甲醇制低碳烯烃_MTO_技术综述

mto烯烃分离
摘要：
1.介绍MTO 烯烃分离技术
2.MTO 烯烃分离技术的应用领域
3.MTO 烯烃分离技术的优势与不足
4.我国在MTO 烯烃分离技术方面的发展
正文：
MTO 烯烃分离技术，即甲醇制烯烃分离技术，是一种将甲醇转化为乙烯和丙烯等烯烃的先进技术。

这种技术广泛应用于石油化工、煤化工、精细化工等领域，为我国的石油替代和能源转型战略提供了重要支撑。

MTO 烯烃分离技术的应用领域主要体现在以下几个方面：一是石油替代，通过MTO 技术将甲醇转化为乙烯和丙烯，可以降低对石油资源的依赖；二是能源转型，MTO 技术可以将煤炭等非石油资源高效转化为烯烃，有助于实现能源结构的转型；三是精细化工，MTO 技术可以提供高纯度的烯烃，满足精细化工行业的需求。

MTO 烯烃分离技术虽然具有很多优势，但也存在一些不足。

首先，MTO 技术对甲醇的转化率较低，一般仅为50%-60%，存在较大的提升空间；其次，MTO 技术对催化剂的选择性要求较高，催化剂的研发和更换成本较高；最后，MTO 技术对设备的要求较高，设备的投入成本较大。

我国在MTO 烯烃分离技术方面的发展取得了一定的成绩。

我国已经成功研发出多种MTO 技术，包括传统的液相法和先进的气相法等，为我国的烯烃
供应提供了重要保障。

同时，我国在MTO 技术的催化剂研发、设备制造等方面也取得了重要进展，大大提高了MTO 技术的转化率和经济效益。

甲醇制低碳烯烃的工艺举例以及本组最佳工艺的确定一、甲醇制低碳烯烃的工艺列举甲醇制烯烃工艺是煤基烯烃产业链中的关键步骤，其工艺流程主要为在合适的操作条件下，以甲醇为原料，选取适宜的催化剂（ZSM-5沸石催化剂、SAPO-34分子筛等），在固定床或流化床反应器中通过甲醇脱水制取低碳烯烃。

根据目的产品的不同，甲醇制烯烃工艺分为甲醇制乙烯、丙烯（methanol-to-olefin ,MTO ），甲醇制丙烯（methanol-to-propylene ，MTP ）。

MTO 工艺的代表技术有环球石油公司( UOP )和海德鲁公司( Norsk Hydro )共同开发的UOP/Hydro MTO 技术，中国科学院大连化学物理研究所自主创新研发的DMTO 技术；MTP 工艺的代表技术有鲁奇公司（Lurgi ）开发的Lurgi MTP 技术和我国清华大学自主研发的FMTP 技术。

1.1 UOP ／I-Iydro 公司的MTO 工艺美国环球油品公司(UOP)和挪威海德鲁(Hydro)公司共同开发了UOP ／Hydro MTO 工艺。

MTO 工艺对原料甲醇的适用范围较大，可以使用粗甲醇(浓度80％一82％)、燃料级甲醇(浓度95％)和AA 级甲醇(浓度>99％) 。

该工艺采用流化床反应器和再生器设计，其流程见图3。

其反应温度由回收热量的蒸汽发生系统来控制，失活的催化剂被送到流化床再生器中烧碳再生，并通过发生蒸汽将热量移除，然后返回流化床反应器继续反应。

由于流化床条件和混合均匀催化剂的共同作甲醇制取低碳烯烃 UOP/Hydro 公司的MTO 工艺 大连化学物理研究所的DMTO 工艺上海化工研究院的SMTO 工艺 鲁奇(Lurgi)公司的MTP 工艺清华大学的FMTP 工艺MTO MTP用，反应器几乎是等温的。

反应物富含烯烃，只有少量的甲烷，故流程选择前脱乙烷塔，而省去前脱甲烷塔，节省了投资和制冷能耗。

该工艺开发了基于SAPO一34的新型分子筛催化剂MTO一100，在温度350—550。

DMTO技术简介DMTODMTO是以煤或天然气替代石油做原料生产乙烯和丙烯的技术。

乙烯、丙烯是当今世界最重要的化工产品，一直以来要消耗大量石油。

用DMTO技术生产的乙烯和丙烯比石油为原料的更具有市场竞争力。

DMTO工业化技术研发成功，对于减少我国石油进口、开辟我国烯烃产业新途径具有重要意义。

同时也标志着我国甲醇加工能力将由万吨级装置一举跨越到百万吨级大型装置乙烯,丙烯DMTO成套技术的开发与应用，无论从经济上还是战略上对我国发展新型煤化工产业、实现“石油替代”的能源战略都具有极其重要的意义。

