乙烯原料與工藝選擇

對(duì)于不同區(qū)域，乙烯原料的選擇也不同，常見的有乙烷、丙烷和石腦油。在美國(guó)、中東和北非地區(qū)，乙烷和丙烷是最普遍的乙烯生產(chǎn)原料，生產(chǎn)工藝采用蒸汽裂解發(fā)。在亞洲，石腦油是最常見的乙烯原料，主要生產(chǎn)工藝采用石腦油裂解法。采用不同原料建廠，投資差別很大。以乙烷、丙烷作為原料，烯烴收率高，副產(chǎn)品少，工藝簡(jiǎn)單，投資較少。以石腦油作為原料，裝置爐區(qū)大，副產(chǎn)品數(shù)量多，分離困難。如果原料含硫、含芳烴較高，容易結(jié)焦和腐蝕，還需要采取預(yù)處理和附加清焦處理措施。

中國(guó)的重油裂解制烯烴技術(shù)

國(guó)內(nèi)輕油資源相對(duì)匱乏，原油中重組分比例大，因此也比較重視開發(fā)重質(zhì)油作為原料，比較典型的是CPP技術(shù)。這一技術(shù)從DCC衍生出來，DCC以減壓餾分油或摻煉渣油為原料，以最大量生產(chǎn)丙烯為主的氣體烯烴為特征，其專用的催化劑具有高基質(zhì)活性，高擇形二次裂化能力和低氫轉(zhuǎn)移活性。在較苛刻操作條件下進(jìn)行裂化反應(yīng)，通常在較高的反應(yīng)溫度（545~560℃）、較低空速（4h^-1）、大劑油比（10~12）、較多蒸汽（進(jìn)料的25%）、較低壓力下進(jìn)行深度的催化轉(zhuǎn)化，以達(dá)到多產(chǎn)丙烯的目的。在DCC基礎(chǔ)上又開發(fā)了CPP，但有時(shí)候這兩個(gè)技術(shù)的概念也很模糊，有裝置用于生產(chǎn)乙烯丙烯的技術(shù)也叫做DCC。CPP工藝以重油（可摻入一定數(shù)量的堿渣）或蠟油為原料，適宜加工氫含量較高的石蠟基油，采用專門研制的具有正碳離子反應(yīng)與自由基熱反應(yīng)雙功能的酸性沸石催化劑，應(yīng)用流化催化裂化技術(shù)，在反應(yīng)系統(tǒng)中通過催化裂化、高溫?zé)崃呀狻裥未呋⑾N共聚、歧化和芳構(gòu)化的綜合反應(yīng)途徑，實(shí)現(xiàn)最大量生產(chǎn)乙烯和丙烯的目的。適宜的反應(yīng)溫度為580~640℃之間，反應(yīng)壓力較低，停留時(shí)間較短，劑油比較大（在15~25之間），乙烯產(chǎn)率可達(dá)10~14%，丙烯產(chǎn)率可達(dá)19~21%。

美國(guó)的輕油裂解制烯烴技術(shù)

同樣是催化裂解制烯烴，美國(guó)專利商比較傾向于采用輕油作為原料。比如KBR最大丙烯產(chǎn)率的MAXOFIN工藝，設(shè)置第二提升管，自產(chǎn)C4和輕石腦油二次裂解以增產(chǎn)丙烯。UOP的輕烯烴催化裂化技術(shù)LOCC工藝、Lummus的選擇性組分裂化SCC工藝也都采用C4和自產(chǎn)輕石腦油回?zé)挼慕M合工藝。目前專利商的輕油催化裂解技術(shù)多用于在增產(chǎn)丙烯，KBR在這個(gè)基礎(chǔ)上更近了一步，相繼開發(fā)了Superflex技術(shù)、ACO技術(shù)，現(xiàn)在力推催化烯烴技術(shù)（K-COT?）技術(shù)。筆者觀察這三個(gè)技術(shù)大同小異，其中Superflex有成功運(yùn)行的商業(yè)裝置，ACO在韓國(guó)有中試裝置，K-COT是最近這兩年冒出來的，可能就是換一種姿勢(shì)繼續(xù)推廣。裝置的核心都一樣，由KBR的Orthoflow?流化催化裂解反應(yīng)器系統(tǒng)與專有催化劑相結(jié)合而來。K-COT反應(yīng)器系統(tǒng)由Orthoflow配置、封閉式旋風(fēng)分離器、第三級(jí)分離器、連續(xù)燃料燃燒專利催化劑井，以及專利催化劑脫除系統(tǒng)組成。

