MTO技术的研究进展

李忠多，王新华，王健

（内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，内蒙古鄂尔多斯017315）

MTO技术的研究进展

李忠多，王新华，王健

（内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，内蒙古鄂尔多斯017315）

甲醇制低碳烯烃(MTO)技术是一种以甲醇为原料生产烯烃的技术。本文重点介绍了国内外MTO工艺的发展概况、使用现状，对MTO技术应用及其制约条件进行了初步分析，并根据我国的实际情况对其开发应用前景进行了展望。

甲醇；烯烃；工艺

低碳烯烃作为化学工业的基本有机化工原料，在化工行业中具有重要作用，烯烃的年产量可以衡量一个国家的化工发展水平，因此，烯烃生产技术的发展对整个化学工业具有重要意义。目前，我国低碳烯烃的自给率在50%左右，随着化学工业发展迅速，对低碳烯烃的需求在日益增多，供需矛盾逐渐增大。然而以石油为原料裂解制取烯烃的传统方法仍然占据主导，结合我国多煤、贫油、少气的能源现状，利用甲醇为原料生产烯烃，不仅可以减小我国原油供应不足的压力，对推动化工行业向前发展也具有重要意义［1］。

1　MTO技术的发展概况

MTO是指以甲醇为生产原料，在传统石脑油流化催化裂化工艺技术的基础上开发的，生产乙烯、丙烯等低碳烯烃的化工工艺技术。

基于我国能源现状，利用MTO技术，实现甲醇制取低碳烯烃，已成为制备基础化工原料的一项重要补充技术。与传统石脑油裂解装置的裂解气成分相比，MTO产品气主要为乙烯、丙烯等低碳烯烃以及少量炔烃、CO、CO2、N2和O2等组分，不含硫、芳烃及其他较重组分，因此从MTO产品气中分离低碳烯烃难度小于裂解工艺中裂解气的分离难度。MTO技术与传统工艺相比，没有氮氧化物、硫化物等有害物质产生，对大气污染相对较小，该技术具极高的战略性意义。

2　MTO工艺发展现状

MTO技术发展源于甲醇制汽油技术，在甲醇制汽油过程中，人们发现低碳烯烃是反应中间产物，通过控制反应温度、专用催化剂等条件，可以将反应停留在生产低碳烯烃阶段，最早提出MTO工艺的是美孚石油公司。目前，甲醇制低碳烯烃工艺的代表技术有UOP/Hydro公司的MTO技术；中国科学院大连化学物理研究所研发的DMTO技术；上海化工研究院的SMTO技术；德国鲁奇公司开发的MTP技术和中国化学工程集团公司、清华大学、安徽淮化集团有限公司共同研发的FMTP技术。

2.1UOP/Hydro公司的MTO工艺

UOP公司和Hydro公司联合开发的MTO技术采用流化床反应器。MTO工艺对原料甲醇的适用范围较大，可以使用粗甲醇，省去甲醇精制环节，从而降低投资成本。反应温度由蒸汽发生系统来控制回收热量，采用类似流化催化裂化的反应器、再生器形式，实现连续操作，通过控制反应温度、催化剂结构可以调整产品气中乙烯、丙烯比。产品气组成较简单，副产物及杂质少，利于后续系统进行烯烃分离。采用MTO专用催化剂后，在0.1～0.5MPa和350℃～550℃条件下进行反应，可使乙烯、丙烯的选择性达到80%。

2.2大连化学物理研究所的DMTO工艺

20世纪80年代，大连化学物理研究所开始了对甲醇制取低碳烯烃工艺的研究，与传统甲醇制低碳烯烃的技术相比，DMTO工艺具有甲醇转化率更高、催化剂选择性高、反应压力低、建设投资和操作费用省等特点。在工程技术方面，DMTO的核心技术——反应再生部分——应用的流化工程技术借鉴已很成熟的催化裂化流化工程技术，目前DMTO工艺和催化剂技术已基本成熟。原料为3A级精甲醇，在密闭的反应器内与催化剂接触发生反应，产生烯烃混合物，经过水洗、急冷单元将烯烃混合物中绝大部分水和氧化物去除并将其降温后，送往后续轻烃分离装置，可以灵活调整乙烯和丙烯产出比例，生产出聚合级的乙烯和丙烯。

