非石油路线的乙烯生产工艺大全

烯烃工业是世界石化产业的基础，以烯烃为原料，石化工业向下衍生出了众多产品。特别是以“乙烯、丙烯和丁二烯”为代表的三烯，更是石化工业的基石。本文为您总结烯烃生产中具有代表性的乙烯生产工艺的非石油路线。

甲醇制烯烃

甲醇制烯烃技术是以天然气或煤为原料转化为合成气，合成气生成粗甲醇，再经甲醇制备乙烯、丙烯的工艺，突破了石油资源紧缺、价格起伏大的限制。代表性工艺有UOP/Hydro的甲醇制烯烃（MTO）工艺、Lurgi的甲醇制丙烯（MTP）工艺、中国科学院大连化学物理研究所的DMTO技术和中国石化上海石油化工研究院的S-MTO技术，都已实现工业化应用。

此外，中国石油化工集团开发的S-MTO工艺于2012年在中原石化60万吨/年甲醇制烯烃装置首次成功应用，该装置运行结果表明，对甲醇原料计双烯收率为32.7%，产品总收率为40.9%，甲醇转化率为99.9%。截至2015年底，中国已有20套煤（甲醇）制烯烃/丙烯装置投产，其中乙烯产能合计281万吨。如果原油价格继续保持低位行情，而甲醇及煤的价格下跌幅度有限，MTO、CTO企业经营压力加大。

生物乙醇制乙烯

国内外已有多家公司可提供由生物乙醇原料生产乙烯及其副产品的技术，2010年9月，巴西Braskem石化公司的20万吨/年绿色乙烯装置建成投产，这是世界上第一套以甘蔗乙醇（采用蔗糖发酵）为原料生产乙烯再生产聚乙烯的装置。

我国乙醇制乙烯尚处于小规模生产阶段。乙醇催化脱水制乙烯过程的技术关键在于选用合适的催化剂。已报道的乙醇脱水催化剂有多种，具有工业应用价值的主要有活性氧化铝催化剂和分子筛催化剂。

目前采用生物乙醇脱水路线制乙烯在技术上是可行的，但是尚需解决一些规模化生产的关键技术问题。主要是研究开发低成本乙醇生产技术；研究开发过程耦合一体化工艺技术，对乙醇脱水生产技术进行过程集成化；研究开发高性能催化剂，降低催化剂成本；装置大型化，提高能源综合利用效率，进一步降低生产成本，使生物乙烯的生产路线和经济效益能够与当前石油制乙烯的价格持平或更具有经济效益。

合成气制乙烯

由合成气合成乙烯大多采用H2/CO进料比为1以下，温度为250～350℃，压力低于2.1MPa。通常认为设计和研制催化剂体系达到调控产物选择性的目的是费托合成领域研究的重点之一。

费托合成有活性的催化剂是铁、钴、镍。但是，钴和镍易形成饱和烃，活化铁对短链烯烃具有较高的活性，鲁尔化学（Ruhrchemie）公司用这种催化剂取得了较好的结果，将钛、锌和钾加到铁中（100Fe/25Ti/10ZnO/4K2O），将含有H2/CO比为1的合成气原料，在340℃和1.04MPa下通过这种催化剂，转化率以CO和H2计算为87%，选择性是乙烯为33.4%、丙烯为21.3%、丁烯为19.9%、C2～C4饱和烃为9.9%、甲烷为10.1%，其余为C5以上烃类（在试验室规模的固定床反应器中）。

日本在化学试验室中成功地将合成乙醇的铑催化剂和脱水的硅铝酸盐催化剂结合使用，由合成气一步制得乙烯。这种方法是将两种催化剂分成两层装于管式反应器中，通入合成气同时进行反应，乙烯收率可达52%，选择性为50%。德国BASF公司在实验室已开发成功一种非均相催化剂，目前在进行中试，由于要高选择性地得到低碳烯烃有相当的难度，并且选择性F-T合成的催化剂寿命还有待提高，近期难以实现工业化。

甲烷直接制乙烯

甲烷氧化偶联制乙烯

OCM制乙烯技术的核心是催化剂。近十年来，在催化剂组成（配方）及催化剂制备方面，国内外许多研究机构对甲烷氧化偶联催化剂做了大量研究工作，取得了一些新的进展，但从催化性能看，以C2或C2以上的单程收率为衡量指标，绝大多数催化剂都没有超过之前已有的NaWMnO/SiO2系列催化剂所能达到的25%左右的水平。对于个别报道中C2收率达到30%左右的反应结果，有待于进一步证实。

甲烷无氧制乙烯

近年来中国科学院大连化学物理研究所等单位对催化甲烷无氧转化技术进行了深入研究。大连化学物理研究所基于“纳米限域催化”新概念，开发出硅化物（氧化硅或碳化硅）晶格限域的单中心铁催化剂，实现了甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。当反应温度为1090℃，每克催化剂流过的甲烷为21L/h时，甲烷单程转化率高达48.1%，生成产物乙烯、苯和萘的选择性大于99%，其中生产乙烯的选择性为48.4%。催化剂在测试的60h内，保持了很好的稳定性。与天然气转化的传统路线相比，该研究彻底摒弃了高耗能的合成气制备过程，大大缩短了工艺路线，反应过程本身实现了CO2的零排放，碳原子利用效率达到100%。