第12卷第4期寧夏工程技術Vol.12 No.42013年12月Ningxia Engineering TechnologyDec.2013文章編號:1671-7244(2013)04 -0356- 04甲醇制烯烴技術先進性研究姜雪(寧夏工商職業(yè)技術學院,寧夏銀川750021)摘要:對DMTO (甲醇制低碳烯烴)、MTP(甲醇制丙烯)技術進行介紹,并對相關技術指標進行計算,比較其先進性.結果表明,MTO和MTP技術都已進入商業(yè)化示范階段; DMTO與 MTP的甲醇轉化率為100%和9% ;對低碳烯烴的選擇性(碳基)為77.4%和67.8% ;DMTO的蒸汽消耗是MTP的77%,甲醇消耗是89%,能耗優(yōu)于MTP4個百分點, MTP的電耗是DMTO的41%,催化劑消耗是70%.關鍵詞:甲醇制烯烴技術;先進性;研究中圖分類號:TU43;0344文獻標志碼:A因為乙烯和丙烯分子中具有雙鍵，能與許多會上的不同影響力.物質(zhì)發(fā)生加成、聚合等反應,產(chǎn)生許多有價值的產(chǎn)1.3 消耗物,是石油化工行業(yè)的重要原料隨著國民經(jīng)濟和2006年初,為應對我國快速增長的能源消耗現(xiàn)代化學工業(yè)的不斷發(fā)展，以傳統(tǒng)裂解工藝為生和過高的石油對外依存度,提出了節(jié)能減排在甲產(chǎn)路線制取烯烴的方法已經(jīng)不能滿足需求.甲醇醇制烯烴過程中是否能減少對甲醇、水、電及蒸汽制烯烴技術是現(xiàn)在煤化工的重點投資項目之- -".的消耗是努力的重要目標，也是以科學發(fā)展觀為對甲醇制烯烴技術進行綜合評價，不但可以提高指導,加快發(fā)展現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè),堅持節(jié)約資源和保項目的抗風險能力,保護投資者的利益,還可以實護環(huán)境的重要體現(xiàn).現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展.筆者就DMTO(甲醇制低碳1.4 能效烯烴)、MTP(甲醇制丙烯)技術在工藝技術的先進.能效是指在能源利用中，發(fā)揮作用的實際消性上進行研究.耗與能量之比,不僅包含了節(jié)能方面的內(nèi)容,更囊1評價體系的選擇括了企業(yè)對能源的綜合利用與運營成本之間的關系.在企業(yè)的運營成本中,能源和設備占了相當大1.1烯烴的選擇性烯烴的選擇性主要是考察2種工藝中催化劑的比例.對能源的節(jié)約利用,以及合理利用設備是企業(yè)核心競爭力的重要組成部分.減少成本就是的選擇性.在有機化工中,催化劑的選擇性即為主增加利潤.能效的高低可以體現(xiàn)出資源轉化效率,產(chǎn)率消耗預期生成物的原料質(zhì)量與原料總轉化量是衡量工藝是否先進的重要指標.的比值.該系統(tǒng)中，烯烴的選擇性有2種計算方法:一是計算基礎為甲醇的進料量,二是計算基礎2DMTO工藝評價模型為甲醇中的羰基.文中的比較是以甲醇中的羰基MTO(甲醇制低碳烯烴技術)來源于甲醇制汽為基礎進行的計算.要提高目標產(chǎn)物的產(chǎn)率就必油若控制甲醇制汽油的反應條件和調(diào)整催化劑的須提高烯烴的選擇性，這個指標對于甲醇制烯烴組成,即可得到低碳烯烴".MTO工藝是甲醇在高選工藝有十分重要的意義.擇性催化劑上發(fā)生裂解反應(圖1), 反應原理:1.2技術成熟度2CH2OH- +C2H4+2H20, OH=-11.72 kJ/mol,將一個技術的發(fā)展分為4個階段，即研發(fā)階3CH_OH→C3H6+3H20, OH=-30.98 kJ/mol.段、工業(yè)示范階段、商業(yè)化示范階段和推廣應用階甲醇在流化床反應器中轉化為烯烴，使用段.每個階段代表了技術發(fā)展的不同層次和在社D803C-1101催化劑,控制反應溫度為400~450 C,收稿日期:2013-10- 29作者簡介:姜雪(1985- -),女,助理教員,主要從事化學工程與工藝研究.第4期姜雪:甲醇制烯烴技術先進性研究357空氣H空分2.4 副產(chǎn)品的計算模型1t甲醇可生產(chǎn)烷烴0.008t、丁烯0.052t、Cs[煤炭}備煤卜張花交換H聚除拿麝-工藝一分豪丙蕾以上的烯烴0.02 t.