采用DMTO技术的世界首套百万吨级的商业化装置——神华包头180万吨甲醇制60万吨烯烃项目将于2010年开车。

甲醇制取低碳烯烃（DMTO）工业化技术解决了煤制烯烃的技术瓶颈，是连接煤化工和石油化工的桥梁，为煤化工行业和煤制烯烃产业提供了有力的技术支撑。

DMTO工业化技术可缓解我国石脑油资源的不足，使低碳烯烃生产原料多元化。

在当今石油资源短缺的背景下，该技术对于实现我国“石油替代”战略，保证我国的能源安全具有十分重大的战略意义。

MTG 甲醇制汽油METHANOL TO GASLINE(下同）MTO 甲醇制烯烃MTP 甲醇制丙烯DMTO 二甲醚甲醇制烯烃或大连MTOLORU是轻烯烃回收装置，OCU烯烃转化装置。

LORU相当于传统乙烯装置的分离部分，是MTO的下游装置，OCU是以C4与乙烯为原料生产丙烯的装置。

LORU 是Light olefin recovery unit 简写，轻烯烃回收单元，也就是烯烃分离单元DMTO直接翻译是烯烃的意思，MTO是指Methanol to Olefins，甲醇制烯烃，DMTO是大连化物所的专利专有技术，新一代甲醇制低碳烯烃，以甲醇和/或二甲醚为原料，经催化转化制取乙烯、丙烯等低碳烯烃。

这里的D代表的是dimethyl ether，二甲醚。

低碳烯烃中的乙烯、丙烯是现代化学工业重要的基本有机化工原料，其需求量将越来越大，具有广阔的市场前景。

目前国内外乙烯和丙烯的来源主要依靠石脑油裂解，此路线的缺点是过分依赖石油。

所以世界各国开始致力于非石油路线制乙烯和丙烯等低碳烯烃的开发，并取得了一些重大进展。

非石油路线制取低碳烯烃主要有3种方法：甲醇法(MTO)、费托合成法(F-T)及甲烷氧化偶联法(OCM)。

其中，由煤、天然气经合成得到甲醇、再由甲醇制低碳烯烃(Methanol-to-Olefin，简称MTO)工艺最为成熟，是短期内最有希望替代石脑油路线制低碳烯烃的工艺。

甲醇制取低碳烯烃技术的研究重点主要集中在催化剂的筛选和制备。

在MTO催化剂几十年的研究中，ZSM-5和SAPO-34这两种分子筛催化剂受到了人们最广泛的关注。

1.沸石型分子筛催化剂早期的甲醇制低碳烯烃沸石型催化剂包括小孔沸石(如菱沸石、毛沸石等)、中孔沸石(如ZSM等)、大孔沸石(如丝光沸石、X分子筛等)催化剂。

其中ZSM-5分子筛催化剂因其独特的孔道结构和酸性及在甲醇的转化反应中具有丙烯收率高、水热稳定性好等优点而备受关注。

1.1 小孔沸石作为甲醇转化为低碳烯烃的催化剂，那些只吸附线型烃而不吸附支链烃的小孔沸石受到了很大的注意，主要有菱沸石、毛沸石、T沸石、ZK-5等。

甲醇在各种小孔沸石上，在339℃～538℃温度区间内产物大多约束在C2~C4范围，主要是烯烃。

虽然这些小孔沸石主产物是C2～C4直链烯烃，但受孔结构限制，催化剂会很快积碳失活。

1.2大孔沸石大孔沸石如八面沸石X、Y、丝光沸石以及ZSM-4沸石，都能催化甲醇转化，产物多以烃类为主，低碳烯烃选择性低，采用金属改性后烯烃选择性明显提高，但由于大孔沸石孔径大，烯烃选择性较低，异构烷烃和芳烃副产物较多。

