2020年11月9日,中國科學院大連化學物理研究所第三代甲醇制烯烴(DMTO-Ⅲ)技術通過由中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定。與會專家一致認為,該技術創(chuàng)新性強,技術優(yōu)勢明顯,建議加快推廣應用,早日建成DMTO-Ⅲ工業(yè)示范裝置。
該技術歷經(jīng)三代研發(fā)。2006年6月,第一代甲醇制烯烴(DMTO)技術完成萬噸級工業(yè)試驗,2010年8月在全球首次實現(xiàn)煤基甲醇制低碳烯烴的工業(yè)化。2010年5月,第二代甲醇制烯烴(DMTO-Ⅱ)技術完成萬噸級工業(yè)試驗,2014年12月首次實現(xiàn)工業(yè)化。
DMTO-Ⅲ技術是包括新型高效流化床反應器、新一代催化劑等在內的完整技術方案。與當前工業(yè)化技術相比,技術經(jīng)濟性顯著提高,主要表現(xiàn)在以下4個方面:
(1)單套裝置甲醇產(chǎn)能大幅增加。DMTO和DMTO-Ⅱ技術的單套工業(yè)裝置甲醇產(chǎn)能為1.8 Mta。在流化床反應器尺寸基本不變的情況下,DMTO-Ⅲ技術可使裝置產(chǎn)能提高到3.0 Mta,烯烴產(chǎn)量從600 kta增加到1.15 Mta。據(jù)測算,DMTO-Ⅲ工業(yè)裝置的單位烯烴成本較現(xiàn)有的DMTO裝置下降約10%。
(2)DMTO-Ⅲ技術能耗低。DMTO技術噸烯烴(乙烯+丙烯)甲醇單耗為2.97 t,DMTO-Ⅱ技術是在第一代技術的基礎上增加副產(chǎn)的碳四以上組分(C4+)裂解單元,其原料單耗較DMTO第一代技術有所降低。DMTO-Ⅲ技術由于不設碳四以上組分催化裂解反應器,且其甲醇單耗與DMTO-Ⅱ基本相同,單位烯烴產(chǎn)能的能耗可明顯下降。新一代催化劑用于現(xiàn)有DMTO工業(yè)裝置時,噸烯烴(乙烯+丙烯)的甲醇單耗可降低到2.85~2.90 t。
(3)應用新一代甲醇制烯烴催化劑。在催化劑方面,該團隊通過創(chuàng)新分子篩合成方法,實現(xiàn)對SAPO分子篩晶相、酸性和形貌的協(xié)同調控,同時結合催化劑制備工藝的創(chuàng)新,開發(fā)了烯烴收率高、焦炭產(chǎn)率低、操作窗口寬、微量雜質少的新一代甲醇制烯烴催化劑。目前已建成5 kta規(guī)模的催化劑生產(chǎn)線并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。新一代甲醇制烯烴催化劑兼顧已有工業(yè)裝置和新技術開發(fā)需求,已在多套DMTO工業(yè)裝置中應用。
(3)應用高效流化床反應器。在DMTO-Ⅲ技術開發(fā)方面,該團隊對甲醇制烯烴多尺度過程進行深入研究,發(fā)展了通過催化劑積炭調控烯烴選擇性的技術路線。在此基礎上,基于新一代甲醇制烯烴催化劑,開發(fā)了甲醇處理量大、副反應少、可靈活實現(xiàn)催化劑運行窗口優(yōu)化的高效流化床反應器,完成了千噸級中型試驗。
2020年9月26日,中國石化聯(lián)合會對DMTO-Ⅲ中試裝置進行了72 h現(xiàn)場連續(xù)運行考核,結果表明,甲醇轉化率為99.06%,乙烯和丙烯的選擇性為85.90%,噸烯烴(乙烯+丙烯)甲醇單耗為2.66 t。
近日,中國科學院大連化學物理研究所已與寶豐能源公司達成5套1 Mta烯烴的DMTO-Ⅲ工業(yè)裝置合作意向,總投資810億元。目前,DMTO系列技術已累計許可31套工業(yè)裝置(投產(chǎn)14套),烯烴總產(chǎn)能達20.25 Mta。