刘海锋

摘 要：研究开发MTO工艺和MTP工艺对于当前的化工生产低碳烯烃具有非常重要的意义，不但可以增加乙烯以及丙烯原料的来源，还可以提高工业生产的效率。对MTO的工艺条件进行合理有效的控制可以提高低碳烯烃的生产率，将OCP工艺和MTO装置整合在一起，可以极大的提高装置的整体运行水平。

关键词：低碳烯烃；甲醇；工艺技术

1 甲醇制烯烃工艺技术进展

1.1 甲醇为原料制取低碳烯烃的工艺技术

以甲醇为原料制取低碳烯烃的工艺技术主要有两种： 一种是甲醇制烯烃（MTO）工艺，即以甲醇为原料制取以乙烯、丙烯为主要产物的技术；另一种是甲醇制丙烯（MTP）工艺，即以甲醇为原料制取以丙烯为主要产物的技术。

1.2 MTO工艺技术进展

目前具有代表性的 MTO 工艺主要有： ExxonMobil 公司开发的 MTO 技术， UOP/Hydro 公司开发的 MTO 技术，中国科学院大连化学物理研究所（简称大连化物所）开发的甲醇经二甲醚制低碳烯烃 （DMTO） 技术以及合成气经二甲醚制低碳烯烃（ SDTO ）技术，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院（简称上海石化院）开发的 SMTO 技术等。

1.3 UOP/Hydro MTO 工艺技术进展

甲醇制低碳烯烃是由甲醇制汽油逐步演变而来的。在相关人员应用甲醇方案制备汽油的过程当中发现：整个制备过程当中所产生的中间产物均表现为 C2 ～ C4 烯烃。为了能够使整个反应过程停留在制备低碳烯烃的发展阶段，就需要操作人员通过对反应条件的合理控制以及催化剂的调整来实现。这也正是甲醇制备低碳烯烃工艺技术的研究核心所在。在这一方面的研究过程当中，UOP 公司通过合作方式构建了一套能够实现 0.75t/d 加工速度的甲醇加工示范装置，该装置可基本达到 100%的转化率，同时，反应过程中的乙烯、丙烯碳基质量收率均达到了 80%以上。整个装置的反应流程在于：反应热对蒸汽进行带出以及回收处理，失活性的催化剂被传输至流化床再生器当中进行再生反应，并再次被传输至反应器当中进行使用。

2 催化剂的研究进展

2.1 ZSM-5 沸石分子筛催化剂

ZSM-5 沸石分子筛具有较强的酸性， 且孔道较大，不能有效抑制芳烃及高碳烃类的生成，直接用于甲醇转化反应时低碳烯烃的选择性不高。 因此， 通过改变 ZSM-5 分子筛催化剂的硅铝比、调节表面酸性以及改善孔结构，可以提高 MTP 反应中催化剂对丙烯的选择性、降低芳烃等副产物、减少催化剂的结炭量，从而延长催化剂使用寿命。常用的改性方法有磷改性、高温水热处理、金属改性及其他化学处理改性等。

2.2 S介孔 - 微孔多级结构分子筛

ZSM-5，SAPO-34 等微孔分子筛的孔道均小于 2nm，其特点是具有良好的择形催化功能。 但由于反应物和产物在孔道内的扩散均为构型扩散， 扩散阻力导致副反应增加以及催化剂结焦失活，因此严重影响了催化效率。介孔具有较好的扩散性能， 在微孔晶体中引入一定数量均匀分布的介孔， 这样的分子筛催化剂结合了微孔分子筛和介孔分子筛的优点，可以较好地提高催化效率，有效减弱二次反应，提高中间产物的选择性。

2.3 复合催化剂

近几年来， 混合相分子筛催化剂（AEI/CHA）研究也比较热，许多大公司都进行了研究。由于具有AEI 结构的 SAPO-18和具有 CHA 结构的 SAPO-34在MTO 反应中的催化性能相差不大 ，而且两者化学组成相近， 所以也最受关注 。Norsk Hydro 公司的 Wendelbo 等从延长催化剂寿命的角度考虑 ，合成出了多批混合相分子筛催化剂， 其中将 SAPO-18 和 SAPO-34 按照一定比例合成的 RUW-19 型催化剂，与该纯催化剂以及其它比例的两混合相催化剂相比，在保证较高的选择性基础上，显著延长了催化剂寿命。ExxonMobil 公司 Janssen 等从减少副产物丙烷的角度， 合成了一系列 AEI/CHA 混合分子筛催化剂 ， 调整 AEI/CHA 配比及 SiO2 /Al2O3，在保证低碳烯烃选择性的基础上 ， 有效地降低了丙烷选择性 。

3 结束语

低碳烯烃（主要是乙烯和丙烯）是重要的化工原料，主要来自于石油裂解工艺，随着我国化学工业的不断发展， 对低碳烯烃的需求也日渐攀升，供需矛盾日益突出。 发展非石油路线生产低碳烯烃是解决国内化工原料紧缺的重要途径。 甲醇制低碳烯烃工艺是目前最为成熟的非石油路线。通过对甲醇制低碳烯烃工艺技术的研究与分析，能够降低各行业领域对于石油资源的依赖程度，非常符合我国对于化工产业健康有序发展的要求。

参考文献：

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