甲醇制烯烃技术与应用

发表时间:2020/6/17   来源:《科学与技术》2020年2月第4期   作者:张扬扬
[导读] 作为我国重要的化工原材料,乙烯、丙烯的市场需求近些年来不断增加,
         摘要:作为我国重要的化工原材料,乙烯、丙烯的市场需求近些年来不断增加,故其产量成为制约现代化工行业稳定高速发展的重要因素。甲醇制烯烃技术作为一种针对性极强的生产实践技术,其在化工生产中具有重要的应用价值。本文首先介绍了甲醇制烯烃的技术特征,其次对甲醇制烯烃技术产品类型、产品特征进行了探讨,最后则结合上述内容对甲醇制烯烃技术的应用机理、发展趋势进行了探索,希望可以有效提升甲醇制烯烃技术应用水平,促进行业的可持续健康发展。
         关键词:甲醇制烯烃;生产技术;应用规划
引言
         我国作为一个富煤缺气的国家,采用传统的天然气生产烯烃技术不但存在制备原材料来源不广泛、成本高的问题,同时也不符合可持续发展的条件。借助于甲醇制烯烃生产技术,能够满足煤炭、甲醇、烯烃、聚烯烃的工艺生产路线,从而满足能源、资源两方面的生产要求。为了进一步探讨甲醇制烯烃的应用策略,现就技术类型与特征分析介绍如下。
一、甲醇制烯烃技术概述
         甲醇制烯烃技术是现阶段重要的化工生产技术,该技术最为主要的特征是能够选择借助于煤炭、甲醇生产路线来得到烯烃、聚烯烃产品。根据我国乙烯、丙烯的需求要求来看,我国逐渐成为全球最大的化工产品需求国家,但是就生产的现状来看,依然无法实现自给自足的模式,许多化工生产原材料还需要通过进口的方式来满足。相比于传统的烯烃生产工艺而言,甲醇制烯烃的工艺成本相对于原油为材料的生产模式具有不小的价格成本优势。由此可见,综合市场、资源、成本等方面的特征,甲醇制烯烃技术都能够满足我国现代化化工生产的要求。
二、甲醇制烯烃技术产品类型与产品特征
         甲醇制烯烃生产中会获得大量的中间产物,分别介绍如下。
         1.甲醇
         甲醇的密度小于水,作为易挥发的液体,本身也具有很强的毒性。作为最为重要的有机化工原材料之一,甲醇主要被应用于化工、塑料等领域当中,可以作为甲醛、甲氨、氯甲烷的产品原材料,同时也是农药原材料之一。在试试深加工处理后,甲醇能够转变为清洁的燃料能源,也可以作为燃油的添加剂使用。另外,近些年来一些新的科研技术实现了裂解制氢燃料电池的研制,其中可以添加甲醇来作为催化剂,实现能量的高效转化。
         2.乙烯
         乙烯常温下为无色气体,不溶于水,微溶于各种有机溶剂当中,在空气混合条件下具有易燃特征,爆炸极限为3.6~36%。乙烯还具有很强的麻醉作用,吸入一定量会导致人员昏迷。乙烯作为合成纤维的一种,主要可以作为氯乙烯、环氧乙烷等化工产品的原材料,随着现代化工行业的高速发展,乙烯也逐渐成为一个国家化工水平的重要指标。
         3.丙烯
         丙烯属于无色有甜味的气体,其同样是化工生产的基础原材料之一,其中最为主要的用途是用于生产聚丙烯。除此之外,丁醇、异丙醇以及丙烯酸都需要丙烯作为生产的原材料,用途广泛。


三、甲醇制烯烃技术与应用
         1.基本原理
         甲醇制烯烃技术应用之前,需要满足温度、压强与催化剂设置等条件。甲醇蒸汽经过脱水处理后,生成二甲醚,随后经过平衡脱水转化为丙烯、乙烯等产品。其中,少量的平衡混合物会转化为C2~C5等类型的低碳烯烃,进一步生成各种类型的饱和烃、芳烃混合物。根据上述分析来看,甲醇制烯烃的生产过程中,主要划分为脱水、裂解两个反应过程。其中,甲醇脱水后,会得到固体酸表面质子酸,共同作用于二甲基氧和离子,随后通过催化剂表面聚合的方式来形成乙烯物质。烯烃离子机理,主要是指催化剂酸碱协调下,经过消除反应得到烯烃,随后经过烯烃聚合反应的方式进一步构成烯烃物质。
         2.催化剂的选取
         催化剂的选取质量直接决定甲醇制烯烃的效率与成本。一般来说,主要选择各种活性组分来作为催化剂载体,包括硅藻土、氧化硅等物质,在加工助剂的协调配合下,形成分子筛催化剂,进而满足分子筛催化性能的要求。在进行分子筛催化剂的构建过程中,孔径是一个主要影响分子筛催化效率的因素,一般条件下,小孔径的分子筛本身存在孔道较短的问题,所以为了进一步提升分子筛的催化剂活性,需要做好选择性的调整。在进行催化剂的制备时,需要在反应器当中反复循环,通过对粒径、形状以及强度进行调整控制,以达到理想的催化剂效果。
         3.工艺条件
         合适的工艺条件可以有效提升甲醇制烯烃技术的应用效果。首先,反应温度主要影响甲醇转化率、积碳的生成等问题,随着温度的升高,乙烯与丙烯的比例也会相应的提高。不过,根据实验验证的结果来看,温度高于720K时,会出现积碳率较高的问题,不利于转化率的进一步提升;其次,原料空速会对烯烃分布产生影响。空速过高会造成甲醇与催化剂来不及完全反应,进而造成甲醇转化率低,副产物增多。空速过低会导致甲醇与催化剂反应时间增长,催化剂积碳增多,甲醇转化率降低,高碳类副产物增多,导致生产成本增加,所以空速控制在MTO反应中尤为重要;最后,反应压力对反应速率的影响。反应速率对于烯烃生产速度会产生影响,MTO反应是分子数增多的反应,较低的压力更有利于反应尽快达到平衡,随着反应压力升高,反应所需的温度也会升高,导致催化剂积碳增多,活性降低,不利于反应正常进行。所以选择合适的反应条件显得尤其重要。
总结
         综上所述,甲醇制烯烃生产技术在生产成本控制、生产资源适应性以及操作难度等方面都十分匹配我国的化工市场化环境。结合甲醇制烯烃技术的应用现状,其各种产品都具有不错的市场需求,具有广阔的市场发展前景。通过研究甲醇制烯烃技术的基本原理,探讨催化剂选取策略与工艺实现条件,能够为进一步改善生产实践环境奠定坚实的基础,同时也为促进我国工业现代化创造良好的条件。
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