甲醇制烯烃工艺技术和经济性分析.doc

146 甲醇制烯烃工艺技术及经济性分析 李建新 安福 何祚云 （中国石化咨询公司） 甲醇制烯烃（Methanol to Olefins，简称MTO）工艺是美国UOP 公司和挪威HYDRO 公司于1995 年合作开发成功的一种新技术，该工艺以甲醇为原料，通过甲醇裂解制得以乙烯和丙烯为主的烯烃产品。 按甲醇原料的不同，可以有天然气和煤两种路线。MTO 工艺的开发成功拓宽了烯烃原料来源渠道，同 时为天然气和煤的化工利用开辟了一条新的途径。 目前，MTO 工艺虽尚未实现在工业化大型装置上的应用，但已实现技术转让。作为一种新兴工艺， 其技术成熟度及与其它烯烃生产工艺相比的经济性怎样成为人们普遍关心的问题。 下面将重点对MTO 工艺的技术可靠性及天然气、煤路线及传统蒸汽裂解工艺路线烯烃产品的成本 经济性状况进行分析研究，供大家参考。 1 MTO 工艺技术可靠性分析 1.1 MTO 工艺开发进程 甲醇制取烯烃的概念最早由美国Mobil 公司在20 世纪80 年代提出。美国UOP 公司和挪威Hydro 公司相继从1992 年开始有关MTO 技术的研究，两家公司利用筛选出的新型SAPO-34 型催化剂开展 MTO 工艺的研究。该催化剂是硅铝磷酸盐型具有择形能力的分子筛催化剂，可控制酸性中心的位置和 强度，使低碳烯烃齐聚的反应减少，从而大幅提高甲醇转化为乙烯和丙烯的选择性，SAPO-34 催化剂 的研发成功是对MTO 工艺研究的极大推进。目前，UOP 公司MTO 工艺的定型催化剂为MTO-100。 UOP 和Hydro 开发了类似催化裂化装置的MTO 工艺流程，并于1992 年开始小试工作，1995 年两 公司合作在挪威建设了原料处理量为0.75 t/d 的工业演示装置。甲醇的转化率始终保持在100%附近。 催化剂再生次数超过450 次，其稳定性和强度得到一定的验证。该工艺的乙烯/丙烯的生成比例可从最 大量生产乙烯时的1.5 到最大量生产丙烯时的0.75。该工业演示装置典型的产品收率数据见表1。 表 1 MTO 工业演示装置典型产品收率 组 份 产率 Wt%，以甲醇进料为基产率，Wt%，以甲醇中碳为基 Cl~C4 饱和烃 1.5 3.5 乙烯 21.1 48.0 丙烯 14.6 33.0 碳四 4.2 9.6 C5+ 1.0 2.4 COX＋焦炭 0.5 3.5 生成水 57.1 一 合 计 100 100 1995 年11 月UOP和HRDRO在南非第四届国际天然气转化会议上宣布可以进行MTO技术的转让， 并称该过程已可实现年产50 万t/a 乙烯的工业化生产，可从UOP 和Hydro 获得建厂许可证。目前，该 技术已成功转让给尼日利亚一家天然气联合企业，MTO 装置规模为年产80 万t 烯烃，下游配套建设40 万t/a HDPE 和40 万t/a PP，配套建设250 万t/a 甲醇装置。 我国中科院大连化物所从20 世纪80 年代也开始了有关甲醇制烯烃工艺的研究，现在围绕合成气转 化为低碳烯烃已申请专利20 余项，在甲醇或二甲醚制取低碳烯烃方面构成了自主的知识产权。大连化 物所在1993 年完成了以ZSM-5 为催化剂的固定床MTO 工艺中试研究，90 年代提出了由合成气制二甲 醚进而制取烯烃的SDTO 工艺，并于1995 年在上海青浦化工厂建设了原料二甲醚处理量为0.06~0.10 t/d 147 的中试装置，该装置也采用流化床的反应一再生形式。目前定型的催化剂牌号主要为“D0123”。该系 列催化剂和UOP/Hydro 的MTO-100 催化剂均属SAPO-34 型分子筛催化剂，但大连化物所对催化剂生 产工艺进行了创新，使催化剂的价格有了大幅下降。从资料公布的两种催化剂中试性能指标看，两者的 催化性能基本相当。 表 2 D0123 与MTO-100 催化剂中试典型数据比较 烯烃选择性（wt%） MTO-100 DO-123 备注 乙 烯 45~50 50 乙烯十丙烯 80 ~80 乙烯＋丙烯＋丁烯 ~90 ~90 均以甲醇中碳为基 目前，大连化物所、中国石化洛阳石化工程公司和陕西省投资集团公司合作在陕西省建成了原料甲 醇处理量为1 万t/a 的国内开发MTO 工艺的工业示范装置，2006 年2 月进行了投料试车，运行数据表 明甲醇转化率接近100%，乙烯和丙烯的选择性约为78%，略低于实验室水平80%。目前，大连化物所 正在进一步改进催化剂，使催化指标进一步提高。 1.2 MTO 工艺技术可靠性分析 MTO 工艺流程如图1 所示，整个流程分为反－再系统和反应气分离系统两部分。下面对各环节的 工艺可靠性进行分析。 图 1 MTO 工艺流程示意图 （1）反一再系统 MTO 工艺的反应一再生系统与炼油工业的催化裂化工艺类似，和催化裂化相比，