低碳烯烃生产工艺比较分析报告.doc

低碳烯烃生产工艺比较分析报告 乙烯、丙烯等低碳烯烃是合成塑料、纤维和各类化工材料的重要原料，随着我国国民经济的发展，特别是现代化学工业的发展对低碳烯烃的需求日渐攀升，供需矛盾也将日益突出。 迄今为止，制取乙烯、丙烯等低碳烯烃的重要途径，仍然是通过石脑油、轻柴油（均来自石油）的催化裂化、裂解制取，作为乙烯生产原料的石脑油、轻柴油等原料资源，面临着越来越严重的短缺局面。另外，近年来我国原油进口量已占加工总量的一半左右，以乙烯、丙烯为原料的聚烯烃产品仍将维持相当高的进口比例。因此，发展非石油资源来制取低碳烯烃的技术日益引起人们的重视。 甲醇制乙烯、丙烯的MTO工艺和甲醇制丙烯的MTP工艺是目前重要的化工技术。该技术以煤或天然气合成的甲醇为原料，生产低碳烯烃，是发展非石油资源生产乙烯、丙烯等产品的核心技术。 我国是一个富煤缺气的国家，采用天然气制烯烃势必会受到资源上的限制。因此，以煤为原料，走煤-甲醇-烯烃-聚烯烃工艺路线符合国家能源政策需要，是非油基烯烃的主流路线。 本报告就目前我国低碳烯烃生产技术进展及前景进行分析，并介绍了我国四种主要的低碳烯烃生产工艺，其中对我国中科院大连化物所自主开发的DMTO工艺生产及工业应用状况进行了详细的介绍。 1 低碳烯烃生产技术进展及前景分析 1.1 蒸汽裂解技术不断优化仍是生产低碳烯烃的重要路线 全球95%以上的乙烯和60%以上的丙烯来源于蒸汽裂解过程。经过多年开发，蒸汽裂解技术已经相当成熟，现有装置主要通过各种先进技术和流程的组合，不断地进行技术优化。装置大型化、节能降耗、延长运转周期、提高裂解原料的操作弹性仍是蒸汽裂解技术的主要发展方向。 （1）大型化 为实现乙烯装置大型化，各技术专利商着眼于提高关键设备能力及系统的整体优化。以提供大型化的技术保障。目前已建的最大石脑油裂解炉产能为17.5×104t/a。最大的乙烷裂解炉产能为23.5×105t/a：在建的最大石脑油裂解炉能力已达19×104t/a，乙烷裂解炉的能力达到35×104t/a。35年前欧洲建设的45×104t/a乙烯裂解装置，使用16台新鲜进料的裂解炉和2台循环炉。而当前100×104t/a以上的乙烯装置仅使用5～7台共有对流段双辐射室设计的裂解炉，既可减少占地面积，又可减少散热损失，节约能量。乙烯生产装置的能力还在进一步扩大，然而必须承认，在超高能力的情况下，成本/能力优势减小，而且各种相关的原料、产品、公用工程、排放等都是操作面临的艰难挑战。预计今后装置的规模范围仍在100×104～150×104t/a。 （2）节能降耗 裂解炉是乙烯裂解装置的主要耗能单元，其燃料消耗占乙烯装置总能耗的80%，提高裂解炉的热效率是降低裂解装置能耗的重要途径之一： 通过降低进对流段物料温度、增加对流段换热面积、优化对流段管排布置和结构等措施降低排烟温度；通过采用新型燃烧器、提高炉本体密闭性、在线氧含量分析等手段降低空气过剩系数，从而减少烟气排放量并减少热损失；通过采用先进控制技术和结焦抑制技术使裂解炉生产运行更加平稳，延长裂解炉运行周期；另外，裂解炉与燃气轮机联合系统有很大的节能潜力。在总发电量相同时，裂解炉与燃气轮机联合系统比常规系统的总燃料消耗可节省约12%～22%。20世纪80～90年代，裂解炉的热效率从20世纪70年代末期的92%～93%提高到93.0%～94.5%。近10年来新建的裂解炉热效率已高达98%。 此外，通过采用低压脱甲烷技术、二元制冷和三元制冷技术，减少压缩机能耗；通过采用新型高效塔板、高通量换热器、热集成精馏系统（HRS），大幅度提高分离效率。分离能耗与设备投资显著降低，达到节能的效果。 1.2 重质原料油催化裂解技术是增产低碳烯烃的有效途径 近20年来出现的重原料油催化裂解增产丙烯技术。实质是改进常规催化裂化装置的设备、催化剂以及操作条件来达到增产丙烯的目的。目前已经工业应用和进行工业示范试验的技术有RIPP/SW公司的DCC/CPP工艺、UOP公司的PetmFCC工艺、KBR公司的Maxofin工艺、IOC/Lummus公司的NDMAX工艺、Shell的MILOS工艺、Axens/Shaw公司PetroRiser工艺和CNPC的TMP工艺。见表1。表1 重质原料油催化裂解生产低碳烯烃各工艺的特点 专利商 RIPP/SW RIPP/SW UOP KBR Axens/Shaw JCCP/Saudi Aramco Shell IOC/ Lummus CNPC 工艺名称 DCC CPP PetroFCC Maxofin PetroRiser HS-FCC MILOS INDMAX TMP 温度/℃ 530～560 600～650 538～566 538～593 550～590 550～650 560～600 丙烯总收率