甲醇制烯烃技术研究进展及应用前景分析

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摘要：摘要：在现代化社会发展背景下，甲醇制烯烃是一项全新发展的技术，其技术优点和应用前景都十分乐观。而我国新型技术开发几乎都是建立在国外引进的甲醇制丙烯和甲醇制烯烃技术上之上，以此为基础展开了一系列自主研发，开发出了全新的甲醇制二甲醚工艺制造方式，进一步

　　摘要：在现代化社会发展背景下，甲醇制烯烃是一项全新发展的技术，其技术优点和应用前景都十分乐观。而我国新型技术开发几乎都是建立在国外引进的甲醇制丙烯和甲醇制烯烃技术上之上，以此为基础展开了一系列自主研发，开发出了全新的甲醇制二甲醚工艺制造方式，进一步推动了工业化发展。同时，甲醇工艺和烯烃生产都成为了较为成熟的技术。对此本文针对甲醇制烯烃催化剂的开发进行分析，并提出我国当前甲醇制烯烃技术应用现状与未来应用前景。

　　关键词：甲醇制烯烃技术;分子筛;煤矿资源;国家资源

　　一直以来，乙烯和丙烯都是十分重要的化工平台化合物，也是塑料、橡胶以及合成纤维等大宗化工品不可缺少的原料之一。从目前实际情况来看，我国现有烯烃生产技术主要是石脑油裂解生产与炼厂副产，过于依赖石油资源。而在石油资源日益紧张的当今社会，低碳烯烃的需求量也在不断上升，这也是供需矛盾愈演愈烈。与石油资源的紧张形势相比，我国煤气和天然气资源十分丰富，尤其是煤炭资源，存储量位居世界首位，这也说明我国以煤为主要一次能源的格局在短时间内很难改变。随着煤制甲醇装置工业化生产技术的不断成熟，甲醇供应也发生了巨大的变化。因此，以煤为源头制取低碳烯烃，能够是低碳烯烃生产原料变得越来越多元化，对于缓解我国石油资源短缺问题具有十分重要的现实意义。

　　甲醇制烯烃催化剂的开发(一)ZSM-5分子筛

　　在1972年，M0bil公司最早研发出了ZSM-5分子筛，并首次将其作为了MTO反应的催化剂，将其应用在了甲醇制烯烃研究当中。根据相关研究表明，因为ZSM-5分子筛孔径非常大，因此获得的产物基本都是以C4以上的烯烃为主，并且芳烃含量超出了标准范围。而通过对ZSM-5分子筛进行改性，能够获取更加优良的烯烃选择性[1]。从目前实际情况来看，大部分ZSM-5分子筛都应用在MTP反应工艺当中。同时，针对ZSM-5分子筛催化过程进行研究可以得知，ZSM-5分子筛酸性和粒径是影响催化反应过程的主要因素。较低的酸密度可以有效控制反应程度，有利于低碳烯烃的合成。而对于粒径较小的ZSM-5分子筛而言，MTO反应烯烃选择性越高，受分析筛晶扩散影响所生成的烯烃越无法从分子筛中脱附出去，从而进一步反应形成芳香烃和烷烃。

　　此外，在针对ZSM-5分子筛进行改性之后，就能够获得更加合适的低碳烯烃分子筛环境，有效抑制芳香烃的形成，提高烯烃选择性。现如今，针对ZSM-5分子筛的改性一般都集中在降低ZSM-5酸强度以及修饰分子筛孔道方面。其中，可以采取水热处理方式来修饰分子筛酸性，加入磷和碱土金属等物质来完成分子筛的改性。在此过程中，水热处理主要是在脱离分子筛骨架铝前提下，降低催化剂的酸性，提高低碳烯烃的整体选择性，而水热改性能够在稳定分子筛骨架结构的基础上，提高催化剂的抗积碳能力[2]。(二)SAPO分子筛

　　SAPO分子筛最早是一种新型的磷酸硅铝分子筛。通常情况下，小孔SAPO分子筛包括SAPO-18、SAPO-35以及SAPO-34等等。其中，SAPO-34分子筛作为MTO反应性能最好的催化剂，在MTO过程中得到了广泛研究。和ZSM-5分子筛相比，SAPO分子筛不仅孔径更小，而且还能够有效提高乙烯和丙烯的选择性。除此之外，还具有交叉孔道结构，包括八元环所构成的椭球型与三维道孔结构，这样的独特结构会让C3以下的小分子顺利进出孔道。对SAPO-34分子筛进行改性主要是通过降低酸密度和缩小孔道来提高烯烃的选择性，减少副产物、延长催化剂寿命。具体改性方法有：引入金属离子改变孔道大小和酸性、利用惰性物质来调变酸位等等。(三)MTP技术

