甲醇制烯烃工艺技术.docx
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甲醇制烯烃工艺技术
甲醇制烯烃工艺技术
目录
第一章绪论3
第一节概述3
一.烯烃、聚烯烃市场分析3
二.竞争力分析4
第二节主要产品简介4
一．甲醇的物理化学性质和用途5
二．乙烯的物理化学性质和用途6
三.丙烯的物理化学性质和用途6
四.聚乙烯的物理化学性质和用途7
五.聚丙烯的物理化学性质和用途8
第二章甲醇制烯烃工艺技术的发展概况11
第一节甲醇制烯烃工艺技术简介11
第二节甲醇制烯烃工艺技术的发展状况及趋势11
一.甲醇制乙烯、丙烯（MTO）11
二.甲醇制丙烯（MTP）13
第三章甲醇制烯烃16
第一节甲醇制烯烃的基本原理16
一.反应方程式16
二.反应机理17
三.反应热效应18
四.MTO反应的化学平衡19
五.MTO反应动力学19
第二节甲醇制烯烃催化剂20
一.分子筛催化剂的研究20
二.分子筛催化剂的制备23
三.分子筛催化剂的再生27
第三节甲醇制烯烃工艺条件27
一.反应温度27
二.原料空速28
三.反应压力28
四.稀释剂28
第四节甲醇制烯烃工艺流程及主要设备29
一.MTO工艺流程及主要设备29
二.MTP工艺流程及主要设备40
第四章甲醇制烯烃工艺路线的选择42
一、技术条件42
二、工业化应用现状42
三.经济性对比43
四.工艺技术的选择44
第五章聚烯烃工艺简介45
第一节聚乙烯工艺技术简介45
一、LDPE生产工艺45
二、LLDPE/HDPE生产工艺45
三、聚乙烯工艺技术47
第二节聚丙烯工艺技术简介51
一．聚丙烯工艺技术介绍51
二．聚丙烯工艺技术52
第一章绪论
第一节概述
乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基本化工原料，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。
一.烯烃、聚烯烃市场分析
2007年底，我国乙烯需求规模达到1553.79万吨，较上年同期比增长了10.28%，2008年我国全年的乙烯需求规模突破1755.96万吨。
预计到2010年将上涨到2164.86万吨。
目前的产量最多为950万吨/年，远低于乙烯和其下游制品的总需求
从当量需求来看，2005～2010年，丙烯当量需求的年均增长率将达到7.6%，超过丙烯生产能力的增长速度。
预计到2010年，我国对丙烯的当量需求将达到1905万吨，供需缺口将达到825万吨。
在市场价格上，从2002到2007年间我国聚烯烃市场价格出现大幅上涨，从2002年的5800元/吨，涨到2007年的12500元/吨，其价格的年均增长率达17%。
当前的聚烯烃价格为9500～9800元/吨。
二.竞争力分析
与传统油基烯烃工艺比较，甲醇制烯烃工艺从成本上来看，当煤炭价格为250元/吨时，聚烯烃的成本价格为5440元/吨。
按当前的市场价格9500元/吨推算，利润为4060元/吨，相当于原油价格为50美元/桶时油基烯烃的利润。
随着国际市场原油价格的不断提升，以煤为原料，通过甲醇制烯烃的工艺路线在经济上有不少优势。
市场需求、资源情况、成本优势决定了煤-甲醇-烯烃-聚烯烃工艺路线是一种值得大力发展的工业化产业链。
本书重点介绍其核心工艺—甲醇制烯烃工艺技术，对烯烃聚合技术做简单介绍。
第二节主要产品简介
整个煤基烯烃产业链中包含有中间产品甲醇、乙烯、丙烯，最终产品聚乙烯、聚丙烯等。
一．甲醇的物理化学性质和用途
1.甲醇的物理化学性质
甲醇,俗称“木醇”、“木精”。
英文名称为methylalcohol，分子式为CH4O，结构简式CH3-OH,碳原子以sp3杂化轨道成键，氧原子以sp3杂化轨道成键，为极性分子，相对分子质量32.04。
常温常压下，纯甲醇是无色透明、易流动、易挥发的可燃液体，对金属无腐蚀性（铅、铝除外），略有酒精气味。
