天然气制烯烃技术简介

天然气制烯烃技术简介

胡原　李凌辉　陈登峰

(大庆油田化工有限公司技术研究院)

天然气作为相对稳定的化工原料,在生产合成氨、甲醇、乙炔及炔属精细化学品、合成气等化工产品方面一直保持原料和技术经济领先优势。目前,天然气化工仍然是世界化学工业的重要支柱,生产出世界上约85%的合成氨、90%的甲醇、80%的氢气、60%的乙炔及炔属精细化学品。

从20世纪90年代初开始,世界石油价格逐渐升高,天然气探明储量增长,出现了天然气制烯烃(GTO)、天然气合成油(GTL)和天然气制二甲醚等新技术,导致了天然气化工结构的重大变化。这使天然气大规模化工应用成为可能,同时还可以通过低碳烯烃产业链,实现气化工向石油化工转变。

11天然气制烯烃技术(M TO)简介

目前世界上99%的乙烯来自使用石脑油、轻柴油和轻烃作原料,而用天然气为原料则是一条新工艺路线。当前天然气制烯烃的研究开发主要有三种方法:天然气直接合成制烯烃,称为一步法;天然气经合成气制烯烃,称为二步法;天然气经甲醇制烯烃,称为三步法。

一步法制取乙烯是一条较理想的工艺路线,但技术难度很大,这方面的研究工作目前尚处于实验室阶段。二步法是采用费-托法,但催化剂是铁、钴、镍,易形成饱和烃,轻质烯烃收率不高,近期没有工业化可能。

由甲醇制取烯烃的工业化研究已进行了多年。如环球油品公司(UO P)、海德罗公司、美孚石油公司、巴斯夫公司、埃克森石油公司和鲁奇油气公司(L urgi)等均进行了多年研究。

UOP/H YDRO M TO反再系统是由流化床反应器和再生器组成的。M TO反应为放热反应,通过在外催化剂冷却器产生蒸汽带走反应热。失效催化剂送入再生器烧掉积碳,反应在350～600℃、011～013M Pa条件下运行。M TO工艺的烯烃回收系统,与石脑油制烯烃流程相似,但反应温度低,反应过程中有极少炔烃、双烯烃及芳烃产生。反应混合气在急冷系统冷却,混合气被加压,经过脱除CO2系统,再干燥脱水进入产品回收段,该段由脱乙烷塔、乙炔转化器、脱甲烷塔、C2分离塔、C3分离塔、脱丙烷塔和脱丁烷塔组成。

UOP公司于1995年6月建设了一套甲醇加工能力为0175t/d的示范装置,连续运转90d,催化剂经过450次反应-再生循环,性能稳定,甲醇转化率和乙烯选择性高,乙烯和丙烯产物相对收率的变化有很大灵活性。

21经济性比较

M TO工艺的竞争力主要是路线的竞争,即传统的石脑油与天然气制烯烃工艺两条路线的比较。原油价格与石脑油、乙烯、丙烯价格关联性的模型见图1

。

图1　关联模型

在图1价格模型的基础上,分别对天然气—甲醇—M TO(GTO)联合装置进行经济评价,找出项目内部收益率与石油价格的对应关系图。从图中可以明显看出,在天然气价115元/石油标方时,随着石油价格的不断升高,GTO项目的内部收益率也在不断上升,当石油价格超过30美元后, GTE项目的内部收益率已经达到中石油要求的15%以上。

在GTO项目内部收益率15%时,石油价格变化条件下,相对应GTO项目可以承受的天然气价格见图2

。

图2　GTO所得税后内部收益率15%时的

天然气价格与石油价格的对应关系

从图2可看出,GTO项目在内部收益率15%时,随着石油价格的不断升高,GTO项目所能够承受的天然气价格也在不断升高;石油价格在30美元/桶时,GTO项目所承受的天然气价格将达到115元/石油标方。

甲醇制烯烃工艺为乙烯、丙烯的生产提供了新的来源,天然气化工不必再拘泥于甲醇、乙炔、合成氨、醋酸等几个狭窄的领域内。甲醇制烯烃技术将成为天然气化工大发展的一个里程碑。

(栏目主持　樊韶华)

66 油气田地面工程第25卷第8期(200618)