1.3ZSM-5分子筛ZSM-5分子筛的酸性太强，烯烃的生成选择性较低，通常得到大量的芳烃和正构烷烃。

目前相关的研究工作主要是通过改变硅铝比、调节催化剂表面酸性、改善孔结构来提高烯烃选择性和催化剂寿命。

MTO/MTP工艺论证一．MTO/MTP工艺概述1.1 概述MTO是指以煤基或天然气基合成的甲醇为原料，借助类似催化裂化装置的流化床反应形式，生产低碳烯烃的化工工艺技术，其主要产品为乙烯、丙烯。

MTP是指以煤基或天然气基合成的甲醇为原料，采用固定床反应器，生产丙烯的化工工艺技术。

甲醇制烯烃技术源于甲醇制汽油。

在甲醇合成汽油过程中，发现C2～C4 烯烃是过程的中间产物。

控制反应条件（如温度等）和调整催化剂的组成，就能使反应停留在生产乙烯等低碳烃的阶段。

显然，催化剂的研究则是MTO 技术的核心。

目前世界上，对研制MTO催化剂卓有成效，因而具备工业化和商业转让条件的甲醇制低碳烯烃的技术主要有三种：美国环球油品公司（UOP）和挪威海德鲁（Hydro）公司共同开发的UOP/Hydro MTO 工艺；德国鲁奇公司开发的Lurgi MTP 工艺；中国科学院大连化学物理研究所开发的D M TO 工艺。

1.2 MTO技术特点采用流化床反应器和再生器，连续稳定操作；采用专有催化剂，催化剂需要在线再生，保持活性；甲醇的转化率达100%，低碳烯烃选择性超过85%，主要产物为乙烯和丙烯；可以灵活调节乙烯/丙烯的比例；乙烯和丙烯达到聚合级。

1.3 MTP技术特点采用固定床由甲醇生产丙烯，首先将甲醇转化为二甲醚和水，然后在三个MTP反应器中进行转化为丙烯。

催化剂系采用南方化学开发的改进ZSM-5催化剂，有较高的丙烯选择性。

甲醇和DME的转化率均大于99%，对丙烯的收率则约为71%。

产物中除丙烯外还将有液化石油气、汽油和水。

从技术上讲，MTO和MTP技术已经成熟可行，具备工业化推广的条件。

1.4 基本反应历程MTP、MTO反应历程通常认为可分成三个步骤：(1)甲醇首先脱掉一分子水生成二甲醚。

甲醇和二甲醚迅速形成平衡混合物。

甲醇／二甲醚分子与分子筛上酸性位作用生成甲氧基．(2)甲氧基中一个C．H质子化生成C-H+，与甲醇分子中-OH．作用形成氢键，然后生成已基氧缝，进而生成C=C键。

甲醇制烯烃装置工业化存在的问题及技术改造摘要：乙烯、丙烯等低碳烯烃是现代石化工业中重要的基础原料，合成塑料、合成橡胶、合成纤维等大宗生活品的生产都需要大量低碳烯烃，并且需求量逐年大幅增加。

传统工艺中，乙烯主要通过石脑油蒸气裂解获得，丙烯最主要的是通过石脑油蒸气裂解制乙烯的副产或联产，其次是炼油厂的催化裂化(fluidcatalystcracking，FCC)，还有少量来自丙烷脱氢(PDH)和其他装置。

这些获得烯烃的方法都是基于石油为最初的基础原料，而我国能源结构的特点是缺油、少气、多煤，在这种形势下，为应对未来全球石油价格的剧烈波动，维护我国能源供给稳定，长期保证国内石化基础原料充足，亟需寻求一种非石油资源路线合成低碳烯烃的方法。

本文就甲醇制烯烃装置工业化存在的问题及技术改造展开探讨。

关键词：甲醇制烯烃；MTO装置；煤化工引言低碳烯烃尤其是乙烯、丙烯是最基本的化工原料，而传统的烯烃生产工艺严重依赖于石油。

我国的能源赋存特点是“富煤、贫油、少气”，2015年我国石油资源的对外依存度首次超过了60%，因此，过于依赖石油基烯烃生产工艺不利于我国的能源战略安全。

1甲醇制烯烃(MTO)技术煤基甲醇制烯烃是指以煤气化合成的甲醇为原料生产低碳烯烃的化工技术，主要有甲醇制乙烯和丙烯(methanoltoolefins，MTO)和甲醇制丙烯(methanoltopropylene，MTP)技术，是一种新型的清洁煤化工制烯烃技术。