相对密度（水=1）0.792，熔点-97.8℃，沸点64.5℃，闪点12.22℃，自燃点463.89℃。
甲醇比水轻，是易挥发的液体，具有很强的毒性；内服5～8mL有失明的危险，30mL能使人中毒身亡，故操作场所空气中允许最高甲醇蒸汽浓度为0.05mg/L。
甲醇蒸汽与空气能形成爆炸性混合物，爆炸范围为6.0%～36.5%，燃烧时呈蓝色火焰。
甲醇能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶。
甲醇不具酸性，其分子组成中虽然有碱性极微弱的羟基，但也不具有碱性，对酚酞和石蕊呈中性。
2.甲醇的用途
甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。
主要应用于精细化工、塑料等领域，可用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。
甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。
此外，还有许多重要的工业用途正在研究之中：
如甲醇可以裂解制氢用于燃料电池，甲醇通过ZSM-5分子筛催化剂转化为汽油已经工业化，甲醇加一氧化碳可以合成乙醇，甲醇可以裂解制烯烃等。
二．乙烯的物理化学性质和用途
1.乙烯的物理化学性质
乙烯，英文名称为ethylene，分子量28.06，分子式C2H4，结构简式CH2=CH2，C原子以sp2杂化轨道成键，两个碳原子和四个氢原子处在同一平面上分子，彼此之间键角120度，为平面形的非极性分子。
乙烯是一种无色气体，略具烃类特有的臭味。
熔点-169.4℃，沸点-103.9℃，相对密度（水=1）0.61，相对蒸气密度（空气=1）0.98，饱和蒸气压4083.40kPa（0℃），燃烧热1409.6kJ/mol。
不溶于水，微溶于乙醇、酮、苯，溶于醚、四氯化碳等有机溶剂。
易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸极限为2.7%～36.0%。
乙烯具有较强的麻醉作用，可引起急性中毒，吸入高浓度乙烯会立即引起意识丧失。
2.乙烯的用途
乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料的基本化工原料，也用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸药等，还可用作水果和蔬菜的催熟剂。
乙烯的生产量是衡量一个国家化工水平高低的重要指标。
三.丙烯的物理化学性质和用途
1.丙烯的物理化学性质
丙烯的英文名称为propylene，分子式C3H6，结构简式CH2=CH-CH3，3个碳原子处于同一平面，分子量42.08。
丙烯在常温下是一种无色、无臭、稍带有甜味的气体。
密度0.5139g/cm（20/4℃）,冰点-185.3℃,沸点-47.4℃。
易燃,爆炸极限为2%～11%。
不溶于水,溶于有机溶剂。
易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸极限为2.0%～11.7%。
丙烯略具麻醉性，属低毒类化学品。
2.丙烯的用途
丙烯是三大合成材料的基本原料，用量最大的用途是生产聚丙烯，此外还可制丙烯腈、异丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂类以及制环氧丙烷和丙二醇、环氧氯丙烷和合成甘油等。
四.聚乙烯的物理化学性质和用途
聚乙烯的英文名称为polyethylene，分子式[C2H4]n，结构简式[-CH2-CH2-]n，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，在工业上，也包括乙烯与少量α－烯烃的共聚物。
聚乙烯化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸），常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力（化学与机械作用）很敏感，耐热老化性差。
聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。
采用不同的生产方法可得不同密度（0.91～0.96g／cm3）的产物。
聚乙烯用途十分广泛，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。
根据分子结构和密度不同，聚乙烯产品主要可分为低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）和高密度聚乙烯（HDPE），此外还有中密度聚乙烯（MDPE）、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）、改性聚乙烯、乙烯共聚物等。
现重点介绍LDPE、LLDPE和HDPE。
1.低密度聚乙烯的理化性质和用途
低密度聚乙烯无味、无臭、无毒、表面无光泽，呈乳白色蜡状颗粒，能耐大多数酸碱的侵蚀，吸水性小，在低温时仍能保持柔软性，电绝缘性高。
可以采用注塑、挤塑、吹塑等加工方法，用作农膜、工业用包装膜、药品与食品包装薄膜、机械零件、日用品、建筑材料、电线、电缆绝缘、涂层和合成纸等。
2.线性低密度聚乙烯的理化性质和用途
线性低密度聚乙烯无毒、无味、无臭，呈乳白色颗粒状。
具有优异的耐环境应力开裂性能和电绝缘性、较高的耐热性能以及较强的抗冲和耐穿刺性能等。
可以通过注塑、挤出、吹塑等成型方法，用于生产薄膜、日用品、管材、电线电缆等。
3.高密度聚乙烯
白色圆柱状或扁圆状光洁颗粒，粉料为白色粉末，合格品允许有微黄色。
能耐大多数酸碱的侵蚀。
吸水性小，在低温时仍能保持柔软性，电绝缘性高。
可采用注塑、吹塑、挤塑、滚塑等成型方法，生产薄膜制品、日用品及工业用的各种大小中空容器、管材、包装用的压延带和结扎带，绳缆、鱼网和编织用纤维、电线电缆等。
五.聚丙烯的物理化学性质和用途
1.聚丙烯的物理化学性质
英文名称polypropylene，分子式[C3H6]n，结构简式
，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。
聚丙烯按甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。
甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯；若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯；当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。
一般生产的聚丙烯树脂中，等规结构的含量为95%，其余为无规或间规聚丙烯。
工业产品以等规物为主要成分。
聚丙烯产品也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。
通常为半透明无色固体，无臭无毒。
由于结构规整而高度结晶化，故熔点高达167℃，耐热、制品可用蒸汽消毒是其突出优点。
密度0.90g/cm3，是最轻的通用塑料。
耐腐蚀，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。
缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。
2.聚丙烯的用途
聚丙烯按用途可以分为以下几种：
①工程用聚丙烯纤维
工程用聚丙烯纤维以改性聚丙烯为原料，经挤出、拉伸、成网、表面改性处理、短切等工序加工而成的高强度束状单丝或者网状有机纤维，其固有的耐强酸，耐强碱，弱导热性，具有极其稳定的化学性能。
可以广泛的使用于地下工程防水，工业民用建筑工程的屋面、墙体、地坪、水池、地下室等，以及道路和桥梁工程中。
是砂浆/混凝土工程抗裂，防渗，耐磨，保温的新型理想材料
