BP开发第二代乙醇脱水制取乙烯工艺技术

BP开发第二代乙醇脱水制取乙烯工艺技术

乙醇脱水制乙烯技术已成为一种具有发展前景的工艺路线。BP公司自2004年以来开发了一种全新的、第二代乙醇制取乙烯工艺技术，并拥有该该工艺技术的专利。据称，该工艺技术具备比现有技术更低的生产成本和复杂性，从而可提高生产效率。该第二代新技术以专有催化剂和较温和操作条件的组合带来了乙烯的超高选择性。目前，24 000 h以上的中试试验已经完成，由此证明了这项新技术。

在负载的杂多酸（HPA）催化剂上，乙醇脱水形成乙烯和水。该反应过程除了生产乙烯，只产生极少量的副产物。在试验工厂生产的乙烯已经在一个独立的实验室被测试其聚合活性。结果表明相对于传统的聚合级乙烯进料没有明显的差异。已经从这些测试中所产生的聚乙烯（PE）进行了几个物理特性的研究。

（1）第二代工艺技术的优势

第一代乙醇脱水技术通常使用氧化铝基催化剂，在高温下（315～460℃）和低的压力（通常小于0.5 MPa）下进行反应。而在第二代工艺技术中，该催化剂可以在较温和的温度下达到超高的乙烯选择性。在200～270℃和0.5～2 MPa的可控反应条件下，乙烯的选择性超过99%。

当第一代技术生产聚合级乙烯时，必须从粗乙烯中分离在反应中形成的乙烷。乙烷和乙烯具有相似的物理性能，所以这种分离，必须在较高的压力和较低的温度下进行。该装置的操作通常被称为C2分离器。第二代技术对C2分离器不是必需的，因为它具有超高的乙烯选择性，产生的乙烷极少。

第一代技术要实现低压力工作条件，需要更显著的压缩技术，以确保在零度以下从乙烯中冷却分离乙烷。而第二代工艺过程容忍较高的反应压力，降低了产物纯化前所需的压缩能力。此外，催化剂的超高选择性也降低了必须被移除的副产物的量，从而无需C2分离器以及CO汽提器和CO2脱除技术。这大大降低了运营成本。较高的乙烯选择性提供了改进的乙醇利用率，同时可降低能源需求。

第一代技术流程的特点是操作温度较高，需要高压缩技术和零度以下冷冻分离的组合，这会带来高成本。而第二代技术既能达到生产聚合物级乙烯的要求，也具有相对于现有技术的低操作成本优势。

（2）专有催化剂的开发

在比较低的反应温度（200～270℃）下，负载HPA催化剂具有高活性和超高乙烯选择性（大于99%的碳选择性）。在一个全流程中试装置上，已完成各种催化剂的性能对比测试。该装置于2009年投产，包括了所有的工业规模装置的关键单元操作，包括冷藏，而不是低温，乙烯纯化塔。

到目前为止，超过24 000 h的测试已经完成，制定了一整套达到催化剂最佳活性的启动，关闭和持续稳态运行的程序步骤，催化剂持续稳定运行寿命已超过两年。在此运行条件下，使用HPA催化剂可确保无需对催化剂表面进行除焦再生的要求。

（中国石化上海石油化工研究院情报部供稿）