浅析煤制烯烃

问题探讨蝶总第171期doi;10. 3969/j issn. 1005 - 2798.2013. 11. 020浅析煤制烯烃郭艳玲(潞安环能股份公司技术中心,山西长治046204)摘要:文章概述了煤制烯烃的重要性 、工艺流程、核心技术和催化剂等,并对我国煤制烯烃的现状、面临的问题及采取的相关措施等进行了简单介绍。关键词:煤制烯烃;甲醇;烯烃;催化剂中图分类号:F426.72;TQ221.2文献标识码:B文章编号:1005- 2798(2013)11- 0048-021我国能源现状及煤 制烯烃的重要性制烯烃及烯烃回收分离五个流程,其中包括煤气化、合成气净化甲醇合成和甲醇制烯烃四项核心技术,我国的能源结构是“富煤、缺油、少气”,石油资煤制甲醇是煤制烯烃的核心。煤制甲醇的过程主要源储量有限,开采难度大,已无法满足国民经济发展有:首先将煤气化制成合成气,煤气化是指煤与气化的需求,而未来能源以煤为主的消费格局,在相当长剂在- -定的温度、压力等条件下,发生反应而转化为的一段时期内不会有大的变化。据预测,2020年全煤气的工艺过程,且一般是指煤的完全气化,也就是国煤炭需求为21 ~29亿t,在一次能源生产和消费将煤中的有机质最大限度地转变为有用的气态产中仍占60%以上。尽管如此,国内煤炭的利用仍以品;接着将合成气变换,即将煤气化后其中的CO部粗放为主,煤炭清洁利用技术发展水平要远低于石分转变为H;然后将转换后的合成气净化;最后将油炼化技术。而煤炭作为最重要的含碳资源之- -，净化合成气制成粗甲醇并精馏,最终产出合格的甲其潜在价值未得到发掘。近年来,随着能源和环境醇。煤制甲醇的工艺步骤都已经十分成熟,有多年压力的增大与技术自身的积累和进步,新型煤化工的商业化生产经验。甲醇制烯烃是煤制烯烃的最重技术与产业的兴起使煤炭的潜在价值逐步显现,发要环节,甲醇制烯烃即在一定条件(温度、压强和催展以煤炭节约型利用为主导的新型煤化工,已成为化剂)下,甲醇蒸汽先脱水生成二甲醚,然后二甲醚煤清洁利用和缓解经济发展对石油资源的过度依赖与原料甲醇的平衡混合物气体脱水继续转化为以乙的重要举措。烯和丙烯为主的低碳烯烃,再进行轻烯烃回收,得到烯烃是现代化学工业最基本的有机原料,下游乙烯和丙烯等。的产品被广泛用于日常生活的各个领域。虽然我国2)煤制烯烃技术主要有两种,中间都经过甲的烯烃产量在逐年增加,但缺口仍然很大,无法满足醇:一种是甲醇制乙烯和丙烯等低碳混合烯烃下游市场的需求。烯烃的巨大需求量、原油的高进(MTO);另一种是甲醇制丙烯( MTP)。MTO\MTP口依存度以及煤炭的价格优势凸显了煤制烯烃的重工艺由甲醇转化烯烃单元和轻烯烃回收单元组成,要性。以“煤"代“油"的方式来生产低碳烯烃,是实在甲醇转化单元中,通过流化床反应器将甲醇转化现我国“煤代油”能源战略,保证国家能源安全的重为烯烃,再进人烯烃回收单元中将轻烯烃回收,得到要途径之一。主要产品乙烯和丙烯。3)甲醇制烯烃用的催化剂是以分子筛为主2煤制烯烃的工艺流程 、技术及催化剂要活性组分,一氧化铝、氧化硅和硅藻土等为载体，1)煤制烯烃即煤基甲醇制烯烃,是指以煤为在加工助剂的协同作用下,经加工成型、烘干和焙烧原料合成甲醇后再通过甲醇制取乙烯、丙烯等烯烃等工艺制成分子筛催化剂,分子筛的性质和加工助的技术。主要反应有:甲醇制烯烃( MTO) :2CHgOH剂的性质等都会对分子筛催化剂的性能产生影响。= C2H4 + 2H2O,3CH,OH = CzH。=3H20;甲醇制丙最早甲醇制烯烃主要以ZSM -5等中孔分子筛作为烯( MTP) :3CH,OH =CzH6 +3H20。煤制烯烃工艺催化剂,这些分子筛的孔径相对较大,产物以丙烯基流程包括煤气化、合成气净化、甲醇合成、甲醇转化.C +4烃类为主,同时还有较高含量的芳烃,其乙烯.收稿日期:2013-08-13作者简介:郭艳玲(1977-),女,山西高平人,工程师,从事新型材料开发技术工作。482013年11月郭艳玲:浅析煤制烯烃第22叁第11期.收率仅为5%。随后研发的硅磷铝非沸石分子筛煤制烯烃面临的问题:①经济性因为相对性存(简称SAPO分子筛)的孔径比ZSM -5的更小,其在波动。由于煤炭价格以及石油化工产品价格会随中SAPO -34为活性组分的MTO- 100催化剂,其着市场行情浮动不稳定,很容易引起质疑。