1 촉매 진행
UOP/Hydro 는 SAPO-34 촉매제를 바탕으로 새로운 촉매제 MTO- 100 을 개발하여 돌파구를 마련했다. SAPO-34 촉매제는 알루미 노 실리케이트 인산염 분 자체, 메탄올을 에틸렌과 프로필렌으로 전환시키는 데 높은 선택성을 가지고 있습니다. 새로운 촉매제 MTO- 100 은 모양 선택성, 산 중심 및 강도를 조절할 수 있어 에틸렌과 프로필렌으로의 변환 선택성을 크게 높여 에틸렌과 프로필렌의 선택성을 80% 까지 높일 수 있습니다. SAPO 시리즈는 다기능 촉매 물질입니다. 열 안정성은 비석과 다르지만 화학적 성질과 결정체 구조는 비석과 비슷하며 균일한 구멍 틈새, 결정체 분자 구조, 조정 가능한 산성, 선택형 촉매, 산 교환 능력을 갖추고 있다. 가장 큰 개선은 모공이 더 작고 산도와 강도가 조절된다는 것이다.
개조성 sapo-34 는 MTO 공정에 이상적인 촉매 소재이지만 스트리밍 침대 반응기에 가장 적합한 선택은 아닙니다. SAPO-34 는 특별히 선택한 일련의 접착제와 결합되어야 합니다. 접착제의 선택은 매우 중요하다. 그것은 촉매제의 활성화를 높여야 하지만 촉매제의 선택성에 영향을 줄 수는 없다. 미국 라이센트 화학시스템사는 처리된 이산화 실리콘과 알루미나를 접착제로 사용하면 일정한 구멍 틈새, 산도 및 강도를 얻을 수 있다고 생각한다. 접착제의 다공성은 매우 중요하며 메탄올과 MTO 제품이 SAPO-34 에 빠르게 진입하고 떠날 수 있도록 허용해야 합니다. 이 촉매제의 제비 방법은 FCC 촉매제와 유사하며 스프레이 건조법으로 준비한다.
2 프로세스 진행
UOP/Hydro 의 MTO 공정 설계는 모빌과 매우 유사하며 분리 처리가 필요한 중질 부산물이 적기 때문에 분리 시스템이 비교적 간단하다. 이 공예에 사용된 원료는 굵은 메탄올로, A 급 메탄올 (순도는 99.85%) 을 증류할 필요가 없어 상류 메탄올 공장의 자금 투입을 줄였다. 그러나, 굵은 메탄올은 다른 목적으로 사용할 수 없기 때문에, 메탄올의 설비의 유연성을 제한한다.
안정된 온도와 생산량을 쉽게 유지하기 위해 MTO 공정은 350-525 C 의 작동 온도, 0. 1-0.3Mh 의 작동 압력, MTO 공정의 가혹함은 생산량, 온도, 압력 및 촉매 순환량을 통해 제어할 수 있습니다. 온도는 열역학 운행을 결정하고, 생산능력은 접촉 시간을 결정한다. 동시에 전환율과 선택성은 압력에 따라 변한다. UOP/Hydro 회사 MTO 공정의 생산 성능은 표 1 에 나와 있습니다.
UOP/Hydro 의 MTO 공정과 ATOFI-NA/UOP 의 올레핀 분해 (OC) 공정을 결합하면 유연성이 향상됩니다. OC 공정은 MTO 공정의 부산물 C4 를 에틸렌 및 프로필렌 (주로 프로필렌) 으로 변환합니다. 일반적인 제품 균형은 표 2 에 나와 있습니다. OC 장치와 MTO 장치를 결합하면 경탄수율이 90% 에 달할 수 있다. 이는 올레핀과 폴리올레핀만 필요한 제조업체와 외진 지역의 MTO 공장에 매우 중요합니다. Hydro 는 노르웨이의 생산 기지에 스트리밍 침대 반응기와 연속 스트리밍 침대 재생기를 사용하는 시범장비를 구축했다. 데모 장치는 1995 부터 정기적으로 실행됩니다. UOP 가 제공한 정보에 따르면 이 장치는 99% 의 장기 메탄올 전환율과 안정적인 제품 선택성을 달성했다. 지금까지 대형 공업공장 운영에 대한 보도는 없었다.
반응 과정에서 누적탄소가 생겨 촉매 효과에 영향을 미치므로 반드시 연소하여 제거해야 한다. 공기를 연소 매체로 사용하고, 초점화 과정은 촉매제 스트리밍 침대 재생기에서 진행된다. 반응주기 중에 일부 촉매 입자가 부서진다. 이 분말들은 적당한 다단계 회오리 분리기를 통해 스트리밍 침대의 출구 재료에서 제거할 수 있다. 재생기에서 배출되는 배기가스는 난로를 통해 열을 회수할 수 있고, 배기가스 속의 촉매제 입자는 정전기 침전을 통해 제거할 수 있다.
