MTO技術的研究進展

李忠多，王新華，王健

（內蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，內蒙古鄂爾多斯017315）

MTO技術的研究進展

李忠多，王新華，王健

（內蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，內蒙古鄂爾多斯017315）

甲醇制低碳烯烴(MTO)技術是一種以甲醇為原料生產烯烴的技術。本文重點介紹了國內外MTO工藝的發展概況、使用現狀，對MTO技術應用及其制約條件進行了初步分析，并根據我國的實際情況對其開發應用前景進行了展望。

甲醇；烯烴；工藝

低碳烯烴作為化學工業的基本有機化工原料，在化工行業中具有重要作用，烯烴的年產量可以衡量一個國家的化工發展水平，因此，烯烴生產技術的發展對整個化學工業具有重要意義。目前，我國低碳烯烴的自給率在50%左右，隨著化學工業發展迅速，對低碳烯烴的需求在日益增多，供需矛盾逐漸增大。然而以石油為原料裂解制取烯烴的傳統方法仍然占據主導，結合我國多煤、貧油、少氣的能源現狀，利用甲醇為原料生產烯烴，不僅可以減小我國原油供應不足的壓力，對推動化工行業向前發展也具有重要意義［1］。

1　MTO技術的發展概況

MTO是指以甲醇為生產原料，在傳統石腦油流化催化裂化工藝技術的基礎上開發的，生產乙烯、丙烯等低碳烯烴的化工工藝技術。

基于我國能源現狀，利用MTO技術，實現甲醇制取低碳烯烴，已成為制備基礎化工原料的一項重要補充技術。與傳統石腦油裂解裝置的裂解氣成分相比，MTO產品氣主要為乙烯、丙烯等低碳烯烴以及少量炔烴、CO、CO2、N2和O2等組分，不含硫、芳烴及其他較重組分，因此從MTO產品氣中分離低碳烯烴難度小于裂解工藝中裂解氣的分離難度。MTO技術與傳統工藝相比，沒有氮氧化物、硫化物等有害物質產生，對大氣污染相對較小，該技術具極高的戰略性意義。

2　MTO工藝發展現狀

MTO技術發展源于甲醇制汽油技術，在甲醇制汽油過程中，人們發現低碳烯烴是反應中間產物，通過控制反應溫度、專用催化劑等條件，可以將反應停留在生產低碳烯烴階段，最早提出MTO工藝的是美孚石油公司。目前，甲醇制低碳烯烴工藝的代表技術有UOP/Hydro公司的MTO技術；中國科學院大連化學物理研究所研發的DMTO技術；上?；ぱ芯吭旱腟MTO技術；德國魯奇公司開發的MTP技術和中國化學工程集團公司、清華大學、安徽淮化集團有限公司共同研發的FMTP技術。

2.1UOP/Hydro公司的MTO工藝

UOP公司和Hydro公司聯合開發的MTO技術采用流化床反應器。MTO工藝對原料甲醇的適用范圍較大，可以使用粗甲醇，省去甲醇精制環節，從而降低投資成本。反應溫度由蒸汽發生系統來控制回收熱量，采用類似流化催化裂化的反應器、再生器形式，實現連續操作，通過控制反應溫度、催化劑結構可以調整產品氣中乙烯、丙烯比。產品氣組成較簡單，副產物及雜質少，利于后續系統進行烯烴分離。采用MTO專用催化劑后，在0.1～0.5MPa和350℃～550℃條件下進行反應，可使乙烯、丙烯的選擇性達到80%。

2.2大連化學物理研究所的DMTO工藝

20世紀80年代，大連化學物理研究所開始了對甲醇制取低碳烯烴工藝的研究，與傳統甲醇制低碳烯烴的技術相比，DMTO工藝具有甲醇轉化率更高、催化劑選擇性高、反應壓力低、建設投資和操作費用省等特點。在工程技術方面，DMTO的核心技術——反應再生部分——應用的流化工程技術借鑒已很成熟的催化裂化流化工程技術，目前DMTO工藝和催化劑技術已基本成熟。原料為3A級精甲醇，在密閉的反應器內與催化劑接觸發生反應，產生烯烴混合物，經過水洗、急冷單元將烯烴混合物中絕大部分水和氧化物去除并將其降溫后，送往后續輕烴分離裝置，可以靈活調整乙烯和丙烯產出比例，生產出聚合級的乙烯和丙烯。

