杨彬
大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司 内蒙古锡林郭勒 027300
摘要：煤化产业在经过不断发展后，在工业化推进期间，煤制烯烃技术越来越完善，为煤化工领域发展丙烯生产技术提供了支持。神华包头公司和神华宁夏集团分别在2010年和2011年投产了MTO装置，实现了对煤制烯烃工业的创新，给丙烯生产技术带来了多元化的发展。本文对煤化工最主要的几种丙烯生产工艺进行了介绍，并对聚丙烯以及环氧丙烷等下游的主要产品进行了重点分析；以期给煤化工领域带来更好的丙烯生产工艺。
关键词：煤化工；生产丙烯工艺；下游产品
一、化工生产丙烯工艺技术
（一）MTP工艺
进入厂内的汽车会把甲醇储存到甲醇罐内，甲醇在泵的作用下进入脱水环节，反应器中的甲醇会发生反应，在完成换热、冷却以及压缩等环节后，通过稳定分离反应产物，能够获取到富烯烃、富乙烯等液化气产品和干气产品等，装置中能够直接生产出混合芳烃产品，回收环节的主要对象就是富乙烯干气原料。富烯烃液化气在经过气体分流处理后，能够使丙烯和丙烷等得到分离，装置中能够生产出丙烯产品和丙烷产品。MTBE单元中送入的富烯烃和甲醇能够作为MTBE和混合碳四的生产原料，装置中能够生产出MTBE产品，工业领域会将混合碳四装入异丙烷装置中。干气在经过回收后，能够分离出干气、液化石油气等物质，干气能够用于加热装置，工业领域将液化石油气储存在异辛烷装置中，装置中能够生产出混合芳烃产品。针对异辛烷来说，工业装置中能够生产出异辛烷产品、正丁烷产品以及轻烃产品。通过甲醇脱水处理得到的水，会进入到甲醇回收环节，然后由污水处理厂进行相应的处理。
MTP需要较长的工艺时间，大量的设备，并且会产生较大的温度变化，需要消耗大量的能源；需要专门借助沸石来进行催化，无法连续再生，并且需要严格的控制好反应温度；借助二步法来进行反应，采用的中间体为二甲醚，能够保证催化剂在甲醇原料以及水蒸气等环境中的稳定性和使用期限得到延长，在加上二甲醚中具有比甲醇多两倍的甲基和氧，如果需要生产的低碳烯烃数量相同，那么只需要消耗甲醇出口物料的一半即可，进而实现了对设备尺寸的缩小，对投资费用的降低。
（二）MTO工艺
整个MTO系统主要包含两道工艺，分别负责反应再生和反应气分离。只包含了气相和固相反应部分，其具有如下反应过程：脱水后的甲醇会变成二甲醚，然后与甲醇平衡混合物原料发生催化反应后会出现脱水现象，进而转变为低碳烯烃，例如乙烯以及丙烯等等：
2CH3OH→ CH3-O-CH3→C2~C3
在这一催化反应阶段会有热量放出。如果催化剂失去了活性，那么想要恢复其活性，就需要在流化床设备中进行燃碳再生，接着仍然需要借助流化床来保证其反应的持续。移热装置被安装在了反应器和再生器中。
MTO工艺流程示意图
（三）PDH 制丙烯
PDH工艺需要在丙烷中加入脱氢催化剂来生产丙烯和氢气，该可逆反应阶段需要吸收大量的热，在温度较高和压力较低的条件下，能够实现对合理的丙烯收率的获取。采用纯度较高的丙烷生产出来的聚合丙烯的纯度也很高。在工业中已经得到了20多年的应用，目前属于丙烯第三大生产工艺。目前，国内计划需要建设10个左右的DH 项目，总产量约为587 万 t/a，也有部分装置已建成投产，但是这些项目都需要采用进口原料，所以PDH目前急需解决的问题就是原料，而国外在PDH工艺阶段所采用的纯度较高的低硫丙烷，大多采用湿性油田伴生气作为原料，丙烷具有超过97%的纯度。