②双向拉伸聚丙烯薄膜
主要用于塑料制品中的包装材料。
我国双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜是PP树脂消费量最大的领域之一。
③汽车用改性聚丙烯
PP用于汽车工业具有较强的竞争力，但因其模量和耐热性较低，冲击强度较差，因此不能直接用作汽车配件，轿车中使用的均为改性PP产品，其耐热性可由80℃提高到145℃~150℃，并能承受高温750~1000h后不老化，不龟裂。
因此，改性PP用作汽车配件具有十分广阔的开发前景。
④家用电器用聚丙烯
主要用于家电产品。
近几年我国家用电器产业发展迅速，这对改性PP来说，是一个极好的商机。
目前，我国一些塑料原料厂商已经开发出洗衣机专用料如PP1947系列、K7726系列等，受到了洗衣机制造厂商的欢迎。
因此，在未来几年内应加大开发家用电器PP专用料的力度，以适应市场变化的需求。
⑤管材用聚丙烯
塑料管材是我国化学建材推广应用的重点产品之一。
早期PP管材主要用作农用输水管，近来采用进口PP-R料生产的输送冷、热水用的管材已经得到市场认可。
⑥高透明聚丙烯
市场中很多物品越来越多地使用透明材料。
因此，开发透明PP专用料是一个很好的发展趋势，尤其是需要透明性高、流动性好，成型快的PP专用料，以便设计加工成人们喜爱的PP制品。
透明PP比普通PP、PVC、PET、PS更具特色，有更多优点和开发前景。
第二章甲醇制烯烃工艺技术的发展概况
第一节甲醇制烯烃工艺技术简介
甲醇制烯烃工艺是煤基烯烃产业链中的关键步骤，其工艺流程主要为在合适的操作条件下，以甲醇为原料，选取适宜的催化剂（ZSM-5沸石催化剂、SAPO-34分子筛等），在固定床或流化床反应器中通过甲醇脱水制取低碳烯烃。
根据目的产品的不同，甲醇制烯烃工艺分为甲醇制乙烯、丙烯（methanol-to-olefin,MTO），甲醇制丙烯（methanol-to-propylene，MTP）。
MTO工艺的代表技术有环球石油公司（UOP）和海德鲁公司（NorskHydro）共同开发的UOP/HydroMTO技术，中国科学院大连化学物理研究所自主创新研发的DMTO技术；MTP工艺的代表技术有鲁奇公司（Lurgi）开发的LurgiMTP技术和我国清华大学自主研发的FMTP技术。
自1976年美国UOP公司科研小组首次发现甲醇在ZSM-5催化剂和一定的反应温度下，可以转化得到包括烯烃、烷烃和芳香烃在内的烃类以来，至今甲醇制烯烃工艺技术在各国工业研究和设计部门的努力研究下已经取得了长足的进展。
尤其是其关键技术催化剂的选择和反应器的开发均已比较成熟。
目前，UOP/HydroMTO技术、DMTO技术、LurgiMTP均已建有示范装置，FMTP技术也在安徽淮化集团建成了实验装置。
第二节甲醇制烯烃工艺技术的发展状况及趋势
一.甲醇制乙烯、丙烯（MTO）
早在20世纪70年代，美国Mobil公司研究人员发现在一定的温度（500℃）和催化剂（改型中孔ZSM–5沸石）作用下，甲醇反应生成乙烯、丙烯和丁烯等低碳烯烃。
从20世纪80年代开始，国外在甲醇制取低碳烯烃的研究中有了重大突破。
美国联碳公司（UCC）科学家发明了SAPO-34硅铝磷分子筛（含Si、Al、P和O元素），同时发现这是一种甲醇转化生产乙烯、丙烯（MTO）很好的催化剂。
SAPO-34具有某些有机分子大小的结构，是MTO工艺的关键。
SAPO-34的小孔（大约0.4nm）限制大分子或带支链分子的扩散，得到所需要的直链小分子烯烃的选择性很高。
SAPO-34优化的酸功能使得混合转移反应而生成的低分子烷烃副产品很少，在实验室的规模试验中，MTO工艺不需要分离塔就能得到纯度达97％左右的轻烯烃（乙烯、丙烯和丁烯），这就使MTO工艺容易得到聚合级烯烃，只有在需要纯度很高的烯烃时才需要增设分离塔。
与此同时，中国科学院大连化学物理研究所在20世纪80年代初开始进行甲醇制烯烃研究工作，“七五”期间完成300t/a装置中试，采用固定床反应器和中孔ZSM-5沸石催化剂，并于20世纪90年代初开发了DMTO工艺。