在美國(guó)，發(fā)展輕油裂解制烯烴效益并不好。美國(guó)有豐富的濕性天然氣資源，富含輕質(zhì)烷烴，同時(shí)又有豐富的頁巖氣，一般以輕質(zhì)烴類作為生產(chǎn)乙烯的原料。不需要用很復(fù)雜的工藝就能得到相對(duì)價(jià)友的烯烴產(chǎn)品。所以美國(guó)專利商跑到中國(guó)、東南亞推廣烯烴技術(shù)。

煤制烯烴技術(shù)

中國(guó)的石油資源緊缺，需要大量海外進(jìn)口。乙烯原料的多元化不僅僅從重質(zhì)油入手，也積極發(fā)展煤/甲醇制烯烴技術(shù)（CTO/MTO）。由于我國(guó)煤炭資源豐富，這幾年乙烯產(chǎn)能的增加多源于CTO/MTO技術(shù)的大力推廣。煤制烯烴/甲醇制烯烴技術(shù)在中國(guó)能推廣是有國(guó)情的。一般來說，煤制烯烴裝置要是建在產(chǎn)地，原料價(jià)格低但遠(yuǎn)離消費(fèi)市場(chǎng)。如果建在消費(fèi)市場(chǎng)，原料費(fèi)用高，流程也很長(zhǎng)。任何技術(shù)憑的是相對(duì)優(yōu)勢(shì)，這個(gè)優(yōu)勢(shì)除了在中國(guó)之外，恐怕也很難找到。CTO/MTO有三個(gè)核心技術(shù)：煤氣化技術(shù)、甲醇合成技術(shù)和甲醇制烯烴技術(shù)。煤氣化是個(gè)熱化學(xué)過程，以煤為原料，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸汽等做氣化劑，在高溫條件下通過化學(xué)反應(yīng)將煤中的可燃成分轉(zhuǎn)化成一氧化碳、二氧化碳和氫氣等氣體產(chǎn)品。甲醇合成的主要反應(yīng)為一氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇，在CO2存在時(shí)，也發(fā)生二氧化碳和氫氣合成甲醇反應(yīng)。目前普遍采用低溫合成甲醇工藝技術(shù)，主要為ICI工藝和魯奇工藝。甲醇制烯烴技術(shù)是最核心的一個(gè)技術(shù)，Mobil、BASF、Exxon、UOP這幾大公司都在研發(fā)，應(yīng)用最廣泛的無疑是大連化物所技術(shù)。這叫什么呢？其實(shí)與中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)BAT巨頭的道理是一樣的，中國(guó)有巨大的市場(chǎng)，同時(shí)還有一個(gè)親爹。

  乙烯裂解原料比較

石腦油裂解的一般規(guī)律：直餾石蠟基石腦油裂解時(shí)乙烯收率最高，異構(gòu)烷烴裂解時(shí)，乙烯收率較低，甲烷收率較高。芳烴含量高的石腦油不宜作為乙烯生產(chǎn)原料，一般要求芳烴含量不大于10%。

當(dāng)裂解原料氫含量低于13%時(shí)，可能達(dá)到的乙烯收率將低于20%，通常裂解深度以裂解液體產(chǎn)品的氫含量不低于8%為限。一般要求石腦油中烷烴含量至少在65%。一般規(guī)律是干點(diǎn)越高，芳烴含量越高，烷烴含量下降，乙烯收率減少，因此輕質(zhì)石腦油的乙烯收率和經(jīng)濟(jì)效益都比較好。

石腦油的用途很廣泛，分別利用更能達(dá)到效益最大化。目前有三種方法用于石腦油制乙烯的原料優(yōu)化：1）吸附分離技術(shù)（UOP-MaxEne），采用吸附分離，通過5A分子篩將輕質(zhì)直餾汽油中分離出正、異構(gòu)組分。2）切割輕餾分石腦油。3）采用芳烴抽提技術(shù)。這三種方法都是“宜芳則芳、宜烯則烯”思路的一種體現(xiàn)。