煤制烯烃及下游产品加工技术

摘 要 传统意义上，煤化工主要是煤制化学肥料和煤制甲醇，伴随世界范围内石油资源的日趋紧张，包括我国在内的石化生产国家均积极探寻煤炭代替石油充当化学工业原料的新工艺，其中较为典型的代表便是煤制烯烃生产工艺。本文首先分析煤制烯烃的产业发展现况，接着着重就煤制烯烃下游生产产品的加工技术做一番论述。

关键词 煤制烯烃；石化工业；乙烯；下游产品；加工技术

中图分类号TQ53 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）106-0196-02

众所周知，丙烯和乙烯均是相当关键的有机化学工业原料，其中，乙烯工业更是评估一个国家石化工业发达程度的重要指标。近些年来，我国丙烯、乙烯工业取得了日新月异的发展，生产能力持续提高。然而，仍无法满足国内不断增长的市场需求，事实上，就当前来看，我国丙烯、乙烯的产生量仅占同期消费总量的一半多，与此同时，随着国际石油价格的与日俱增，采用石脑油裂解的办法生产出丙烯、乙烯的陈旧方式也面临着极大地挑战。目前，我国石油、天然气的资源总量稀缺，煤炭资源则比较丰富，丙烯、乙烯的生产能力暂无法达到使用需求的客观状况为煤制烯烃的发展提供了相对大的余地。在石油高价及日趋短缺的情形下，不失时机地加快煤制烯烃的发展，进而争取得到代替石油的化工原料，适当延展产业链，提升产品的综合附加值，对于维护我国能源安全有着深远意义。

1 煤制烯烃产业的发展现况简析

毋庸置疑，相较于石油资源，我国煤炭资源的总量更加庞大，1000m以内的煤炭储量达1万亿吨，占全球总储量的三分之一强，可开采总量超过1800亿吨。异常丰富的煤炭储量为我国煤化工的持续发展提供了扎实的原料来源，煤制烯烃产业势必成为能源规划的关键性方向，同时也是石化工业取得振兴的关键所在。现如今，我国正不断探索以煤制烯烃为中心环节的煤化工发展道路，取得了事半功倍的效果。国内众所科研院所均将煤制烯烃的研究纳入重点课题。经过多年扎实攻关，并汲取和借鉴国际上现有的MTO工艺，我国成功研发出新一代煤制烯烃的工艺路线，相较于传统工艺技术，其转化CO的成功率已达95%，节省50%～75%的运行与投入成本。

现如今，我国正在传统煤制烯烃工艺技术的前提下继续开发新一代甲醇制取煤制烯烃新技术，经由技术性能的日臻完善和优化，甲醇制取烯烃工艺技术得到了再次创新的机会。全新一代工艺技术每吨的烯烃产品耗费甲醇原料量同比下降了15%以上，凸显成本性和经济性。

另外，在煤制丙烯技术方面，我国也取得了相应的突破，截至目前，我国已研制成功世界领先的并具有自主知识产权的新一代MTP技术，国际首套流化床工业试验装置成功启动，其转换甲醇的概率高达99.9%，丙烯的选择性已突破67%。煤制烯烃科研示范项目的顺利完成，均表明我国已具备了相当成熟的煤制烯烃工业化技术，并且开启了国际高碳能源低碳化途径发展的新纪元，必定为煤制烯烃产业的跨越式发展奠定雄厚的基础。

2 煤制烯烃的工艺路线及产品特征

2.1煤制烯烃的工艺路线

以煤炭资源为原料并经甲醇制取低碳烯烃的工艺生产流程主要包含：原料煤同源自于空分单元的纯氧在仪器中会产生化学反应，进而生成粗合成气，一部分的粗合成气会经由CO转变后和尚未变换过的粗合成气进行混合，直入气体的净化单元。除去粗合成气内的一氧化碳和硫化氢等气体，紧接着再进入甲醇的合成单元产生甲醇，甲醇会在甲醇制烯烃设备中完成转换反应，顺利产生含有低碳烯烃成分的混合气体，经过多级别压缩后直入轻烯烃的回收单元中产生丙烯、乙烯，同时，随机产出混合的C5+和C4等产品。