　　在二十世纪九十年代，Lurgi公司就开始研究MTP工艺，其催化剂选择的是改性ZSM-5分子筛，反应器应用了固定床，在一定程度上规避了反混现象的发生[3]。然而固定床位移难度较大，因此甲醇在进入固定床之前需要先经过预反应器转化成二甲醚，以此来控制热效应，将反应之后所生成的乙烯和丁烯循环回反应器进行回炼，最终将碳基收率控制在75%左右。二、国内应用煤基甲醇制烯烃技术

　　在二十世纪八十年代，我国化物所就已经开始对甲醇制烯烃技术中的硅铝酸盐分子筛展开了研究，并且研究速度与开发工作效率较高，在二十世纪九十年代就能够利用三乙胺与二乙胺作为模板剂，研制出了专用的甲醇制烯烃催化剂DO123，这一催化剂的价格相对较低。而甲醇制烯烃的关键因素就是烯烃，其性质和性能都决定着甲醇制烯烃的性能指标、上下游操作状态以及工艺技术发展方向。前期固定床MTO技术主要是以ZSM-5催化剂为基础，结合分子筛催化剂的择形效应，对催化剂活性成份和制备技术进行了改进，尤其是乙烯和丙烯的选择性大大提升。

　　除此之外，甲醇制烯烃催化剂在研制期间也完成了实验室小试、中试放大以及固定床反应放大[4]。为了能够让合成气经由二甲醚制取低碳烯烃新工艺，我国大连化物所和洛阳石油化工公司展开了合作，落实了万吨级别的工业试验。与此同时，神华宁夏煤业集团相关产业项目也使用了MTP技术，在投入使用之后获得了十分理想的效果，生产出了高纯度的丙烯，成为了国际范围内首套规模较大的产业化MTP装置。此装置共有两种生产线。从近些年发展情况来看我国各个地区都在依靠能源发展优势，采用自主知识产权和技术开发相结合的方式，获得了十分可观的经济效益。三、煤基甲醇制烯烃技术在现代工业产业的应用前景

　　甲醇制烯烃是一种新型工艺技术，主要是在甲醇汽油、二甲醚之后所出现的甲醇下游生产工艺。同时我国经济发展决定了该技术的发展速度，和传统生产工艺相比，甲醇制烯烃技术成本决定了其自身的竞争实力。根据相关调查研究表明，煤制烯烃工艺路线能够使经济成本的可抗衡性更加客观。同时，我国当前资源现状就是缺油、少气且煤炭资源较多，因此开发甲醇制烯烃技术具有十分重要的现实意义。国内目前普遍存在着甲醇过剩的情况，面对严格的乙烯丙烯刚性需求，新型煤化技术也符合我国当前国情发展需要[5]。现如今，这一项目主要建设在我国煤矿资源特别丰富的中西部地区，这也使煤炭能源变得十分便宜，满足了煤化工厂的发展需求，在水资源丰富的地区建设工厂可以满足满足煤化工厂耗水量较大的工艺需求，满足输送条件，区域位置也能够符合国家资源共享政策。

　　除此之外，甲醇制烯烃技术在发展过程中，既迎来了机遇，也面临着很多挑战，随着研究项目的不断深入，技术与资源无法协调、缺少宏观统筹规划以及消耗污染过大等问题经常出现，因此，对于甲醇制烯烃必须要控制合理性，从而确保其技术在应用过程中能够发挥出更多的优势。结束语：

　　綜上所述，随着世界经济发展对能源需求量的不断提升，全球石油资源面临着日渐枯竭的局面，而采取甲醇制烯烃技术能够有效改善这一问题，采用具有择形功能的分子筛，能够将甲醇高选择性地转化成低碳烯烃。从而推动相关产业稳定进步，促进形成科学合理的甲醇制系统发展之路。参考文献：

　　[1]宋杰萍.甲醇制烯烃仿真系统在岗位一体化中的应用[J].云南化工，2021，48(10)：97-99.

　　[2]石胜启.甲醇制烯烃反应气中带蜡原因分析及解决措施[J].现代化工，2021，41(S1)：312-314.DOI：10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.S.064.

　　[4]崔玉波.甲醇烯烃煤炭代油的新途径[J].石油知识，2021(05)：20-21.

　　[3]鲁起晖.甲醇制烯烃研究进展[J].化工管理，2021(21)：40-41.DOI：10.19900/j.cnki.ISSN1008-4800.2021.21.020.

　　[4]蔡华.甲醇制烯烃工艺废水的处理工艺[J].化工管理，2021(19)：170-171.DOI：10.19900/j.cnki.ISSN1008-4800.2021.19.078.

　　[5]宋杰萍.甲醇制烯烃装置进料换热系统分析与优化[J].化纤与纺织技术，2021，50(06)：93-94.

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