李忠多，王新華，王健

（內(nèi)蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯017315）

MTO技術(shù)的研究進展

李忠多，王新華，王健

（內(nèi)蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯017315）

甲醇制低碳烯烴(MTO)技術(shù)是一種以甲醇為原料生產(chǎn)烯烴的技術(shù)。本文重點介紹了國內(nèi)外MTO工藝的發(fā)展概況、使用現(xiàn)狀，對MTO技術(shù)應用及其制約條件進行了初步分析，并根據(jù)我國的實際情況對其開發(fā)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(yè)的基本有機化工原料，在化工行業(yè)中具有重要作用，烯烴的年產(chǎn)量可以衡量一個國家的化工發(fā)展水平，因此，烯烴生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展對整個化學工業(yè)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(yè)發(fā)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(tǒng)方法仍然占據(jù)主導，結(jié)合我國多煤、貧油、少氣的能源現(xiàn)狀，利用甲醇為原料生產(chǎn)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(yè)向前發(fā)展也具有重要意義［1］。

1　MTO技術(shù)的發(fā)展概況

MTO是指以甲醇為生產(chǎn)原料，在傳統(tǒng)石腦油流化催化裂化工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的，生產(chǎn)乙烯、丙烯等低碳烯烴的化工工藝技術(shù)。

基于我國能源現(xiàn)狀，利用MTO技術(shù)，實現(xiàn)甲醇制取低碳烯烴，已成為制備基礎(chǔ)化工原料的一項重要補充技術(shù)。與傳統(tǒng)石腦油裂解裝置的裂解氣成分相比，MTO產(chǎn)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(chǎn)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(shù)與傳統(tǒng)工藝相比，沒有氮氧化物、硫化物等有害物質(zhì)產(chǎn)生，對大氣污染相對較小，該技術(shù)具極高的戰(zhàn)略性意義。

2　MTO工藝發(fā)展現(xiàn)狀

MTO技術(shù)發(fā)展源于甲醇制汽油技術(shù)，在甲醇制汽油過程中，人們發(fā)現(xiàn)低碳烯烴是反應中間產(chǎn)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(chǎn)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(shù)有UOP/Hydro公司的MTO技術(shù)；中國科學院大連化學物理研究所研發(fā)的DMTO技術(shù)；上?；ぱ芯吭旱腟MTO技術(shù)；德國魯奇公司開發(fā)的MTP技術(shù)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(fā)的FMTP技術(shù)。

2.1UOP/Hydro公司的MTO工藝

UOP公司和Hydro公司聯(lián)合開發(fā)的MTO技術(shù)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(huán)節(jié)，從而降低投資成本。反應溫度由蒸汽發(fā)生系統(tǒng)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(xiàn)連續(xù)操作，通過控制反應溫度、催化劑結(jié)構(gòu)可以調(diào)整產(chǎn)品氣中乙烯、丙烯比。產(chǎn)品氣組成較簡單，副產(chǎn)物及雜質(zhì)少，利于后續(xù)系統(tǒng)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(tǒng)甲醇制低碳烯烴的技術(shù)相比，DMTO工藝具有甲醇轉(zhuǎn)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(shù)方面，DMTO的核心技術(shù)——反應再生部分——應用的流化工程技術(shù)借鑒已很成熟的催化裂化流化工程技術(shù)，目前DMTO工藝和催化劑技術(shù)已基本成熟。原料為3A級精甲醇，在密閉的反應器內(nèi)與催化劑接觸發(fā)生反應，產(chǎn)生烯烴混合物，經(jīng)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(xù)輕烴分離裝置，可以靈活調(diào)整乙烯和丙烯產(chǎn)出比例，生產(chǎn)出聚合級的乙烯和丙烯。

2.3中國石化上?；ぱ芯吭旱腟MTO工藝

繼大連物理化學研究所的DMTO技術(shù)后，21世紀初上?；ぱ芯吭洪_始了甲醇制取低碳烯烴技術(shù)的研究。甲醇轉(zhuǎn)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(yōu)異，每產(chǎn)出1t烯烴需要3t甲醇。SMTO工藝是由兩段反應構(gòu)成，第一段反應是合成氣轉(zhuǎn)化為二甲醚，第二段反應是二甲醚轉(zhuǎn)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(xiàn)連續(xù)反應——再生。目前，該技術(shù)的大型工業(yè)化裝置——中原石化60萬噸/年甲醇制烯烴運行穩(wěn)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(jīng)驗研制了甲醇制丙烯（MTP）技術(shù)，該技術(shù)主要產(chǎn)物為丙烯，副產(chǎn)乙烯、丁烯經(jīng)過再生系統(tǒng)利用歧化反應制備丙烯，MTP技術(shù)被公認為是目前通過甲醇生產(chǎn)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(lián)在線生產(chǎn)，另一個反應器進行催化劑再生，這樣可保證生產(chǎn)的連續(xù)性和催化劑的活性［2］。反應轉(zhuǎn)化率高達99%，產(chǎn)品氣經(jīng)過分離［3］，丙烯純度可達到99.6%。MTP技術(shù)輕烯烴收率略低于MTO技術(shù)。

2.5清華大學的FMTP工藝

在國內(nèi)，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(shù)的研究持續(xù)進行著。與德國魯奇公司的MTP技術(shù)不同，該技術(shù)采用流化床反應形式，產(chǎn)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(fā)生，減少了副產(chǎn)物的生成，降低了烯烴分離的難度，增加了目標產(chǎn)物丙烯的產(chǎn)量［4］。結(jié)焦的催化劑進入再生器中進行再生，從而實現(xiàn)裝置的連續(xù)操作。

3　MTO技術(shù)發(fā)展的制約條件及前景

在甲醇制烯烴技術(shù)發(fā)展過程中，受到了以下條件的制約：

第一，甲醇制烯烴技術(shù)難度高，目前工業(yè)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(fā)展原料自給，降低成本，才能保證競爭力。

第三，國際油價持續(xù)走低，甲醇制烯烴原料成本優(yōu)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(shù)在西部缺水地區(qū)，因此，水資源是制約我國甲醇制烯烴項目發(fā)展的重要因素。

雖然甲醇制烯烴項目發(fā)展有很多制約因素，但低碳烯烴是現(xiàn)代化學工業(yè)的重要基礎(chǔ)原料，且傳統(tǒng)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(xiàn)產(chǎn)品增值。綜合多方面因素，采用甲醇制取烯烴的工藝技術(shù)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(shù)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(shù)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(zhì)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