工藝水0.59 t,由此可得:丁墻類幾經(jīng)=m甲整;0.008m烷烴=m甲mx0.008= 3.03xx0.008=0.024x.渣]~-mr圖1 DMTO 工藝流程0.05=n盟;壓力為0.1~0.3 MPa.得到的產(chǎn)物轉人烯烴回收m T播=m甲mx0.052=3.03xx0.052-0.158x.單元中,最終得到主產(chǎn)品乙烯、丙烯,副產(chǎn)品為.丁烯、C3以上組分和燃料氣21.催化劑需在溫度0.02為600~700 C,壓力為0.1~0.3 MPa的狀態(tài)下再m, =m u@x0.02=3.03x0.02=0.06x.生(表1).表1裝置物料平衡表m水_m甲醒;0.59進入裝置流出裝置m *=m甲x0.59=3.03x0.59=1.79x.2.5電、蒸汽和催化劑消耗的計算模型字號 物料用量/(t-a=) 序號物料用量/(t-a+)根據(jù)DMTO技術可行性研究報告,60萬t/a1乙烯600 000裝置的電耗約為32 580萬kW .h/a,蒸汽消耗約2丙烯500 000349.2萬t/a, 催化劑消耗約為564 t/al);:38 萬t/a丁烯187 520裝置的電耗約為21 660萬kW.h/a,蒸汽消耗約甲醇3 630000為243.6萬t/a,催化劑消耗約為433 /al5.用插值C3以上73 440法計算電耗和蒸汽消耗.烷烴28 320設1 t產(chǎn)品消耗電能A (kW.h/t):水2 140 720A-32 508/60_ 21 600/38-32 580/60.60- x60-38合計3 630 0007合計3 630000A(x )=616.8-1.23x.根據(jù)表1，甲醇進料為1t時,DMTO主要產(chǎn)設1 t產(chǎn)品消耗蒸汽的量B(V/):品有:乙烯0.165 t、丙烯0.165t、J烯0.052 t、CsB-349.2/60_ 243.6/38- 349.2/60.以上烯烴0.020t、烷烴0.08t.工藝水0.590 t.60-x2.1 混合烯烴的選擇性(對碳基)B(x )=7.44- -0.027x.計算MTO工藝對烯烴的選擇性P:設1 t產(chǎn)品消耗催化劑的量C(tt):pM甲醴;m乙城+m西婚-x100%.M基m 婉經(jīng)+m zx+m丙始+m T+m,+m水C- -56.4/60_ 43.3/38- -56.4/602.2 乙烯和丙烯的計算模型C(x)=1.48-0.009x.假設當烯烴的產(chǎn)量為x萬Va時,乙烯的質(zhì)量:2.6能耗計算的模型mz婚=xX0.165 .- =0.5x.0.165+0.165DMTO工藝輸出主產(chǎn)物為乙烯和丙烯，副產(chǎn)丙烯的質(zhì)量:物為烷烴、丁烯與Cs以上的烯烴.能耗公式:m丙始=1-0.5x=0.5x.n= lz物+O西場+Q +I T場+Is x100%.2.3 甲醇消耗的計算模型Q甲m+A電+B汽1t甲醇可生產(chǎn)乙烯0.165t,可得甲醇質(zhì)量和將系統(tǒng)消耗的電能和蒸汽帶人,公式可轉化:生產(chǎn)規(guī)模x的關系式:l乙場+Q西始+Q前經(jīng)+Q T集+Qs_1= m甲隆;m甲e= 0.5x -=3.03x.”Q 甲m+A (x)x0.1229x29.3x0.33+B(x)x0.13x29.30.165 0.5x0.165x100%,358寧夏工程技才第12卷. 50.39x0.5x+49.05x0.5x+55.64x0.024x表2 MTP 裝置物料平衡表22.7x3.03x+A (x)x0.1229x .29.31000進入裝置流出裝置45.44x0.158*43.1x0.06x x100% ,序號物料用量/(t.a") 序號物料 .用量/(ta+)x0.33+B(x)x0.13x29.360.821x100%.丙烯47400068.781+0.001A (x)+3.809B(x)3 MTP工藝評價模型2乙烯20000MTP(甲醇制丙烯)技術,即將甲醇首先轉化3汽油 184 700為二甲醚(DME),然后再將二甲醚轉化成丙烯的1甲醇 1670000工藝.MTP工藝主要設備包括DME預反應器、LPG 41 400MTP反應器和丙烯分餾塔等.MTP反應器主要由5水949 9003個固定床反應器組成，其中2個在生產(chǎn)線,1個在再生線,既可以保證生產(chǎn)的連續(xù)性,又能保6合計1 670000證催化劑的活性!