BP開發(fā)第二代乙醇脫水制取乙烯工藝技術(shù)

乙醇脫水制乙烯技術(shù)已成為一種具有發(fā)展前景的工藝路線。BP公司自2004年以來開發(fā)了一種全新的、第二代乙醇制取乙烯工藝技術(shù)，并擁有該該工藝技術(shù)的專利。據(jù)稱，該工藝技術(shù)具備比現(xiàn)有技術(shù)更低的生產(chǎn)成本和復(fù)雜性，從而可提高生產(chǎn)效率。該第二代新技術(shù)以專有催化劑和較溫和操作條件的組合帶來了乙烯的超高選擇性。目前，24 000 h以上的中試試驗已經(jīng)完成，由此證明了這項新技術(shù)。

在負載的雜多酸（HPA）催化劑上，乙醇脫水形成乙烯和水。該反應(yīng)過程除了生產(chǎn)乙烯，只產(chǎn)生極少量的副產(chǎn)物。在試驗工廠生產(chǎn)的乙烯已經(jīng)在一個獨立的實驗室被測試其聚合活性。結(jié)果表明相對于傳統(tǒng)的聚合級乙烯進料沒有明顯的差異。已經(jīng)從這些測試中所產(chǎn)生的聚乙烯（PE）進行了幾個物理特性的研究。

（1）第二代工藝技術(shù)的優(yōu)勢

第一代乙醇脫水技術(shù)通常使用氧化鋁基催化劑，在高溫下（315～460℃）和低的壓力（通常小于0.5 MPa）下進行反應(yīng)。而在第二代工藝技術(shù)中，該催化劑可以在較溫和的溫度下達到超高的乙烯選擇性。在200～270℃和0.5～2 MPa的可控反應(yīng)條件下，乙烯的選擇性超過99%。

當(dāng)?shù)谝淮夹g(shù)生產(chǎn)聚合級乙烯時，必須從粗乙烯中分離在反應(yīng)中形成的乙烷。乙烷和乙烯具有相似的物理性能，所以這種分離，必須在較高的壓力和較低的溫度下進行。該裝置的操作通常被稱為C2分離器。第二代技術(shù)對C2分離器不是必需的，因為它具有超高的乙烯選擇性，產(chǎn)生的乙烷極少。

第一代技術(shù)要實現(xiàn)低壓力工作條件，需要更顯著的壓縮技術(shù)，以確保在零度以下從乙烯中冷卻分離乙烷。而第二代工藝過程容忍較高的反應(yīng)壓力，降低了產(chǎn)物純化前所需的壓縮能力。此外，催化劑的超高選擇性也降低了必須被移除的副產(chǎn)物的量，從而無需C2分離器以及CO汽提器和CO2脫除技術(shù)。這大大降低了運營成本。較高的乙烯選擇性提供了改進的乙醇利用率，同時可降低能源需求。

第一代技術(shù)流程的特點是操作溫度較高，需要高壓縮技術(shù)和零度以下冷凍分離的組合，這會帶來高成本。而第二代技術(shù)既能達到生產(chǎn)聚合物級乙烯的要求，也具有相對于現(xiàn)有技術(shù)的低操作成本優(yōu)勢。

（2）專有催化劑的開發(fā)

在比較低的反應(yīng)溫度（200～270℃）下，負載HPA催化劑具有高活性和超高乙烯選擇性（大于99%的碳選擇性）。在一個全流程中試裝置上，已完成各種催化劑的性能對比測試。該裝置于2009年投產(chǎn)，包括了所有的工業(yè)規(guī)模裝置的關(guān)鍵單元操作，包括冷藏，而不是低溫，乙烯純化塔。

到目前為止，超過24 000 h的測試已經(jīng)完成，制定了一整套達到催化劑最佳活性的啟動，關(guān)閉和持續(xù)穩(wěn)態(tài)運行的程序步驟，催化劑持續(xù)穩(wěn)定運行壽命已超過兩年。在此運行條件下，使用HPA催化劑可確保無需對催化劑表面進行除焦再生的要求。

（中國石化上海石油化工研究院情報部供稿）