通过几十年的研究和试验，目前已有多套MTO/MTP装置建成并平稳运行，并取得可观的经济效益。

可以认为低碳烯烃的合成路径已经形成了石油路线和非石油路线的新局面。

2反应器三级旋风分离器项目技术应用反应器三旋腰部磨损严重是目前国内投产的ＭＴＯ装置共同面临的问题，陕西榆林某ＭＴＯ装置与陕西延长某ＭＴＯ装置在运行半年后均出现反应器三级旋风分离器腰部因衬里脱落致使温度逐渐呈现上涨趋势的现象，最高时测得器壁温度可达３６０℃（壳体设计温度为３５０℃），为了保证装置长周期运行，采用在三旋腰部处临时增设１０台风机进行冷却降温的方式来缓解三旋腰部处因热点带来的隐患问题，但此法是一个治标不治本的方法。

甲醇制烯烃的MTO工艺与市场前景甲醇制烯烃的MTO工艺与市场前景高美莹(河南化工高级技工学校，河南开封475002)《广东化工》MTO是指以煤基或天然气基合成的甲醇为原料，借助类似催化裂化装置的流化床反应形式，生产低碳烯烃的化工工艺技术。

MTO工艺提供一种把具有低成本优势的原料(天然气或煤)转化为高附加值低级烃乙烯和丙烯产品的途径。

甲醇制烯烃工艺的主要产品是乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)，传统上乙烯和丙烯的来源主要是石油烃类蒸汽裂解，其原料主要是石脑油。

随着煤经合成气生产甲醇的技术日臻成熟，甲醇是低附加值的化工产品，另外受金融风暴的影响，国际甲醇价格下跌，开发甲醇下游产品使煤经由甲醇制取低碳烯烃成为备受关注的一条生产路线。

1乙烯和丙烯的用途乙烯工业是石油化工的龙头，其发展水平已成为衡量一个国家经济实力的重要标志之一，在石化工业乃至国民经济发展中占有重要地位。

聚乙烯得到了广泛应用，如粘合剂、农膜、电线和电缆、包装(食品软包装、拉伸膜、收缩膜、垃圾袋、手提袋、重型包装袋、挤出涂覆)、聚合物加工(旋转成型、注射成型、吹塑成型)。

丙烯是仅次于乙烯的一种重要有机石油化工基本原料，主要用于生产聚丙烯、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、丙烯腈、环氧丙烷、丙二醇、环氧氯丙烷、合成甘油、丙烯酸以及异丙醇等，其他用途还包括烷基化油、高辛烷值汽油调合料等。

例如1)丙烯制成聚丙烯，聚丙烯应用在塑制品、薄膜制品、纤维制品。

(2)丙烯制成苯酚，苯酚制成木材防腐剂、皮肤科常用的治疗药物、面部美容治疗药物。

2甲醇制烯烃工艺简介甲醇制烯烃技术主要分两步，首先由煤或天然气转化生成粗甲醇，该过程已实现工业化；然后甲醇转化生成烯烃，主要是乙烯和丙烯。

不同的工艺生成的乙烯与丙烯的比例也不同。

2.1甲醇制烯烃的原理MTO的反应历程主反应为：2CH3OH→C2H4+2H2O△H=-11.72kJ/mol3CH3OH→C3H6+3H2O△H=-30.98kJ/mol甲醇首先脱水为二甲醚(DME)，形成的平衡混合物包括甲醇、二甲醚和水，然后转化为低碳烯烃，低碳烯烃通过氢转移、烷基化和缩聚反应生成烷烃、芳烃、环烷烃和较高级烯烃。