(圖2).2 合計 1670000丙烯474 000輕質(zhì)殘留粗甲醇物放空3.2甲醇消耗的計算模型DME調(diào)解L>丙烯1↑甲醇可生產(chǎn)丙烯0.284t,可得甲醇質(zhì)量和預反應器再生生產(chǎn)規(guī)模x的關系式:. CGl/Cs放空0.284字反應段水循環(huán)一十 汽油烯烴循環(huán)m中e=0.284=3.52x.十工藝水3.3副產(chǎn)品的計算模型反應工序產(chǎn)物回收1 t甲醇可生產(chǎn)LPG 0.025t、汽油0.111 t、工藝水0.569 t,由此可得:圖2 MTP 工藝流程DME反應器的人口溫度為275C，壓力為0.012=n甲勝;1.60 MPa,出口溫度約387 C,壓力為1.55 MPa.主m乙烯=m甲最x0.012= -3.52xx0.012=0.042x.要化學反應方程式:2CHzOH (MeOH)→CHzOCH3(DME)+H20+Q.0.025=醫(yī);在MTP反應器中(表2), DME/甲醇(MeOH)在muxc= m甲x0.022=3.52x0.022=0.088x.沸石基催化劑(MTPROP-1) 作用下轉化為烴混合0.1nm=M甲臟;物.反應器的人口溫度為472 C,壓力為0.23 MPa,m r物=m甲x0.111=3.52x0.111=0.391x.出口溫度約480C,壓力為0.13MPa.主要化學反應方程式:n CH2OCHs (DME)-→2C,H2+nH20+Q,0.569=性;n=2~8.m *=m甲x0.111=3.52x0.569= 2.003x.根據(jù)表2，當甲醇進料為1 t時,MTP主要產(chǎn)3.4電、蒸汽和催化劑消耗的計算模型品有:丙烯0.284 t、乙烯0.012t、汽油0.111 t、液1h消耗電15055kW,1t丙烯消耗蒸汽化石油氣(LPG)0.025 t、工藝水0.569 t.9.61 t,消耗催化劑1.03 t, .3.1混合烯烴的選擇性( 對碳基)設1t產(chǎn)品消耗電能A(kw.h/):計算MTO工藝對烯烴的選擇性P:15 055__ 208.33=p_M甲整xm z播+m西慢- x100%-67.8%.x3.52M基m Z婚+m丙始+m汽油+muc+tm水A (x)=254.37x.第4期姜雪:甲醇制烯烴技術先進性研究359設1 t產(chǎn)品消耗蒸汽B(t):100% ,主要產(chǎn)物為乙烯和丙烯該工藝對低碳烯烴B(x)=9.61x.的選擇性(對碳基)為77.4% ,并可調(diào)節(jié)乙烯和丙烯設1t產(chǎn)品消耗催化劑C(t/t):的生產(chǎn)比例，使主產(chǎn)品達到聚合級.MTP技術采用改進的ZSM-5催化劑,該催化劑為積碳量相對較低C(x)=1.03x.的中孔分子篩催化劑,故不需要頻繁再生.甲醇和3.5能耗的計算模型DME的轉化率大于99%.該工藝對低碳烯烴的選MTP工藝輸出主產(chǎn)物為丙烯,副產(chǎn)物為乙烯、擇性(對碳基)為67.8% ,主產(chǎn)品為丙烯,副產(chǎn)品有汽和LPG.可得到能耗公式:乙烯、液化石油氣和汽油等.4.2 技術成熟度2乙+Q西編+Q ns+Or .x100%.Q甲+A電+B丸目前MTO和MTP技術都有應用.神華集團包將系統(tǒng)消耗的電能和蒸汽帶人,公式可轉化:頭煤制烯烴項目于2006年12月獲得國家發(fā)展和改革委員會核準立項,采用DMTO技術.神華寧煤集團0zxtQ +0Ox+Ox___- :x100%，煤制烯烴項目于2005年底開工建設,采用MTP技售Q (+()01229>293>0334B(x)x013x293術.現(xiàn)都已正式投人運營,且進入商業(yè)化示范階段.η=50.39x0.042c+49.05x+50.129.3-=4.3 消耗及能效22.7x3.52x+A (x)xx0.1229x Co在甲醇、蒸汽和能耗方面, DMTO蒸汽消耗是1 000MTP技術的77%,甲醇消耗是89% ,能耗優(yōu)于MTPx0888+43. 1x0.291x_ x100%技術4個百分點.