MTO技术工业化可行性分析[1]1VIP免费

第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共7页MTO技术工业化可行性分析乙烯、丙烯是重要的基础有机化工原料，目前均产自石油路线，由于石油资源紧缺，已经严重影响到下游的化工产业。我国的煤炭资源相对丰富，保有储量超过1万亿t，利用丰富的煤炭替代石油是一条适合我国国情的化工产业持续发展道路，是国家能源安全的一个重大战略课题。煤制烯烃技术是以煤炭为原料，经煤气化、合成气制甲醇、甲醇制烯烃等工艺过程代替过去只能以石油为原料的烯烃及下游产品的煤炭清洁利用技术。甲醇制烯烃(MethanolToOlefin，MTO)是煤制烯烃工艺路线的核心技术，是将甲醇转化为乙烯、丙烯的工艺。MTO工艺开辟了由煤炭或天然气生产基本有机化工原料的新工艺路线，是最有希望取代传统的以石脑油为原料制取烯烃的路线，也是实现煤化工向石油化工延伸发展的有效途径。1MTO技术的发展1.1国外研发进展国际上一些著名的石油和化学公司如美孚(Mobil)、巴斯夫(BASF)、埃克森(Exxon)、环球油品(UOP)、海德鲁(NorskHydro)等都投入了大量的人力和资金来研究和开发MTO的技术，目前MTO技术已趋于成熟。1.1.1MobilMobil提出了一种使用ZSM-5催化剂，在列管式反应器中进行甲醇转化制烯烃的工艺流程，并于1984年进行过9个月的中试试验，试验规模为100桶/d。在工艺过程中，甲醇扩散到催化剂孔中进行反应，首先生成二甲醚，然后生成乙烯，反应继续进行，生成丙烯，丁烯和高级烯烃，也可生成二聚物和环状化合物，以碳选择性为基础，乙烯质量收率可达60%，烯烃总质量收率，可达80%，大体相当于采用常规石脑油/粗柴油管式炉裂解法收率的2倍，但催化剂的寿命尚不理想。1.1.2BASFBASF采用沸石催化剂，1980年在德国路德维希港建立了一套消耗甲醇30t/d的中试装置。其反应温度为300-450℃，压力为0.1-0.5MPa，用各种沸石做催化剂，初步试验结果是C2-C4烯烃的质量收率为50%-60%，收率低。1.1.3UOPUOP筛选出的催化剂称作MTO-100，MTO-100是联碳公司开发的SAPO-34与一系列专门选择的黏合剂材料之结合体。SAPO-34是MTO-100催化剂的基体，于20世纪80年代由UnionCarbide分子筛部开发，主要化学成分包括Si、Al、P、O等元素。它具有适宜的内孔道结构尺寸和固体酸性强度，能够尽量减少反应初期生成的烯烃发生齐聚反应生成大分子烃类，从而提高目标产物——烯烃的选择性。虽然SPAO-34是理想的催化材料，但对流化床操作不是坚固耐用的材料，而所选择的黏合剂可增加催化剂强度和抗磨损性能。据推测，MTO-100中所采用的黏合剂是处理过的二氧化硅和氧化铝。SAPO-34分子筛催化剂孔径只允许乙烯、丙烯和少量的C4通过，不会产生重的烃类产品。M(乙烯):m(丙烯)=m75-1.5之间调节，乙烯+丙烯的产率比较稳定(80%左右)，而且乙烯和丙烯的纯度，均在99.6%以上，可直接满足聚合级丙烯和乙烯的要求。1.2国内研发进展在20世纪80年代，中科院大连化物所已开始对MTO工艺的硅铝磷酸盐分子筛的研究，国内其它科研机构石油大学、中石化石科院也进行了多年的MTO催化剂的研究，得到了与UOP接近的结果，尤其中科院大连化物所的开发与研究工作进展迅速，在20世纪90年代发明了用三乙胺(TEA)和二乙胺(DEA)为模板剂及用TEA(或DEA)加四乙基氢氧化胺第2页共7页第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共7页(TEAOH)为双模板剂制备硅铝磷酸盐分子筛的经济实用方法，同时还研制了专用的MTO催化剂DO123。目前大连化物所的中试研究水平已经与国际水平相当，而DO123催化剂的价格却低得多。2MTO工艺试验2.1NorskHydro2.1.1试验装置NorskHydro于1995年6月与UOP合作建设了一套加工粗甲醇能力为0.75t/d的MTO工艺演示装置，装置连续运转了90d，各系统操作正常、稳定。在90d运转中催化剂经过450次反应-再生循环，其性能仍然非常稳定，反应后通过取样分析，催化剂的强度也满足要求，而且可以改变操作条件调节乙烯和丙烯的产出比例。乙烯和丙烯的纯度均在99.6%以上，可直接满足聚合级丙烯和乙烯的要求。2.1.2试验条件该演示装置的操作条件：提升管入口进料设计为750kg/d(实际可达到1000t/d)，入口温度为460...