金海峰张永民李国锋关丰忠高文刚王亚军

(1.中国石油大学(北京) 重质油国家重点实验室,北京 102249;2.神华新疆化工有限公司,新疆乌鲁木齐 831404)

自2010年首次工业化以后,甲醇在催化剂作用下制取低碳烯烃的技术(Methanol to olefins,MTO)得到了迅猛发展。目前,该技术已成为中国乙烯和丙烯等低碳烯烃产品的重要生产途径之一。据金联创不完全统计[1],截止2019年末,中国煤(甲醇)制烯烃总产能约14.63 Mt/a,占烯烃总产能的近21%。

某煤制低碳烯烃装置采用中国科学院大连化学物理研究所开发的DMTO工艺技术,以循环流化床反应中的再生系统作为该工艺装置的核心。该装置于2010年首次投料开工,甲醇处理量为1.8 Mt/a,烯烃(乙烯和丙烯)产量约0.6 Mt/a。该装置所用的催化剂为含有小孔SAPO-34分子筛的流化床催化剂,是典型的Geldart A类颗粒,其特点是宽筛分(即粒度分布范围宽),随着床层表观气速的增大,存在一段均相流化操作段,即最小鼓泡速度大于最小流化速度。刘中民[2]指出典型MTO催化剂中小于40μm的催化剂细粉质量分数应接近15%,这和FCC装置对催化剂中细粉质量分数的要求基本一致[3]。总之,MTO催化剂粒度分布的要求和FCC催化剂基本相当,以使MTO流化床反应器中具有相似的流化状态。

该MTO装置自投产以来,一直存在细粉损失问题。典型表现为:装置采集出的平衡催化剂颗粒中粒径小于40μm颗粒组分含量偏少,表明这部分细粉在反-再系统中很难被旋风分离器(简称旋分器或旋分)捕集。表1给出了2012年MTO装置平衡催化剂的典型物性和粒度分布数据。……