2.3中国石化上海化工研究院的SMTO工艺

继大连物理化学研究所的DMTO技术后，21世纪初上海化工研究院开始了甲醇制取低碳烯烃技术的研究。甲醇转化率高于99.8%，乙烯和丙烯选择性大于80%，专利催化剂价格低廉，催化性能优异，每产出1t烯烃需要3t甲醇。SMTO工艺是由两段反应构成，第一段反应是合成气转化为二甲醚，第二段反应是二甲醚转化为乙烯、丙烯等低碳烯烃。第二段反应采用类似催化裂化的流化床反应器，实现连续反应——再生。目前，该技术的大型工业化装置——中原石化60万吨/年甲醇制烯烃运行稳定。

2.4德国鲁奇(Lurgi)公司的MTP工艺

德国鲁奇公司利用丰富的固定床反应经验研制了甲醇制丙烯（MTP）技术，该技术主要产物为丙烯，副产乙烯、丁烯经过再生系统利用歧化反应制备丙烯，MTP技术被公认为是目前通过甲醇生产丙烯成本最低的方法。反应采用固定窗反应器，两个反应器串联在线生产，另一个反应器进行催化剂再生，这样可保证生产的连续性和催化剂的活性［2］。反应转化率高达99%，产品气经过分离［3］，丙烯纯度可达到99.6%。MTP技术轻烯烃收率略低于MTO技术。

2.5清华大学的FMTP工艺

在国内，中国化学工程集团公司、清华大学、安徽淮化集团有限公司对MTP技术的研究持续进行着。与德国鲁奇公司的MTP技术不同，该技术采用流化床反应形式，产品气和催化剂出反应器后进入气固分离器进行分离，及时中止反应的进行，有效地抑制了二次反应的发生，减少了副产物的生成，降低了烯烃分离的难度，增加了目标产物丙烯的产量［4］。结焦的催化剂进入再生器中进行再生，从而实现装置的连续操作。

3　MTO技术发展的制约条件及前景

在甲醇制烯烃技术发展过程中，受到了以下条件的制约：

第一，甲醇制烯烃技术难度高，目前工业化放大装置少，如何提高收率，如何提高设备利用率等问题还有待解决。

第二，甲醇制烯烃项目资金投入量大，配套装置较多，发展原料自给，降低成本，才能保证竞争力。

第三，国际油价持续走低，甲醇制烯烃原料成本优势荡然无存。

第四，甲醇制烯烃项目用水量巨大，我国是缺水国家，水资源日益紧张，且我国煤炭资源大多数在西部缺水地区，因此，水资源是制约我国甲醇制烯烃项目发展的重要因素。

虽然甲醇制烯烃项目发展有很多制约因素，但低碳烯烃是现代化学工业的重要基础原料，且传统制取工艺导致我国石油缺口逐年增大，煤炭深加工可以使我国低廉的煤价实现产品增值。综合多方面因素，采用甲醇制取烯烃的工艺技术将是一条具有光明前景的路线。

［1］张香兰，许宏.煤制烯烃工艺技术分析［J］.煤炭加工与综合利用，2013，（04）：25.

［2］孔凡贵，张婧元.MTO/MTP技术探讨与比较［J］.化工中间体，2012，（11）：15.

［3］杜雄伟，王兆文，申峻，等.中苯加氢轻质化实验研究［J］.煤化工，2013，（06）：30.

［4］王茜，李增喜，王蕾.甲醇制低碳烯烃研究进展[J］.工程研究——跨学科视野中的工程，2010，（09）：25.

Research progress of MTO Technology

LI Zhong-duo,WANGXin-hua,WANGJian
（Inner Mongolia China-coal Mengda NewEnergy＆Chemical Co.Ltd.,Erdos 017315,China）

The methanol tolight olefins(MTO)technologyprovides a wayfor methanol as rawmaterial olefin.This article focuses on the overview of the development of domestic and foreign MTO process,process and use of the status,and in accordance with China's actual situation,the development and application are prospected.

Methanol;Olefin;Process

TQ221.21

A

1674-8646（2015）09-0024-02

2015-06-04