【正文】 C5 方面的研究較少；其中對異丁烷和 C4烯烴的催化裂解機理研究最多。 在酸性催化劑存在下 ， 催化裂解遵循正碳離子反應(yīng)機理。 催化裂解制烯烴技術(shù) C C5 烯烴選擇性催化裂解技術(shù)是國外近期正在開發(fā)的一種增產(chǎn)丙烯的新工藝，這種工藝在生產(chǎn)上有著其特有的特點： （ 1）原料自由度大； （ 2）不需除去 1丁烯、異丁烯的預(yù)處理過程； （ 3）能同時得到乙烯和丙烯； （ 4）工藝流程簡單。其中 UOP 和 MTO 工藝有望在埃及 300 千噸每年聚乙烯和 200 千噸每年聚丙烯烴裝置上采用。 清華大學(xué) FMTP 甲醇制丙烯技術(shù) 中國化學(xué)工程集團公司與清華大學(xué)和安徽淮 :化集團有限公司（以下簡稱淮化集團）共同開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的甲醇制烯烴（以下簡稱 FMTP）工業(yè)化技術(shù)。 甲醇進入絕熱式 DME 預(yù)反應(yīng)器，使甲醇轉(zhuǎn)化至 DME 與水。 大連化物所 DMTO 技術(shù) 大連化物所在 20 世紀(jì) 80 年代初進行 MTO 研究工作， 1993 年開發(fā)了由二甲醚制取烯烴的 DMTO 工藝 ，并于 1995 年在上海青浦化工廠建設(shè)了原料二甲醚處理量為 60100Kg/d 的中試裝置。 煤制烯烴路線法 目前以煤炭為資源制取烯烴的主要技術(shù) 有兩種，即分別為甲醇制取烯烴（ MTO）和甲醇制取丙烯（ MTP）技術(shù)。 3）丙烷脫氫法 該法是第三重要的丙烯工藝，目前比利時、韓國及泰國等 8 套裝置總計生產(chǎn)能力為 120 萬噸 /年左右。 在本廠擴大到一定規(guī)模后，隨著技術(shù)的逐漸改進，本項目的生產(chǎn)能力也將得到進一步的提高，此時，在滿足國內(nèi)市場需求的情況下，本項目所生產(chǎn)的產(chǎn)品也可進行出口，以增加本廠的經(jīng)濟效益。專家預(yù)測， 20xx 年至 20xx年間，我國乙烯 當(dāng)量消費量年均增長率為 %，到 20xx 年達到 3700 萬噸。 20xx 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計組 13 乙烯市場需 求與發(fā)展動向 乙烯上下游產(chǎn)業(yè)鏈很長，一個 “ 大乙烯 ” 項目就可帶動數(shù)個相關(guān)項目。 目前 ，中國 在 不斷新增大型乙烯生產(chǎn)裝置，同時煉廠生產(chǎn)能力還將繼續(xù)擴大，這將增加丙烯的產(chǎn)出。這三個地區(qū)的基礎(chǔ)石化行業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量占到全世界的 80%，到 20xx 年這個比例已經(jīng)降到50%。此外中海油旗下有一套40 萬噸 /年丙烯裝置，其他如中國化工集團、中化國際等公司旗下還有一些小規(guī)模的煉油企業(yè)生產(chǎn)丙烯，再加上一些小型 煉油 企業(yè)，每年丙烯生產(chǎn)能力在百萬噸上下。 6）乙烯在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用 乙烯作為一種植物激素，具有促進果實成熟的作用，可擬制莖和根的增粗生長、幼葉的伸展、芽的形成，因此農(nóng)業(yè)上把乙烯作為一種植物催熟劑大量使用。 3）乙烯用于生產(chǎn)醇類物質(zhì) 各種醇類物質(zhì)是化工生產(chǎn)中的重要原料，其中乙醇在汽車燃料、消毒和飲料的生產(chǎn)中都有著廣泛的應(yīng)用。 1）乙烯用于生產(chǎn)合成樹脂 合成樹脂最重要的應(yīng)用是制造塑料。工業(yè)上主要將丙酮用作溶劑，用于炸藥、塑料、橡膠、纖維、制革、油脂、噴漆等行業(yè)中，也可作為烯酮、醋酐、 碘仿 、聚異戊二烯橡膠、 甲基丙烯酸 、甲酯、氯仿、 環(huán)氧樹脂 等物質(zhì)的重要原料。 產(chǎn)品消費領(lǐng)域 20xx 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計組 8 丙烯消費領(lǐng)域 丙烯是三大合成材料的基本原料，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、異丙烯、丙酮和環(huán)氧乙烷等。