但在電耗和催化劑方面, MTP技術x0.33+B(x)x0.13x29.3的電耗是DMTO技術的41% ,催化劑消耗是70%.68.179.904+0.001A (x)+3.809B(x)-x100%.4.4投資 成本與收益因為2種工藝采用的催化劑不同,應用的反應4結論器有本質(zhì)的區(qū)別.DMTO技術的D803C-I101催化劑,MTO, MTP技術反應的各項指標比較見表3.孔徑小,易積碳,需頻繁再生,為了能使反應連續(xù)運，行，必須采用流化床反應器.而MTP技術的ZSM-5表3 MTO,MTP 技術指標比較催化劑,也需要再生,但時間為1個月1次,故可采項目MTOMTP用成本較低的固定床反應器，大大減少了投資的成反應器流化床固定床.本.收益方面,MTP的產(chǎn)品比較單一,而DMTO技術催化劑D803C-1I01ZSM- s可應對市場需求，隨時通過改變工藝條件調(diào)整其產(chǎn)催化劑性能頻繁再生不需頻繁再生品聚丙烯和聚乙烯的生產(chǎn)產(chǎn)量,通過調(diào)整產(chǎn)品結構,反應壓力/MPa0.1~0.30.13~0.23 .增加企業(yè)的收益,也加大了該項目的抗風險能力.反應溫度/心C400-~450420~490參考文獻:烯烴選擇性/%77.467.8[] 孟方,尹秉喜.寧夏煤炭資源現(xiàn)狀及其保障程度預測分析[J].寧夏工程技術,2012,11(1):79-80.蒸汽消耗/(凹)9.61[2] ZHU Qingjun, KONDOJ N , OHNUMA R ,et al. 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Based onheat equation, energy consumption is calculated and compared for the two kinds of heating methods. Heating cycle units isend selection, good heating and enengy- saving efects are achieved.Key words: heating; tall space; heating cycle units; energy saving(責任編輯、校對韓小珍)(_上接第359頁)Study of advantage in methanol to olefins technologyJIANG Xue .(Ningxia Vocational Technical College of Industry and Commerce, Yinchuan 750021, China)Abstract: Based on MTP (Methanol to Propylene) and DMTO (methanol to olefins), two kinds of technologe for methanol toolefins is introduction in brief, and related technical indicators are calculated to compare the advance of them. The results showthat methanol conversion of DMTO and MTP is 100% and 99%, the selectivity for light olefins (carbon-based) is 77.4% and67.8%; on the hand of methanol, steam and energy consumption, steam consumption of DMTO is 77% to MTP; methanolconsumption is 89% to MTP; DMTO is 4% better than MTP in energy consumption; terms of power consumption and thecatalyst, MTP is 41% to DMTO in power consumption, is 70% to DMTO in catalyst consumption.Key words: methanol to olefins; advanced technology; study(責任編輯、校對高繼紅)