《甲醇制烯烴研究》ppt課件-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 甲醇進(jìn)而生產(chǎn)烯烴具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。這種穩(wěn)定的表面甲氧基已經(jīng)被紅外光譜和NMR分析所證實(shí)。在對(duì)其進(jìn)行反應(yīng)性能測(cè)試之后 ,認(rèn)為表面甲氧基具有很高的活性 ,室溫下就可以與水分子反應(yīng) ,重新生成甲醇 ,反應(yīng)過(guò)程如圖所示。從MTO研究開(kāi)始至今，提出的機(jī)理模型有 20多種，至今沒(méi)有定論。比如 :CH2— 亞甲基卡賓；插入反應(yīng) :是卡賓的一類(lèi)反應(yīng)，主要分為對(duì)CH鍵的插入，對(duì)雙鍵的加成，以及反應(yīng)物結(jié)構(gòu)的重排。該物質(zhì)能夠在反應(yīng)過(guò)程中與甲苯、二甲苯等建立動(dòng)態(tài)平衡 ,不斷重復(fù)甲基化和脫除乙烯、丙烯以及丁烯的過(guò)程。 第一種生成副產(chǎn)物的途徑 : 第二種生成副產(chǎn)物的途徑 : 2 甲醇制烯烴催化劑的研究 甲醇制烯烴技術(shù)的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)高活性 、良好選擇性及高穩(wěn)定性的催化劑。 隨著對(duì) MTO 催化劑的持續(xù)研究， 逐漸發(fā)展出ZSM5 和 SAPO 兩大系列催化劑 。ZSM5 的通道是二維孔道，并且是兩組交叉的通道，一種是直通（ a）的，另一種為“之”字形相互垂直 (b)，如下圖，都有十元壞組成，呈橢圓形。 現(xiàn)在甲醇制烯烴的工藝中， UOP公司開(kāi)發(fā)的以SAPO34為活性組分的催化劑 ,其烯烴選擇性明顯優(yōu)于 ZSM5,使 MTO工藝取得突破性進(jìn)展。 SAPO34的酸性 SAPO34分子篩具有 B型和 L型兩類(lèi)酸中心。 擇形選擇性 ： 分子篩具有與分子直徑當(dāng)?shù)目椎澜Y(jié)構(gòu)，也有一些特殊的形狀，故而具有良好的的特殊的形狀選擇性。 金屬離子改性 ,或者對(duì)已合成的分子篩進(jìn)行離子交換等處理。 1%Ba的添加使甲烷、乙烷和丙烷和丁烷的生成受到抑制，從而使乙烯和丙烯的產(chǎn)率提高。 其他改性方法 1. hillips公司提出一種包含甲硅烷基化 (Silyate)的 SAPO34催化劑。 3. 有人采用硅烷偶聯(lián)劑 TPOAC等作為導(dǎo)向介孔生成的模板劑 ,合成了多級(jí)孔道 SAPO34分子篩。 由甲醇轉(zhuǎn)化制乙烯和丙烯等低碳烯烴的工藝雖未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化，但經(jīng)過(guò)近 30年的研究開(kāi)發(fā)，其技術(shù)已趨于成熟。 此工藝采用煉油工業(yè)中常用的催化裂化連續(xù)反應(yīng) 再生流化床反應(yīng)器（由于催化劑反應(yīng)周期短，需要頻繁的再生，不宜選擇固定床反應(yīng)器），催化劑為以 SAPO34為主要組分的 MTO100，在壓力 350500℃ 條件下進(jìn)行反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物中甲烷很少時(shí)，可省去脫甲烷塔。 MTO裝置物料平衡及碳基收率見(jiàn)表 31。反應(yīng)在 ～、 400～ 450℃ 下進(jìn)行，產(chǎn)物收率中，丙烯為 65%～ 67%，汽油為 24%。此時(shí)甲醇和二甲醚的轉(zhuǎn)化率為 99%以上，丙烯為烴類(lèi)中的主要產(chǎn)物。不同烯烴含量的物料返至合成回路作為附加的丙烯來(lái)源。 由圖 33可知，在 260℃ 主要反應(yīng)是甲醇脫水生成二甲醚，有少量烴類(lèi)，主要是 C2～C4 烯烴。 故最佳的反應(yīng)溫度在 400℃ 左右。 可見(jiàn)，為得到高產(chǎn)率低碳烯烴，在工藝條件方面應(yīng)采用較高的溫度、較高的空速和盡可能低的壓力。煤經(jīng)氣化過(guò)程生成 CO和 H2(合成氣 )，然后合成甲醇，再借助類(lèi)似催化裂化裝置的流化床反應(yīng)形式，生產(chǎn)低碳烯烴 (乙烯和丙烯 )。行業(yè)上游原材料如原油、煤炭、礦業(yè)價(jià)格如果太高，會(huì)給化工行業(yè)造成一定壓力，原料成本的降低可以為部分行業(yè)帶來(lái)投資機(jī)會(huì)。 影響催化劑的主要因素有溫度、壓力、反應(yīng)物濃度。涉及大氣 ,溪流 ,湖泊 ,江河 ,海洋 ,土壤陸地系統(tǒng) ,乃至生物圈等 。對(duì)環(huán)境多層次 ,多介質(zhì) ,多元?jiǎng)討B(tài)系統(tǒng) ,要求分析研究對(duì)象的遷移變化。石油化工企業(yè)一般以石腦油為原料 , 通過(guò)石腦油裂解工藝生產(chǎn)乙烯和丙烯，石腦油價(jià)格與原油價(jià)格高度關(guān)聯(lián)。經(jīng)測(cè)算，丙烯單位制造成本為 2750元／ t左右。 石腦油裂解制乙烯成本 裝置規(guī)模為 60萬(wàn) t／ a(乙烯 60萬(wàn) t／ a，丙烯 30萬(wàn) t/a)，石腦油價(jià)格 22美元／ bbl。 只要原油價(jià)格高于 22美元／ bbl，煤制烯烴工藝路線在經(jīng)濟(jì)上就具有競(jìng)爭(zhēng)力 (2022年 8月油價(jià)達(dá) 70美元／ bbl左右 )。據(jù)估計(jì) ,目前已形成的甲醇制低碳烯烴產(chǎn)能在 260萬(wàn) 300萬(wàn)噸 ,約消耗 750萬(wàn)噸甲醇。 即使現(xiàn)在還處于試生產(chǎn)階段 ,寧波禾元化學(xué)有限公司年產(chǎn) 60萬(wàn)噸 /年甲醇制低碳烯烴裝置每月凈利潤(rùn)也高達(dá)幾千萬(wàn)元。如果以煤炭為原料，一個(gè)100萬(wàn) t／ a規(guī)模的乙烯工廠，每年所需的煤炭量約為 1000萬(wàn) t。由于受運(yùn)力和市場(chǎng)的限制，我國(guó)東、西部地區(qū)煤炭?jī)r(jià)格僅為內(nèi)地的 1／ 31／ 4，因此，在煤炭比較豐富且價(jià)格低廉的內(nèi)蒙古地區(qū)、新疆地區(qū)以及陜西省等，將煤炭做為化工原料具有無(wú)可比擬的成本優(yōu)勢(shì)。 據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，今后 20年內(nèi)我國(guó)原油產(chǎn)量基本維持在 t／ a。
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