UOPHydro公司的甲醇制烯烃技术

UOPHydro公司的甲醇制烯烃技术石脑油裂解是目前丙烯最大的来源。可是，石脑油裂解丙烯的产率只占石脑油原料的15%左右，而乙烯的产率约为丙烯产率的两倍。因此，石脑油裂解得到的丙烯/乙烯产量比在0.5左右。因为在历史上乙烯的市场平均价格高于丙烯，所以乙烯生产商主要建设石脑油裂解装置以满足乙烯需求，回收的丙烯只是一种副产品。乙烯生产商通过利用原料的成本优势和建立大型装置的规模经济性，来实现经济效益最大化和提高竞争力。因为有闲置天然气价格的乙烷可用，已吸引中东建设许多乙烷裂解装置。乙烷裂解装置生产的丙烯数量很少，回收丙烯作为产品通常是不经济的。因此，建设乙烷裂解装置的后果是乙烯多了丙烯少了。预测结果表明，全球2005年裂解装置每生产1吨乙烯的丙烯产量是0.39吨，2015年每生产1吨乙烯的丙烯产量将是0.35吨。可是，同期丙烯相对于乙烯的需求将从2005年的0.59吨增加到2015年的0.60吨。如果这种市场需求预测是正确的话，丙烯需求与裂解装置供应的丙烯之间的缺口将扩大。因此，通过能够得到高丙烯/乙烯的比的其它方法生产丙烯将成为越来越重要的需求。用天然气或甲醇生产丙烯就是几种其它方法中的一种。用甲醇生产烯烃实际上有两种方法可用：一种是UOP/Hydro公司开发的MTO工艺，可以生产丙烯和乙烯，C5副产品没有或很少；另一种是Lurgi公司开发的MTP工艺，可以生产丙烯和汽油。MTO工艺是UOP公司和NorskHydro公司合作开发的，以粗甲醇或精制甲醇为原料，采用UOP公司开发的新催化剂，选择性生产乙烯和丙烯。这种工艺实际上是成熟的催化裂化技术与石脑油裂解技术很好的结合，所用的催化剂是基于硅铝磷酸盐的SAPO-34沸石。在NorskHydro公司的工业示范装置上经过大量试验，完成技术开发工作已经十年。MTO工艺在流化床反应器中把甲醇转化为乙烯和丙烯，碳的选择性接近80%。如果把丁烯也计及一部分产品，碳的选择性接近90%。MTO反应是放热的，催化剂上会沉积焦炭。为保持催化剂活性，必须清除焦炭。在催化剂再生系统用空气燃烧的办法可以除去焦炭。其它副产品包括很少量的C1-C4烷烃、氢气、CO和C02，还有ppm级较重的含氧化合物。为确保烯烃产品满足聚合级规格要求，含氧化合物也要脱除。UOP/Hydro公司的MTO工艺生产丙烯的灵活性很大，丙烯/乙烯产量比可以在0.8-1.3之间变化。如果把MTO工艺与Atofina/UOP的烯烃裂解工艺(OCP)结合在一起，把较重的烯烃转化，乙烯和丙烯的总产率可以提高到85%-90%，丙烯/乙烯产量比可以达到1.5以上。MTO工艺生产轻烯烃的选择性很高，体现在每生产1吨轻烯烃只有0.2吨左右C4以上的副产品。MTO工艺最重要的一个特点就是调节丙烯/乙烯产量比的灵活性大。因此，当丙烯/乙烯市场价格变化时，调节丙烯/乙烯产品比例，就能够得到最大的经济效益。在不希望销售大于C4副产品时，Atofina/UOP开发的OCP与MTO工艺实现一体化，提高轻烯烃产率，就有效地转化了大于C4副产品。在这种情况下，很少量残留的大于C4烃可以用作MTO装置的燃料，-销售的产品完全是轻烯烃或轻烯烃衍生物。MTO是两步工艺中的一步。第一步是把天然气转化为甲醇，第二步才是把甲醇转化为轻烯烃。建设MTO工厂主要是受闲置天然气实现货币化和乙烯、丙烯及其衍生物市场需求的推动。闲置天然气的价格通常与原油和石脑油的市场价格无关。因此，MTO工艺为烯烃衍生物生产商改变其原料的成本结构提供了一种新的选择。当原油的市场价格高于15美元/桶桶时，MTO与石脑油裂解相比，生产成本可以降低，且能得到较高的投资回报率。同样，当天然气的市场价格高于3美元/百万BTU(例如北美)，用这种天然气分出的乙烷或天然气液体(NGL)作为裂解原料，与MTO相比，不仅生产成本较高且投资回报率也较低。MTO工厂受制于甲醇工厂的规模，其原因有二：一是MTO工厂需要的甲醇数量与现代世界级甲醇工厂(5000-7500吨/日甲醇)的生产量是一致的；二是大型甲醇工厂的生产成本低，足以支持甲醇用作MTO原料或燃料的方案。MTO工厂可以建在甲醇工厂附近或与甲醇工厂实现一体化；也可以单独建厂，甲醇工厂建在气田附近，MTO工厂建在烯烃市场附近或烯烃衍生物工厂附近。无论哪一种方案，甲醇工厂都要能够得到闲置的天然气(一般价格低于1美元/百万BTU)。如果当地对轻烯烃或其衍生物有一些需求，就可能需要把MTO工厂与甲醇工厂建在同一地点。如果全部轻烯烃或其衍生物都要出口，把甲醇运到建在轻烯烃或其衍生物市场的MTO工厂，可能更有利一些。