但是我国缺乏大量的湿性油田伴生气，并且炼制石油环节会产生大量的液化气硫，因此，目前无法为PDH工艺提供满足质量要求的丙烷。所以，目前我国在对PDH项目进行建设时，必须在丙烷的高纯度液化环节应用国外进口的油田伴生气。江苏以及山东等地纷纷以UOP公司的技术为基础，采用PDH工艺来生产丙烯。就一个浙江来说，在建的PDH装置就由3套。此外，东华能源公司也计划投资在宁波某开发区建设PDH装置两套，每期约为25 万 t/a。
（四）FMTP技术
采用FMTP技术来制丙烯，包含的反应系统主要有两个，分别具有再生和分离的功能，反映再生系统所涉及的设备主要有再生器以及甲醇和烯烃这两种转化反应器。分离烯烃在对最佳分离流程进行选择时，结合了产品的相关要求。它在经过MTO反应后，能够在生产产物中分离出丙烯，多出来的C2+和C4+以上这两种组分需要单独在反应器中进行烯烃转化，以此来生产丙烯。最终生产出选择性较高的丙烯产品。采用该技术能够生产出总收率77%、88%的丙烯和双烯，需要消耗30t/a的甲醇原料。
二、烯衍生物
（一）聚丙烯
丙烯下游衍生物中最大的一种就是聚丙烯。是合成树脂的五大通用材料之一。聚丙烯这一种塑料具有热塑性，属于半结晶状态。其耐冲击性和机械强韧性十分良好，能够实现对不同有机溶剂和不同腐蚀的抵抗。被广泛的应用到了工业领域中，是高分子材料中最为常见的一种。澳大利亚将聚丙烯作为了制作钱币的材料。
目前，按照不同的聚合类型，能够将生产聚丙烯的工艺划为溶液法、本体法以及气相法等等。主要包含了BP公司、Chisso公司、DOW 公司、Basel1公司的气相 Innovene、气相法、 Unipol、Novolene气相和Sumitomo 气相等工艺。催化剂体系在经过不断改进后，各类聚丙烯工艺也会变得越来越完善[5]。
（二）环氧丙烷
丙烯衍生物中最重要的就是环氧丙烷，排在聚丙烯之后。环氧丙烷也称之为氧化丙烯和甲基环氧乙烷，是有机化合物最重要的原料，属于丙烯类第三大衍生物，只排在聚丙烯和丙烯腈之后。环氧丙烷液体的特征就是无色醚味，沸点和可燃点较低。部分能够溶于水，部分能够溶于乙醇和乙醚。与戊烷、环戊烷和二氯甲烷等共同加热会形成相应的混合物。具有毒性，会刺激粘膜和皮肤，会对眼角膜和结膜造成损伤，刺痛呼吸系统，烧坏皮肤。
生产环氧丙烷的主要工艺包含了共氧化法和氯醇法等。目前国际上将氯醇法和共氧化法作为了工业领域最主要的环氧丙烷生产法，其中的乙苯和异丁烷都能够发生共氧反应[6]。
结束语：
中国市场不断的加大了对烯烃的用量和需求，50%左右都来自进口国家。快速发展的聚丙烯也促进了丙烯消费的提升，虽然聚丙烯在未来的发展会有所减弱，然而依然是丙烯下游最重要的衍生产品。所以，在石油价格不断提升的情况下，煤化工需要积极的在制丙烯环节采用MTP、MTO等工艺，来对其进行不断的创新完善，对技术以及环保等问题进行克服，以此来提升自身的发展前景。
参考文献：
[1] 宋彩霞, 梁吉宝, 雍晓静,等. 煤化工生产丙烯工艺及其下游产品展望[C]// 中国煤化工技术,市场,信息交流会暨"十二五"产业发展研讨会. CNKI；WanFang, 2013:66-68.
[2] 孟磊. 国内烯烃市场综述及新疆煤制烯烃产品竞争力分析[J]. 新疆化工, 2014(4):23-26.
[3] 杨晓光. 煤化工生产丙烯工艺路线的选择[J]. 化工设计通讯, 2018, v.44；No.193(07):25.
[4] 张俊龙. 煤制烯烃工艺及下游项目的发展前景[J]. 同煤科技, 2013, 000(004):13-16.
[5] 马行美. 中国甲醇制烯烃(MTO)产业发展及下游应用[C]// 中国科协年会——分8煤化工精细化发展论坛. 2016.
[6] 吴艳妮. 国内丙烯产业三大工艺前景各异[J]. 中国石化, 2015, 000(009):32-34.