丙烯在高溫下氯化，可生成烯丙基氯，它是合成甘油的原料?，F(xiàn)將丙烯的基本性質(zhì)列于下表 21： 表 21 丙烯物理性質(zhì) 中文名稱 丙烯 UN 編號 1077 英文名稱 propylene CAS 號 115071 英文名稱 2 propene 危險貨物編號 21018 分子式 C3H6 危險標(biāo)記 4（易燃?xì)怏w） 分子量 外觀與性狀 無色、有烴類氣味的氣體 熔點 ℃ 飽和蒸汽壓（ kPa） （ 0℃ ） 相對（水 =1）密度 溶解性 不溶于水，溶于有機溶劑 相對（蒸汽 =1）密度 穩(wěn)定性 穩(wěn)定 海 關(guān) HS 編號 29012200 主要用途 制備丙烯腈、環(huán)氧乙烷、丙酮等 2）化學(xué)性質(zhì) 丙烯 不但 可以在雙鍵上發(fā)生加成反應(yīng)， 而且 還可以在甲基上起反應(yīng)。天然氣 制甲醇屬于國家產(chǎn)業(yè)禁止類項目；焦?fàn)t煤氣很難形成經(jīng)濟規(guī)模；煤制甲醇資源豐富，可以形成經(jīng)濟規(guī)摸。乙烯項目具有資金密集和技術(shù)密集的現(xiàn)代化工業(yè)特點，產(chǎn)品鏈長，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拸V，對相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶動性強。近年來，甲醇制烯烴（ MTO 和 MTP ， MTP 工藝主要生產(chǎn)丙烯，而MTO 工藝可同時生產(chǎn)乙烯和丙烯）技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外 C1 化工的熱點，是世界上工業(yè)化前景最為樂觀的新型烯烴技術(shù)路線。做好勞動保護和工業(yè)衛(wèi)生，減輕勞動強度，保護職工身體健康。 （ 2）鄂爾多斯市有關(guān)供水、供電、項目征用土地意見和建設(shè)項目環(huán)境保護意見的批文和資料。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，化工行業(yè)的發(fā)展也呈現(xiàn)出空前的盛況。因此，開發(fā)研究新的丙烯技術(shù)就成為了國際化工行業(yè)的熱點問題。 編制原則 20xx 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計組 3 （ 1）認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家基本建設(shè)的各項方針、政策和有關(guān)規(guī)定，執(zhí)行國家及各部委頒發(fā)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 本項目建設(shè)意義 塑料大部分是以原油為原 料加工生產(chǎn)的，特別是用量最大的塑料原料 聚乙烯、聚丙烯，幾乎都是以原油為原料（如石腦油）通過裂解生產(chǎn)的，由于原油資源的短缺和油價的持續(xù)走高，聚乙烯、聚丙烯日顯短缺和價格一路走高，特別是中國目前對塑料的需求的快速增長，供需矛盾越來越大。由于甲醇可以由煤制取，甲醇制烯烴技術(shù)的工業(yè)化，將開辟由煤炭經(jīng)氣化生產(chǎn)基礎(chǔ)有機化工原料的新工藝路線，有利于改變傳統(tǒng)煤化工的產(chǎn)品格局，是實現(xiàn)煤化工向石油化工延伸發(fā)展的有效途徑，同時高油價會為企業(yè)創(chuàng)造更多的發(fā)展空間，為企業(yè)帶來更好的投資效益。通常丙烯有三個級別 ： 即煉廠級丙烯（丙烯含量為 5070%）、化學(xué)級丙烯（丙烯含量為 9296%）和聚合級丙烯（丙烯含量 ≥%）。當(dāng)丙烯的需求量繼續(xù)增加，本廠在經(jīng)過一段時間的發(fā)展之后，可以利用廠區(qū)預(yù)留地來擴大企業(yè) 規(guī)模，此時，本項目的生產(chǎn)技術(shù)和流程將會更加的成熟，此時擴大生產(chǎn)規(guī)模，將會極大的增加本廠的經(jīng)濟效益，為國民經(jīng)濟的發(fā)展帶來更大的收益。