反应床层为固定床，催化剂为改型ZSM-5沸石，反应温度为550℃，常压，甲醇进料空速1～5h-1（原料甲醇含水75％），催化剂单程操作周期为20～40h，取得了甲醇转化率大于95％、乙烯＋丙烯等低碳烯烃选择性大于84％、催化剂寿命试验累计1500h活性无明显下降的结果。
2005年，大连化物所、中石化洛阳石油化工工程公司、陕西新兴煤化工科技发展有限责任公司合作建成万吨级DMTO工业化试验装置。
该装置是根据该流化床中试获得的工艺和工程数据、其后长时间的研究探索和改进并经过国内知名权威专家的反复论证后设计的。
考核运行阶段其甲醇转化率99.8%，乙烯选择性40.1%，丙烯选择性39.1%，乙烯+丙烯+C4选择性90.2%。
目前，Hydro公司现已有一套示范装置在挪威的生产基地内建成，采用的是流化床反应器和连续流化床再生器。
自1995年以来该示范装置就周期性的运转，根据UOP公司的资料，这套装置实现了长期99%的甲醇转化率和稳定的产品选择性。
国内第一套采用大连化物所DMTO技术,规模为60万t/a的煤基甲醇制烯烃大型化工业装置已开工建设，预计2009年底建成投产。
二.甲醇制丙烯（MTP）
德国Lurgi公司在改型的ZSM-5催化剂上，凭借丰富的固定床反应器放大经验，开发完成了甲醇制丙烯的MTP工艺。
Lurgi公司开发的固定床MTP工艺，采用稳定的分子筛催化剂和固定床反应器，首先将甲醇转化为二甲醚和水，然后在三个MTP反应器（两个在线生产、一个在线再生）中进行转化反应，反应温度为400~450℃，压力0.13~0.16MPa。
丙烯产率达到70%左右。
Lurgi公司的MTP工艺所用的催化剂是改性的ZSM系列催化剂，由南方化学（sud-chemie）公司提供。
具有较高的丙烯选择性，副产少量的乙烯、丁烯和C5、C6烯烃。
C2、C4到C6烯烃可循环转化成丙烯，产物中除丙烯外还将有液化石油气、汽油和水。
2001年，Lurgi公司在挪威Tjeldbergolden的Statoil工厂建设MTP工艺工业示范装置，到2004年3月已运行11000小时，催化剂测试时间大于7000小时，为大型工业化设计取得了大量数据。
该示范装置采用了德国Sud-ChemieAG公司MTP催化剂，具有低结焦性、丙烷生产量极低的特点，并已实现工业化生产。
2002年起，验证装置已在挪威国家石油公司（statoil）的甲醇装置上运行，lurgi公司将使它运转8000h以确认催化剂的稳定性，然后将建设工业规模的甲醇制丙烯装置。
2003年9月，lurgi公司在该甲醇制丙烯示范装置上证实了该工艺的可行性。
lurgi公司已经与伊朗zagros石化公司商讨在伊朗bandarassaluye地区建设一套5kt/d的甲醇装置和一套甲醇制丙烯装置，采用lurgi公司的甲醇制丙烯技术，规模为5kt/d的甲醇可用于生产520kt/a的丙烯。
2005年3月，Lurgi公司与伊朗Fanavaran石化公司正式签署MTP技术转让合同，装置规模为10万吨/年。
Lurgi公司将于伊朗石化技术研究院共同向伊朗Fanavaran石化公司提供基础设计、技术使用许可证和主要设备。
该项目预计2009年建成投产，届时将成为世界上第一套MTP工业化生产装置。
在国内，对MTP工艺的开发研究也一直在进行。
由新一代煤（能源）化工产业技术创新战略联盟成员—中国化学工程集团公司、清华大学、安徽淮化集团有限公司合作开发的流化床甲醇制丙烯（FMTP）工业化试验项目在淮化集团开工。
该项目规模为年处理甲醇3万吨，年产丙烯近1万吨，副产液化石油气800吨，总投资约1.6亿元，计划2009年3月投料试车并运行。
该项目是在清华大学小试研究工作的基础上，将小试成果放大到万吨级规模，通过工业试验装置的运行、工艺参数优化、催化剂寿命和工艺设备的可靠性考核，最终使该万吨级的工业试验装置技术和环境保护各项指标达到国内外先进水平，为下一步百万吨级工业化装置建设提供技术依据和培训平台。
