[00130527]第三代甲醇制烯烃技术

乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基本有机化工原料,是现代化学工业的基石,其传统生产技术强烈地依赖于石油资源,我国石油资源不足,严重制约其发展。 我国煤炭资源相对丰富,发展以煤为原料制取石油类产品的煤化工技术,是关系到我国经济长期稳定发展和能源安全的重大课题。煤制烯烃技术是其中最重要的发展 方向,实现这一发展方向的关键核心技术是甲醇制烯烃技术。但是乙烯和丙烯生产目前仍以石脑油蒸汽热裂解为主,低碳烯烃的市场价格受原油价格波动和供应不稳定性影响较大,因此甲醇制烯烃技术的经济性受制于石油价格。为了提高抗风险能力,需要对甲醇制烯烃技术进行持续技术创新,提升低碳烯烃收率,降低原料消耗和催化剂消耗。其次炼化一体化的快速发展,使得石油基烯烃生产规模迅速提高到百万吨级。目前甲醇制烯烃单套工业装置烯烃产能为60万吨/年。 为此,大连化物所通过持续创新,开发第三代甲醇制烯烃（DMTO-III）技术。其目标是首先开发出烯烃收率高、焦炭产率低、操作窗口宽、微量杂质少的新一代甲醇制烯烃催化剂,然后以此为基础,开发新一代甲醇制烯烃（DMTO-III）工艺,实现单套工业装置烯烃产能超过100万吨/年,且不需要单独设置C4+副产品裂解装置,达到吨烯烃甲醇单耗2.6~2.7吨。希望通过开发DMTO-III技术,促进甲醇制烯烃行业技术更新和长期健康发展,同时持续保持我们国家在甲醇制烯烃技术领域的持续领先优势。 针对这一目标,我们进行了从基础到应用的全链条研发和攻关,取得了新一代甲醇制烯烃催化剂和DMTO-III技术的突破。 首先,我们研制了新一代DMTO催化剂,并实现其工业生产及应用。 新一代催化剂支撑了DMTO-III技术的发展,保证在快速流化床大空速操作条件下甲醇的完全转化和高的乙烯丙烯收率,促进了DMTO技术的持续创新;其具有烯烃收率高、焦炭产率低、操作窗口宽、微量杂质少、水热稳定性好的特点。应用于已有DMTO工业装置,吨烯烃（乙烯+丙烯）甲醇单耗在2.85-2.90吨范围,明显低于目前业界的甲醇单耗（3.0 吨/吨）,提升了DMTO工业装置的经济效益,推动甲醇制烯烃行业进入“2.8时代”,推动了行业的整体技术进步。 其次,在新一代催化剂成功基础上,我们开发了DMTO-III技术,实现5套工业装置技术许可。开发可用于催化剂停留时间分布的多级流化床,为DMTO-III技术开发提供了理论和技术基础。开发了多级并联流化床用于催化剂操作窗口调控,通过减少返混控制催化剂停留时间分布,同时采用C4或C4+烃类结焦反应调控催化剂积碳物种、含量及分布,实现了催化剂操作窗口优化;开发了高效快速流化床MTO反应器,实现了气固接触时间精确控制,抑制和降低了副反应,提高乙烯和丙烯的收率,降低甲醇原料单耗,大幅度提高了单套装置甲醇处理能力。 2020年9月22-26日,受中国科学院大连化学物理研究所委托,中国石油和化学工业联合会组织专家组到大连化物所长兴岛园区对第三代甲醇制烯烃（DMTO-III）技术中试装置现场进行了72小时连续运行考核。72小时标定结果显示,甲醇转化率：99.06%;乙烯和丙烯的选择性：85.90wt%;吨烯烃甲醇单耗：2.661吨。百万吨级工业装置流程模拟结果显示,在乙丙比0.93~1.39范围内,吨烯烃甲醇单耗为2.62~2.66吨。 DMTO-III技术具有单套装置规模大和生产成本低的特点,具有更高的综合竞争力,具有广阔的推广应用前景。预期其工业化应用将推动煤化工产业的进步和发展,提升煤化工产业的核心竞争力,保障国家能源安全。 DMTO-III技术的工业化推广应用主要有三个方面：（1）用于在我国西部或者其它资源相对丰富地区新建甲醇制烯烃或煤制烯烃项目。（2）用于现有煤制烯烃工厂的扩能和升级。采用DMTO技术的在运行的甲醇制烯工业装置已有14套,第一套投产至今已经有10年了,因此采用DMTO-III技术进行现有甲醇制烯烃装置升级改造也是推广应用的一个重要方面。同时,国内采用MTP技术建设的甲醇制丙烯装置由于能耗和产品结构问题,目前都处于亏损状态,因此也可以采用DMTO-III技术对这些工厂进行升级改造。（3）用于出口“一带一路”沿线重点国家。采用DMTO-III一方面可以在这些国家建设新的甲醇制烯烃工厂,另一方面也可以与现有的石脑油制烯烃装置联合,用于增产扩能和降低能耗。