2.3中國石化上海化工研究院的SMTO工藝

繼大連物理化學研究所的DMTO技術后，21世紀初上?；ぱ芯吭洪_始了甲醇制取低碳烯烴技術的研究。甲醇轉化率高于99.8%，乙烯和丙烯選擇性大于80%，專利催化劑價格低廉，催化性能優異，每產出1t烯烴需要3t甲醇。SMTO工藝是由兩段反應構成，第一段反應是合成氣轉化為二甲醚，第二段反應是二甲醚轉化為乙烯、丙烯等低碳烯烴。第二段反應采用類似催化裂化的流化床反應器，實現連續反應——再生。目前，該技術的大型工業化裝置——中原石化60萬噸/年甲醇制烯烴運行穩定。

2.4德國魯奇(Lurgi)公司的MTP工藝

德國魯奇公司利用豐富的固定床反應經驗研制了甲醇制丙烯（MTP）技術，該技術主要產物為丙烯，副產乙烯、丁烯經過再生系統利用歧化反應制備丙烯，MTP技術被公認為是目前通過甲醇生產丙烯成本最低的方法。反應采用固定窗反應器，兩個反應器串聯在線生產，另一個反應器進行催化劑再生，這樣可保證生產的連續性和催化劑的活性［2］。反應轉化率高達99%，產品氣經過分離［3］，丙烯純度可達到99.6%。MTP技術輕烯烴收率略低于MTO技術。

2.5清華大學的FMTP工藝

在國內，中國化學工程集團公司、清華大學、安徽淮化集團有限公司對MTP技術的研究持續進行著。與德國魯奇公司的MTP技術不同，該技術采用流化床反應形式，產品氣和催化劑出反應器后進入氣固分離器進行分離，及時中止反應的進行，有效地抑制了二次反應的發生，減少了副產物的生成，降低了烯烴分離的難度，增加了目標產物丙烯的產量［4］。結焦的催化劑進入再生器中進行再生，從而實現裝置的連續操作。

3　MTO技術發展的制約條件及前景

在甲醇制烯烴技術發展過程中，受到了以下條件的制約：

第一，甲醇制烯烴技術難度高，目前工業化放大裝置少，如何提高收率，如何提高設備利用率等問題還有待解決。

第二，甲醇制烯烴項目資金投入量大，配套裝置較多，發展原料自給，降低成本，才能保證競爭力。

第三，國際油價持續走低，甲醇制烯烴原料成本優勢蕩然無存。

第四，甲醇制烯烴項目用水量巨大，我國是缺水國家，水資源日益緊張，且我國煤炭資源大多數在西部缺水地區，因此，水資源是制約我國甲醇制烯烴項目發展的重要因素。

雖然甲醇制烯烴項目發展有很多制約因素，但低碳烯烴是現代化學工業的重要基礎原料，且傳統制取工藝導致我國石油缺口逐年增大，煤炭深加工可以使我國低廉的煤價實現產品增值。綜合多方面因素，采用甲醇制取烯烴的工藝技術將是一條具有光明前景的路線。

［1］張香蘭，許宏.煤制烯烴工藝技術分析［J］.煤炭加工與綜合利用，2013，（04）：25.

［2］孔凡貴，張婧元.MTO/MTP技術探討與比較［J］.化工中間體，2012，（11）：15.

［3］杜雄偉，王兆文，申峻，等.中苯加氫輕質化實驗研究［J］.煤化工，2013，（06）：30.

［4］王茜，李增喜，王蕾.甲醇制低碳烯烴研究進展[J］.工程研究——跨學科視野中的工程，2010，（09）：25.

Research progress of MTO Technology

LI Zhong-duo,WANGXin-hua,WANGJian
（Inner Mongolia China-coal Mengda NewEnergy＆Chemical Co.Ltd.,Erdos 017315,China）

The methanol tolight olefins(MTO)technologyprovides a wayfor methanol as rawmaterial olefin.This article focuses on the overview of the development of domestic and foreign MTO process,process and use of the status,and in accordance with China's actual situation,the development and application are prospected.

Methanol;Olefin;Process

TQ221.21

A

1674-8646（2015）09-0024-02

2015-06-04