MTO技术在甲醇合成中的应用实践随着现代化工业化的发展，人们对新材料和新技术的需求越来越迫切。

甲醇是一种广泛应用于石化、医药、精细化工等行业的重要有机化合物，甲醇的生产效率、能源消耗和环境友好性一直是人们关注的焦点。

在这方面，MTO技术（Methanol to Olefins）可以为甲醇合成提供有效的解决方案。

MTO技术是一种通过甲醇制备烯烃（如丙烯、乙烯、丁烯等）的新型化工技术。

MTO技术基于甲醇的催化转化而开发，其核心技术是MTO催化剂。

该催化剂通过压缩甲醇蒸汽，使其进入固体催化剂中进行反应，产生烯烃和水蒸气。

MTO技术得到广泛应用，主要是由于其高效、低成本、绿色环保等优点，成为工业合成甲醇的主要方法之一。

MTO技术的应用实践以中国为例。

2012年，中国石化集团公司启动了国内第一个MTO工程，在宁夏银川建设了一个装置，年产烯烃30万吨。

该工程采用的是中科院大连化物所开发的双金属催化剂。

经过多年的试验和改进，自研MTO催化剂也逐渐成熟，比进口催化剂更具有优势。

MTO技术的应用除了能够提高甲醇的合成效率外，还有助于降低能耗。

MTO技术可以将烯烃产生的热能回收，用于甲醇的热解反应，从而减少了能源浪费。

而对于传统的甲醇合成法，烯烃只是一种副产品，大量排放无用的热量，造成巨大的能源浪费。

在环保方面，MTO技术也具有很高的优势。

MTO技术不使用二氧化碳和其他污染废气来制造烯烃，避免了对环境的污染。

而在传统甲醇合成法中，由于使用的是煤炭燃料，排放的废气也会对环境产生不良影响。

但是，MTO技术也存在一些问题。

首先是催化剂的寿命问题。

MTO催化剂具有高温长效的性能，但还是会受到催化剂材料的化学和物理性质的影响，在使用一段时间后会失效。

此外，MTO技术化学反应虽然高度复杂，但也存在反应条件的控制和调节、催化剂的性能比较、烯烃分离和精纯问题等困难。

面对这些问题，科学家们需要继续深入研究，并针对问题不断加以改进。

总体而言，MTO技术在甲醇合成中的应用是十分前景广阔的。

甲醇制烯烃技术甲醇制烯烃工艺是煤基烯烃产业链中的关键步骤，其工艺流程主要为在合适的操作条件下，以甲醇为原料，选取适宜的催化剂（ZSM-5沸石催化剂、SAPO-34分子筛等），在固定床或流化床反应器中通过甲醇脱水制取低碳烯烃。

根据目的产品的不同，甲醇制烯烃工艺分为甲醇制乙烯、丙烯（methanol-to-olefin ,MTO，甲醇制丙烯（methanol-to-propylene ，MTP。

MTC工艺的代表技术有环球石油公司（UOP）和海德鲁公司（Norsk Hydro）共同开发的UOP/Hydro MTOJ术，中国科学院大连化学物理研究所自主创新研发的DMTO 技术；MTP工艺的代表技术有鲁奇公司（Lurgi ）开发的Lurgi MTP技术和我国清华大学自主研发的FMTP技术。

甲醇制烯烃的基本原理在一定条件（温度、压强和催化剂）下，甲醇蒸汽先脱水生成二甲醚，然后二甲醚与原料甲醇的平衡混合物气体脱水继续转化为以乙烯、丙烯为主的低碳烯烃；少量C2〜C5的低碳烯烃由于环化、脱氢、氢转移、缩合、烷基化等反应进一步生成分子量不同的饱和烃、芳烃、C6+烯烃及焦炭。

整个反应过程可分为两个阶段：脱水阶段、裂解反应阶段1、脱水阶段2CH3OH R CH3OCH3+ H2O + Q2、裂解反应阶段该反应过程主要是脱水反应产物二甲醚和少量未转化的原料甲醇进行的催化裂解反应，包括：（1）主反应（生成烯烃）n CH304 Cn H2n + nH20 + Qn CH30CH4 2CnH2n + nH20 + Qn = 2和3 （主要），4、5和6 （次要）以上各种烯烃产物均为气态。

（2）副反应（生成烷烃、芳烃、碳氧化物并结焦）（n+ 1）CH30F R CnH2n+ 2+ C+（n+ 1）H20 + Q（2n+ 1）CH30F R 2CnH2n+ 2+ C0^ 2nH20 + Q（3 n + 1）CH30F R3CnH2r+ 2+ C0+ （3n —1）H20 + Qn= 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ...............n CH30CH4 CnH2n-6+ 3 H2 + n H20 + Qn= 6 ,7,8 .........以上产物有气态（C0 H2、H20 C02 CH4等烷烃、芳烃等）和固态（大分子量烃和焦炭）之分。