②煤制乙烯和丙烯的选择性分别为43% ~61. 1%和烯烃项目由于从煤为原料到最后制成聚烯烃或烯烃27.4%~41.8%,产物中乙烯和丙烯等低碳烯烃含衍生物产品,涉及到的工艺流程比较长,因此具有经量显著增加,而且芳烃含量几乎没有。因此,分子筛济规模的煤制烯烃项目投资较高。③原材料及能源的粒径是合成分子筛催化剂的一个重要因素。消耗大,水资源损耗高,碳排放量高,污染严重,对环煤制烯烃的具有竞争力的条件是:必须建在煤境影响大。④我国的塑料生产厂大部分位于沿海地炭坑口,以廉价煤炭为原料，通过经济型的大规模装区,而计划的煤制烯烃项目远在内陆,如陕西、山西置生产低成本的甲醇,再有甲醇制备烯烃。专家预和内蒙古。即使能够解决烯烃的运输问题,煤制烯测:当原油价格在35~40美元桶时,目前煤价不变烃的高附加值产物，如燃料气、大分子烯烃和汽油的的背景~下,煤制烯烃项目有市场竞争力。按照目前产量较小,不能满足建设相应下游加工装置的规模的工艺,甲醇是煤制烯烃的中间产品,如果甲醇成本需要,生产商只能以较低的价格在当地直接销售。过高,将导致煤制烯烃路线在经济上与石脑油路线⑤煤制烯烃属新产业,没有现成经验可参照，技术方和天然气路线缺乏竞争力,此外，MTO需要有数量面，目前我国SAPO分子筛催化剂尚不够成熟。巨大且供应稳定的甲醇原料,只有煤制甲醇装置与要推进我国的煤制烯烃项目产业化发展需要采甲醇制烯烃装置-体化建设才能规避原料风险。取的措施:我国煤制烯烃的现状:中科院大连化物所是我1) 应该重视煤制烯烃项目。煤制烯烃技术.国最早从事MTO技术开发的研究单位。该所从成熟度高,乙烯丙烯作为化工行业的基础原料应用20世纪80年代便开展了由甲醇制烯烃的工作,已前景广阔,供求缺口较大。煤制烯烃路线可部分替完成小试及中试,采用中孔ZSM -5沸石催化剂达代石油为原料制取乙烯和丙烯,降低石油的对外依到了当时国际先进水平。目前我国的煤制烯烃项存度,缓解压力。目:2006年12月获得国家发展和改革委员会核准,2)相关部门应该制定相关的 发展规划,努力总投资165亿元的神华包头60万V/a 煤制烯烃促进煤制烯烃项目示范升级。(DMTO)项目,示范工程于2011年1月1日年率先投3)要提升煤制烯烃节能减排效率,因为煤制人商业化运营,全年累计生产聚烯烃产品约50万t,烯烃中二氧化碳及污染物排放高于石油制烯烃给环该项目是世界上对煤制烯烃工艺路线进行工业化、境造成很大污染,另外如果未来开征碳税,也将增加商业化运营的首次成功实践;在建的还有神华宁煤煤制烯烃的成本,所以应该进-步优化建设方案,简52万Va甲醇制丙烯(MTP)、大唐国际46万Va甲化煤制烯烃工艺流程、开发新型催化剂,尽量减少该醇制丙烯( MTP)以及中原石化60万ta烯烃装置。过程中碳的排放、提高资源转化和利用效率、加大三其中,神华宁煤示范工程于2011年生产聚丙烯产品废的综合治理;其次要大力发展二氧化碳捕集、利用约17万t;2012年2月,大唐多伦MTP反应器B在.和封存技术,有效解决碳排放问题和环境污染问题。平稳运行4d后,首次产出纯度为99. 9%和乙烯含量仅为34 ppm的聚合级丙烯产品。[责任编辑:路方](上接第5页)[J].采矿与安全工程学报,2013 ,30(2) :251 -255.[3]左字军,唐春安. 深部岩巷在动力扰动下的破坏机理分[7] 张晓春 ,卢爱红,王军强.动力扰动导致巷道围岩层裂析[J].煤炭学报,2006 ,31(6) :742 -746.结构及冲击矿压的数值模拟[J].岩石力学与工程学.[4]陈国祥 ,窦林名.动力扰动对回采巷道冲击危险的数值报,2006 ,25(S1):3 111-3 114.模拟[J].采矿与安全工程学报, 2009 ,26(2):154 -[8]牟宗龙,窦林名. 顶板岩层对冲击矿压的影响规律研究57.[J].中国矿业大学学报,2010,39(1):40 -44.[5]高明仕,张 农,窦林名 ,等.影响巷道冲击矿压破坏的[9] 牟宗龙 ,窦林名.顶板岩层特性对煤体冲击影响的数值关键因素及破坏过程的模拟研究[ C]//煤炭开采新理模拟[J].采矿与安全工程学报,2009 ,26(1):25 -30.论与新技术一中 国煤炭学会开采专业委员会2006年学术年会论文集,2006.[6]谢龙,窦林名. 不同侧压系数对动载诱板冲击的影响49 ..