良好的綜合效益。

3 Lurgi MTP工藝技術進展

在現階段的技術條件支持下，德國Lurgi公司是唯一成功開發并應用MTP工藝技術的公司，其所建成的基于甲醇原料的丙烯生產裝置可達到100Kt/a的生產能力。Lurgi公司有關甲醇制備乙烯成分的工藝技術成功研發于上世紀90年代，該生產反應裝置當中引入了基于固定床的反應器裝置，以及可支持沸石分子篩的催化劑反應原料。在該裝置的實際運行過程當中，兩個反應器保持串聯裝置。結合實踐運行經驗來看，第一個反應器當中需要完成甲醇原料自二甲醚成分的轉變工作，而第二反應器當中則需要完成對未參與反應甲醇蒸汽成分與二甲醚成分相互配合，通過綜合反應的方式轉化并生成丙烯成分。在整個反應過程當中，兩套反應器設備需要自動進行操作的切換。當中比較典型的產物組分包括:71.0%質量分數丙烯成分;1.6%質量分數乙烯成分;1.6%質量分數丙烷成分;8.5%質量分數C4～C5成分;16.1%質量分數C6成分;1.2%質量分數焦炭成分。該工藝技術的主要優勢在于:反應生成的丙烯收率能夠維持在較高水平;反應過程當中所應用的沸石分子篩催化劑反應原料結焦水平低，在常規反應溫度狀態下可具備良好的不連續再生特性，對于控制再生循環次數而言有重要意義;反應器壽命長。

4 結束語

在本文上述分析過程當中，針對甲醇制備低碳烯烴的主要工藝技術進展進行了簡要的概括與分析，當中主要包括以下三個方面的內容:(1)HYDRO/UOP MTO工藝技術;(2)DMTO工藝技術;(3)Lurgi MTP工藝技術。相信通過各方人員的通力合作，必定能夠在甲醇制低碳烯烴方面取得顯著的發展與成效。

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