반응기를 떠나는 혼합 재료는 특별히 설계된 공급/배출 열 교환기를 통과한 후 분리기로 들어갑니다. 분리기에서는 대부분의 물과 반응하지 않는 메탄올이 제거된다. 탄화수소는 분별을 통해 산소 화합물의 순환류에서 분리되고, 산소 화합물은 압축 부분에서 제거된다.
다단 압축기는 탄화수소의 혼합물을 액화하고 남아 있는 촉매제 분말을 제거하는 데 사용된다. 50% 에틸렌을 함유 한 탄화수소 재료는 아세틸렌 및 기타 재조합 성분을 함유하지 않기 때문에 증기 분해 장치보다 간단한 분리 시스템으로 전송됩니다. 일반적으로 분리 시스템에는 탈 에탄 탑, 탈 메탄 탑, 탈 프로판 탑 및 탈 부탄탑이 포함되지만 콜드 박스의 설계가 단순화됩니다. 증류탑은 중합급 에틸렌과 아크릴을 생산한다. 기타 제품으로는 연료가스, 에탄과 LPG 가 포함된 경연료, 소량의 1, 3- 부타디엔이 포함된 C5, C4 등이 있습니다.
이론적으로 소량의 아세틸렌이 있지만 원래 설계에는 탈 아세틸렌 반응기가 포함되지 않았다. 소량의 아세틸렌, 메틸 아세틸렌, 프로필렌 (MAPD) 이 중합체급 에틸렌과 아크릴의 허용 함량 범위 내에 있기 때문이다. 아세틸렌과 MAPD 의 함량이 상한선을 초과하면 선택적 수소화가 필요하다. MTO 장치의 수소 생산량이 낮으면 일정량의 수소를 입력해야 한다.
3 경제평가
미국과 중동 MTO 공예가 에틸렌을 생산하는 비용은 아래와 같다. 이 두 지역의 천연가스 가격은 두 극단을 대표한다. 중동 0.75 달러/파운드, 미국 5.3 1 달러/파운드. 원자재 비용에는 대규모 메탄올 생산 비용과 투자 수익률 10% 가 포함됩니다.
3. 1 미국
2003 년 미국 메탄올 생산원가에 10% 의 이윤은 톤당 223 달러, 메탄올의 시장가격은 톤당 227 달러였다. UOP/Hydro 의 MTO 공정을 사용하여 에틸렌을 생산하는 현금 비용에 메탄올 비용+10% 이익 * * * 은 850 달러/톤입니다. 원가플러스 10% 투자수익률은 약 1 050 달러/톤표 3 MTO 공정과 증기분열공예를 비교했다.
순원료 원가만 2003 년 미국 에틸렌 계약 평균가격보다 100 달러 /t 가 높다는 것은 MTO 에틸렌 생산 공정이 미국에서 실현 가능하지 않다는 것을 보여준다.
20 13 년 천연가스 가격이 크게 하락할 것으로 예상되지만 생산비용은 여전히 크게 낮출 수 없다 (표 4 참조). 천연가스 가격이 파운드당 2 달러로 떨어지면 MTO 에틸렌 생산 노선이 가능하고 투자 수익률은 KLOC-0/0% 에 달할 수 있다. 이는 MTO 에틸렌 생산 공정의 실현 가능성이 천연가스 가격에 크게 달려 있음을 보여준다.
3.2 중동
2003 년 천연가스 가격은 파운드당 0.75 달러, UOP/Hydro MTO 공정을 통해 에틸렌을 생산하는 현금 비용은 톤당 약 62 달러, 플러스 10% 투자 수익률은 톤당 280 달러 .. 표 5 는 MTO 공정과 증기 분해 공정을 비교했다.
MTO 공정에서 아크릴을 생산하는 총 원가에는 기존 증기 분해 공정에 비해 현금 비용, 감가 상각 및 투자 수익률 10% 가 포함됩니다. MTO 공예에 필요한 자금이 적기 때문에 비용과 이윤 면에서 모두 응고유 분해장치보다 낮다. 중동의 천연가스는 가격 우위를 가지고 있어 중동에서 MTO 기술을 사용하여 에틸렌을 생산하는 것이 가능하다.
20 13 까지 에탄이나 응축액을 원료로 한 MTO 기술로 에틸렌과 전통 증기 분해 기술을 생산하여 에틸렌을 생산하는 생산비용은 표 6 에 나와 있습니다.
많은 대기업들이 투자 기회를 찾고 있기 때문에 2065,438+03 년까지 천연가스 가격이 65,438+0 달러/파운드로 오를 것으로 예상되며, 2003 년처럼 매력적이지 않을 것으로 예상된다. 그러나, 여전히 이윤을 낼 수 있다. 또한 20 13 에서