丙烯與乙烯共聚可生成乙丙橡膠。世界上 已經(jīng)將乙烯產(chǎn)量作為衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。 例如， 生產(chǎn)丙烯腈的主要原料就是丙烯。 乙烯消費領(lǐng)域 乙烯是化工行業(yè) 極其 重要的最基本的基礎(chǔ)化工原料，它是無機化學(xué)和有機化學(xué)之間的橋梁。生產(chǎn)合成樹脂的最主要的原料就是乙烯。合成橡膠一般在性能上不如天然橡膠全面，但它具有高彈性、絕緣性、 氣密性、耐油、耐高溫或低溫等性能，因而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國防、交通及日常生活中，其中的乙丙橡膠以乙烯和丙烯為主要原料合成，耐老化、電絕緣性能和耐臭氧性能突出。與此同時，世界丙烯的生產(chǎn)發(fā)展也很快。中國 20xx 年的丙烯產(chǎn)能達到 1380 萬噸 /年。中國乙烯工業(yè)的發(fā) 展帶動了精細(xì)化工、輕工紡織、汽車制造、機械電子、建材工業(yè)以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，在經(jīng)濟領(lǐng)域中發(fā)揮著積極20xx 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計組 12 作用。但同期下游裝置對丙烯的需求量年均增長速度達到 %，丙烯資源供應(yīng)略微緊張 。作為一個汽車生產(chǎn)大國、家電消費大國、紡織品出口大國，隨著加工制造業(yè)產(chǎn)量的不斷攀升，國內(nèi)市場對乙烯及其下游產(chǎn)品的需求正在不斷增加。 巨大的需求為我國乙烯工業(yè)的加快發(fā)展提供了廣闊的市場空間，與此同時，作為工業(yè)生產(chǎn)的上游產(chǎn)品，乙烯的生產(chǎn)能力也往往被看作是一個國家經(jīng)濟實力的體現(xiàn)。其中乙烯與丙烯的產(chǎn)量比為 2:1，無論從技術(shù)角度還是工業(yè)角度來看，乙烯裂解裝置副產(chǎn) C C4都作為副產(chǎn)品處理，理論上說，裂解廠商可連續(xù)不斷地獲得副產(chǎn)，并獲得與乙烯生產(chǎn)相等的利潤。歧化法選擇性高，可將乙烯和 2丁烯轉(zhuǎn)化成丙烯，或?qū)?2丁烯與 1丁烯轉(zhuǎn)化成丙烯和戊烯。大型煤氣化技術(shù)、百萬噸級甲醇生產(chǎn)技術(shù)已逐漸成熟，但甲醇制烯烴技術(shù)需進一步突破；現(xiàn)已具備工業(yè)化條件的供應(yīng)商主要有： UOP/Hydro 公司的 MTO 工藝、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的 DMTO 及中石化上海石油化工研究院的 SMTO 技術(shù)。 中石化上海研究院 SMTO 技術(shù) 中石化上海研究院、中石化工程建設(shè)公司（ SEI）和中石化北京燕山分公司共同開發(fā)了由甲醇制烯烴的 MTO 技術(shù)，該技術(shù)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，乙烯、丙烯選擇性高達 82%。反應(yīng)產(chǎn)物離開反應(yīng)器后進行冷卻并分離出水?？梢灶A(yù)見， FMTP 將直接與德國魯奇公司開發(fā)的甲醇制丙烯工藝進行競爭。我國是一個石油資源相對不足的國家，用天然氣或煤作原料開發(fā)各種替代石油資源的石化路線一直是在進中。 烴類催化裂解的反應(yīng)機理 ， 現(xiàn)在對于它們的研究大多處于探索階段 。正碳離子還可以發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移、烷基化反應(yīng)等。生成的碳烯離子進一步通過二次反應(yīng)生成相應(yīng)的烯烴： Krannila 等對正丁烷在 HZSM5 催化劑上的裂解機理進行了研究 ， 提出如下裂解機理 ： 在正丁烷的裂解過程中單分子裂解和雙分子氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)同時存在。 