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甲醇制烯烃甲醇单耗高原因分析及应对措施

摘要：近年来，甲醇制烯烃工艺技术日趋成熟，并得到了大力的推广与应用，

实际运行中，甲醇制烯烃产品的甲醇单耗是一项关键经济运行指标。本文针对甲

醇转化烯烃反应关键控制指标反应温度、反应压力、催化剂定碳等，结合实际运

行数据综合分析，探索各相关工艺运行指标对甲醇制烯烃产品甲醇单耗的影响规

律，为工艺运行操作提供指导，降低甲醇单耗，提高经济运行效益。

关键词：甲醇制烯烃；甲醇单耗；反应温度；反应压力；催化剂定碳

1引言

甲醇制烯烃是以煤为原料生产甲醇，甲醇在催化剂作用下转化为烯烃。目前

我国甲醇制烯烃主要工艺技术有中化集团SMTO工艺、神华集团SHMTO技术、

UOP公司MTO技术、中科院大连化物所DMTO技术，特别是大连物化所甲醇制

烯烃（DMTO）工艺技术实现工业化且达到世界先进水平。甲醇制烯烃产物乙烯、

丙烯、碳四、煤基戊烯、丙烷、丁烯等均是非常活泼的，在生产过程中使用专用

催化剂最大限度的降低副反应。甲醇制烯烃转化反应，首先是甲醇在催化剂中形

成碳“池”引发反应，甲醇与碳“池”作用并行的产出乙烯、丙烯、丁烯等小分子烯

烃；反应过程中碳“池”逐渐转化为结碳；产生的小分子烯烃在催化剂作用下可以

发生聚合反应形成较大的烯烃，而较大的烯烃在合适的反应条件下可以发生裂解

反应转化为小分子产物；小分子烯烃也可以通过与甲醇的烷基化反应转化为多一

个C原子的烯烃。甲醇制烯烃反应过程的控制，严重影响甲醇制烯烃产品的甲醇

单耗，本文对甲醇制烯烃生产过程中甲醇单耗偏高的主要原因进行分析，并提出

降低甲醇制烯烃产品甲醇单耗的及应对措施。

2甲醇制烯烃产品甲醇单耗主要影响因素

2.1反应温度

甲醇转化率和产物低碳烯烃的选择性对反应温度非常敏感。一般反应温度低

于400℃，甲醇转化不完全，此时乙烯+丙烯的选择性较低；反应温度高于400℃

时，伴随着反应温度的升高，乙烯选择性逐渐升高，丙烯的选择性逐渐下降。乙

烯+丙烯的选择性在480℃左右接近最大值，再升高反应温度乙烯+丙烯的选择性

基本保持不变。采用UOP分子筛催化剂研究反应温度对甲醇制烯烃反应的影响，

当反应温度低于470℃时，产品气乙烯含量46.2%，丙烯含量30.5%，甲醇制烯烃

吨烯烃甲醇单耗为3.05；当反应温度大于475℃时，反应生成产品气乙烯含量

46.8%，丙烯含量30.7%，甲醇制烯烃吨烯烃甲醇单耗为3.01。反应温度控制在

475℃-480℃时乙烯选择性相对较高，双烯选择性上涨，综合来看甲醇制烯烃采用

OUP催化剂反应温度控制在475℃~480℃甲醇转化率较高。

2.2反应压力

甲醇转化为低碳烯烃反应是分子数增加的反应，因此当反应压力高时，低碳

烯烃的选择性降低；降低甲醇原料在反应体系的分压，将有利于提高低碳烯烃的

选择性。一般情况下，反应压力每增高0.1MPa(G),乙丙烯选择性降低1.0~2.0%，

降低反应压力对反应有利，但反应压力的大小又直接影响到产品气压缩机吸入口

压力，为保证压缩机平稳运行，反应压力也不能太低。生产运行中保持下游压缩

机平稳运行及增加乙丙烯的选择性，要求反应总压力不大于0.2Mpa（G），将反

应压力控制在0.1±0.05Mpa(G)，有利于增加乙丙烯选择性，降低甲醇消耗。

2.3催化剂

2.3.1催化剂停留时间

催化剂在反应工程中会产生结焦，这些结焦累积在催化剂表面或分子筛微孔

中，造成催化剂活性逐步丧失，另一方面会使催化剂选择性逐渐提高，两者互为

矛盾。为达到最佳选择性和降低焦炭产率，要求催化剂在反应床层有一定停留时

间，停留时间长，待生催化剂定碳高，导致催化剂活性降低，双稀选择性下降；

停留时间短，定碳低，催化剂未发挥足够作用就进行再生，造成不必要的循环磨

损，导致催化剂破裂，随产品气进入后续急冷、水洗系统，催化剂用量增加，造

成运营成本升高。反应器密相床层催化剂藏量与反应停留时间有着密切联系，进

而影响甲醇转化率和产品分布。反应密相床层料位过低，甲醇易穿透床层，转化

率降低；反应密相床层料位过高，则易发生副反应和二次反应，影响产品分布。

双烯选择性随藏量的增加而增加，反应器催化剂藏量控制在65±10t时，利于提

高双烯产品的选择性，降低甲醇消耗。

2.3.2催化剂接触时间

甲醇在催化剂作用下转化为烯烃的反应速率极快，催化剂与原料接触时间

（反应时间）越短，低碳烯烃的选择性越高。一般在良好的流化条件下接触时间

大于0.