据悉，项目开发内容主要包括基础研究、工业放大及工业试验三部分。
目前，中国化学工程集团公司所属中国天辰化学工程公司已完成了工业试验装置的工艺包设计，所属的东华工程科技股份有限公司正在开展工程设计。
在地方政府的大力支持下，该项目的各项审批和备案手续也已完成，装置已具备开工建设条件。
第三章甲醇制烯烃
第一节甲醇制烯烃的基本原理
在一定条件（温度、压强和催化剂）下，甲醇蒸汽先脱水生成二甲醚，然后二甲醚与原料甲醇的平衡混合物气体脱水继续转化为以乙烯、丙烯为主的低碳烯烃；少量C2=～C5=的低碳烯烃由于环化、脱氢、氢转移、缩合、烷基化等反应进一步生成分子量不同的饱和烃、芳烃、C6＋烯烃及焦炭。
一.反应方程式
整个反应过程可分为两个阶段：
脱水阶段、裂解反应阶段
1.脱水阶段
2CH3OH→CH3OCH3＋H2O＋Q
2.裂解反应阶段
该反应过程主要是脱水反应产物二甲醚和少量未转化的原料甲醇进行的催化裂解反应，包括：
①主反应（生成烯烃）
nCH3OH→CnH2n＋nH2O＋Q
nCH3OCH3→2CnH2n＋nH2O＋Q
n＝2和3（主要），4、5和6（次要）
以上各种烯烃产物均为气态。
②副反应（生成烷烃、芳烃、碳氧化物并结焦）
（n＋1）CH3OH→CnH2n＋2＋C＋（n＋1）H2O＋Q
（2n＋1）CH3OH→2CnH2n＋2＋CO＋2nH2O＋Q
（3n＋1）CH3OH→3CnH2n＋2＋CO2＋（3n－1）H2O＋Q
n＝1，2，3，4，5………
nCH3OCH3→CnH2n-6＋3H2＋nH2O＋Q
n＝6,7,8………
以上产物有气态（CO、H2、H2O、CO2、CH4等烷烃、芳烃等）和固态（大分子量烃和焦炭）之分。
二.反应机理
有关反应机理研究已有专著论述,其中代表性的理论如下:
1.氧合内合盐机理
该机理认为,甲醇脱水后得到的二甲醚与固体酸表面的质子酸作用形成二甲基氧合离子,之后又与另一个二甲醚反应生成三甲基氧合内 氧盐。
接着,脱质子形成与催化剂表面相聚合的二甲基氧合内合盐物种。
该物种或者经分子内的Stevens重排形成甲乙醚,或者是分子间甲基化形成乙基二甲基氧合离子。
两者都通过Β2消除反应生成乙烯,详见图3.1
合内合盐机理示意图
2.碳烯离子机理
在沸石催化剂酸、碱中心的协同作用下,甲醇经Α2消除反应水得到碳烯（CH2）,然后通过碳烯聚合反应或者是碳烯插入甲醇或二甲醚分子中即可形成烯烃。
3.串连型机理
该机理可用下式表示:
2C1→C2H4+H2O
C2H4+C1→C3H6
C3H6+C1→C4H8
式中C1来自甲醇,并通过多步加成生成各种烯烃。
4.平行型机理
该机理是以SAPO-34为催化剂,以甲醇进料的C13标记和来自乙醇的乙烯C12标记跟踪而提出的,其机理见图2。
图3.2平行型机理示意图
5.其它反应机理
除上述机理外,也有的认为反应为自由基机理,而二甲醚可能是一种甲基自由基源。
三.反应热效应
由反应方程式和热效应数据可看出，所有主、副反应均为放热反应。
由于大量放热使反应器温度剧升，导致甲醇结焦加剧，并有可能引起甲醇的分解反应发生，故及时取热并综合利用反应热显得十分必要。
此外，生成有机物分子的碳数越高，产物水就越多，相应反应放出的热量也就越大。
因此，必须严格控制反应温度，以限制裂解反应向纵深发展。
然而，反应温度不能过低，否则主要生成二甲醚。
所以，当达到生成低碳烯烃反应温度（催化剂活性温度）后，应该严格控制反应温度的失控。
四.MTO反应的化学平衡
①所有主、副反应均有水蒸汽生成
根据化学热力学平衡移动原理，由于上述反应均有水蒸汽生成，特别是考虑到副反应生成水蒸汽对副反应的抑制作用，因而在反应物（即原料甲醇）中加入适量的水或在反应器中引入适量的水蒸汽，均可使化学平衡向左移动。
所以，在本工艺过程中加（引）入水（汽）不但可以抑制裂解副反应，提高低碳烯烃的选择性，减少催化剂的结炭，而且可以将反应热带出系统以保持催化剂床
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