國際研究現(xiàn)狀 1） Propylur 技術(shù) 該技術(shù)由 Lurgi 公司開發(fā)成功 ， 是一種將低價值烯烴 C4/C5轉(zhuǎn)化成乙烯和丙烯的催化裂化工藝。此種技術(shù)產(chǎn)生的輕餾分很少，低于原料的 %。該工藝的關(guān)鍵技術(shù)被認(rèn)為是采用了新型沸石分子篩催化劑。該工藝以蒸汽裂解粗 C4和裂解汽油為原料，采用 ZSM5 沸石催化劑 ，在密相流化床反應(yīng)器 (帶有催化劑連續(xù)再生系統(tǒng) )中進行，該工藝采用選擇性的二次轉(zhuǎn)化工藝，可將蒸汽裂解的副產(chǎn)物 (如 C4烯烴和輕裂解汽 油 )轉(zhuǎn) 化為丙烯和乙烯。當(dāng) OCP 工藝與蒸汽裂解裝置相結(jié)合時，對于相同的石腦油進料量 ， 丙烯的收率大大提高。該公司已在日本水島建設(shè)工業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)裝置 ， 20xx 年 6 月已投入運轉(zhuǎn)。該工藝目前處于實驗室研究階段。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 20xx 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計組 7 1） 上海石油化工研究院的 OCC 工藝 上海石油化工研究院開發(fā)了一種用于碳四烯烴催化裂解生產(chǎn)丙烯和乙烯的 OCC 工藝。同時 ， 改善了催化劑的吸附、脫附性能，更有利于反應(yīng)物和產(chǎn)物的擴散，從而達到了較好的催化效果。 該工藝簡單，采用絕熱式固定床反應(yīng)器，投資少。在反應(yīng)器溫度為 380500℃ 、水蒸氣與原料烴之比為 的條件下，所得產(chǎn)物中丙烯及丁烯異構(gòu)體的產(chǎn)量至少為反應(yīng)進料烯烴總量的 60%。在催化劑中加入 Cs 可降低丙烯的選擇性，有利于乙烯和己烯的生成 ， 而加入 PO34則有利于提高丙烯的選擇性。 5） 旭化成公司的 Omega 工藝 旭化成公司開發(fā)的 Omega 工藝是以由石化裝置和石油精制裝置副產(chǎn)的C4 和 C5 抽余液為原料，使用該公司 自行開發(fā)的催化劑 ， 在低溫條件下通過熱分解法在裂解裝置上生產(chǎn)乙烯和丙烯。 20xx 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計組 5 4） OCP 技術(shù) OCP 技術(shù)又稱為 AtofinaUOP 工藝 ， 它是 Atofina 公司和 UOP 公司聯(lián)合開發(fā)的一種用于輕烯烴 (C48烯烴 )催化裂解生產(chǎn)丙烯和乙烯的新工藝。 目前 Superflex 技術(shù)的專利許可由 KelloggBrownamp。此技術(shù)可將低價值產(chǎn)品升20xx 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計組 4 值為高價值產(chǎn)品 ， 提高經(jīng)濟效益。 加入水蒸汽有四方面優(yōu)點 ： （ 1） 可降低反應(yīng)分壓 ， 使平衡向產(chǎn)物方向移動 ； （ 2） 積炭少 ， 催化劑無需連續(xù)再生 ,故可采用平臥式 Claus 型固定床反應(yīng)器 ， 節(jié)約了投資費用； （ 3） 抑制膠 質(zhì)聚合物生成； （ 4） 將吸熱反應(yīng)所需 潛熱送至反應(yīng)段。 目前 ， C C5裂解所使用的催化劑主要有 ZSM ZSM2 MCM2ZSM35。也有人認(rèn)為 L 酸中心能夠引發(fā)自由基反應(yīng) ， 且 B 酸中心主要在 500℃ 以下起作用 ，而 L 酸中心的作用溫度則超過 500℃ 。在釩酸鹽類及氧化物類催化劑作用，并且在高溫蒸汽條件下 ， 其反應(yīng)機理以自由基反應(yīng)為主；而在酸性分子篩催化劑作用，并且在溫度較低條件下 ， 則以碳正離子反應(yīng)機理為主。 20xx 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計組 20 第四章 C4 處理工藝 通過