BP開發第二代乙醇脫水制取乙烯工藝技術

BP開發第二代乙醇脫水制取乙烯工藝技術

乙醇脫水制乙烯技術已成為一種具有發展前景的工藝路線。BP公司自2004年以來開發了一種全新的、第二代乙醇制取乙烯工藝技術，并擁有該該工藝技術的專利。據稱，該工藝技術具備比現有技術更低的生產成本和復雜性，從而可提高生產效率。該第二代新技術以專有催化劑和較溫和操作條件的組合帶來了乙烯的超高選擇性。目前，24 000 h以上的中試試驗已經完成，由此證明了這項新技術。

在負載的雜多酸（HPA）催化劑上，乙醇脫水形成乙烯和水。該反應過程除了生產乙烯，只產生極少量的副產物。在試驗工廠生產的乙烯已經在一個獨立的實驗室被測試其聚合活性。結果表明相對于傳統的聚合級乙烯進料沒有明顯的差異。已經從這些測試中所產生的聚乙烯（PE）進行了幾個物理特性的研究。

（1）第二代工藝技術的優勢

第一代乙醇脫水技術通常使用氧化鋁基催化劑，在高溫下（315～460℃）和低的壓力（通常小于0.5 MPa）下進行反應。而在第二代工藝技術中，該催化劑可以在較溫和的溫度下達到超高的乙烯選擇性。在200～270℃和0.5～2 MPa的可控反應條件下，乙烯的選擇性超過99%。

當第一代技術生產聚合級乙烯時，必須從粗乙烯中分離在反應中形成的乙烷。乙烷和乙烯具有相似的物理性能，所以這種分離，必須在較高的壓力和較低的溫度下進行。該裝置的操作通常被稱為C2分離器。第二代技術對C2分離器不是必需的，因為它具有超高的乙烯選擇性，產生的乙烷極少。

第一代技術要實現低壓力工作條件，需要更顯著的壓縮技術，以確保在零度以下從乙烯中冷卻分離乙烷。而第二代工藝過程容忍較高的反應壓力，降低了產物純化前所需的壓縮能力。此外，催化劑的超高選擇性也降低了必須被移除的副產物的量，從而無需C2分離器以及CO汽提器和CO2脫除技術。這大大降低了運營成本。較高的乙烯選擇性提供了改進的乙醇利用率，同時可降低能源需求。

第一代技術流程的特點是操作溫度較高，需要高壓縮技術和零度以下冷凍分離的組合，這會帶來高成本。而第二代技術既能達到生產聚合物級乙烯的要求，也具有相對于現有技術的低操作成本優勢。

（2）專有催化劑的開發

在比較低的反應溫度（200～270℃）下，負載HPA催化劑具有高活性和超高乙烯選擇性（大于99%的碳選擇性）。在一個全流程中試裝置上，已完成各種催化劑的性能對比測試。該裝置于2009年投產，包括了所有的工業規模裝置的關鍵單元操作，包括冷藏，而不是低溫，乙烯純化塔。

到目前為止，超過24 000 h的測試已經完成，制定了一整套達到催化劑最佳活性的啟動，關閉和持續穩態運行的程序步驟，催化劑持續穩定運行壽命已超過兩年。在此運行條件下，使用HPA催化劑可確保無需對催化劑表面進行除焦再生的要求。

（中國石化上海石油化工研究院情報部供稿）