2.2煤制烯烃的产品特征

相较于石脑油裂解产生烯烃的裂解气，甲醇制取低碳烯烃的产品气具备如下特征：甲烷和氢气的含量均低于10%，这样便能加速分隔乙烯；丙烯、乙烯的含量较高，通常甲醇制烯烃产品中的丙烯、乙烯含量均在70%以上；所含炔烃量相对较少；混合的C4+不包含丁二烯和甲苯等芳烃；不包含硫化氢；所生成的物质中包含较少的二甲醚和甲醇等含氧化合物。

依照上面煤制烯烃的产品特征，需选用恰当的产品气分离工艺技术，以制取得到聚合级别的丙烯、乙烯以及C5、C4等不同产品，为下游产品的后续加工供应充足的原料资源。

3 煤制烯烃下游产品的加工技术举例

3.1丙烯的加工技术要点

丙烯是国际消费量位居于乙烯之后的一类关键的基础性化工原料，2011年，我国丙烯生产能力突破1350万吨，而当年丙烯的消费量则达到1900万吨，并且截止现在，丙烯的产量及消费量仍呈现逐年递增的态势。丙烯在化学工业上的主要用途在于生产丙烯酸、异丙苯和丙烯腈等多种有机原料。依照煤制烯烃合成气及项目产品丰富的特征，应当重点顾虑到借助于丙烯制造异丙醇、聚丙烯及丁辛醇等产品。

以聚丙烯为例，截止到2012年底，聚丙烯已成为消费量仅次于聚乙烯的应用最为普遍的一类树脂，在吹膜、喷丝、涂覆等方面均有较高的应用价值，2010年，全球聚丙烯的产量已突破5200万吨，相应地，我国聚丙烯的产量及消费量也在逐年增长。聚丙烯的加工工艺有本体法、淤浆法和气相法等，淤浆法已被逐渐停用，目前占据优势地位的是本体法和气相法，比较有代表性的气相法工艺有Novolen工艺等，该工艺借由两个串联或并联的搅拌釜反应器，反应温度高达70℃～85℃，压强在2.1 MPa～3.1MPa，可产出无规共聚、均聚产品，工艺特征是能用共聚反应器制造均聚物。

3.2 混合C4的加工技术

甲醇制烯烃的整个过程中会附加产生接近5.5%的混合C4，与用石脑油裂解的办法制取乙烯不同，该混合C4不包含丁二烯，所含异丁烯的总量十分低，主要组成成分为丁烯-2、丁烯-1，经由加工将其转化成丙烯、乙烯或者另外具有高附加值的产品，进而削减煤制烯烃项目的成本。当前用到的技术工艺有烯烃裂解技术和烯烃歧化技术等。歧化反应主要是利用催化剂把烯烃混合物转换成新的烯烃混合物，例如2-丁烯、乙烯发生歧化反应之后会生成2分子的丙烯。

3.3乙烯的加工技术要点

毋庸置疑，乙烯是全世界范围内最为关键、最大的基础性有机化学工业原料，预计到2015年和2019年，全世界乙烯的产量将突破17000万吨和17500万吨。在2012年全球乙烯的消费比例中，聚乙烯耗费乙烯达到6900万吨，占耗费总量的60%以上。我国乙烯的下游产品主要乙二醇、苯乙烯和环氧乙烯等。

煤制烯烃行业的乙烯在后加工后以环氧乙烯、乙二醇和聚乙烯为最大消费量。作为我国消费总量最大的合成树脂基础化工原料，聚乙烯在我国的消费量呈现连年攀升的态势。当前，聚乙烯的合成工艺主要包含低压聚乙烯工艺和高压聚乙烯工艺，聚乙烯应用最为普遍的加工工艺有低压法、高压法和中压法三种。

4 结论

综上所述，无论从环保经济，还是技术可靠性方面来看，煤制烯烃产业的发展前景十分明朗。为此，国家需积极扶持煤制烯烃工艺技术，注重创新其下游产品加工工艺，以满足日益增加的市场需求。

参考文献

[1]吴秀章，金环年，石玉林.用烃类族组成预测神华煤直接液化柴油的十六烷值[J].石油学报（石油加工），2011（1）.