丙烯催化劑及生產工藝的市場應用和最新進展分析

摘要：丙烯是化學工業(yè)中最基本最重要的原料之一，在人們的生產生活中占據非常重要的地位。本文介紹了丙烯催化劑和生產工藝，并且對其市場應用和最新進展進行了分析。

關鍵詞：催化劑 生產工藝 市場應用 最新進展

中圖分類號：TQ244.63 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098x（2013）04（b）-0129-02

烯是最重要的有機石油化工生產的原料之一，廣泛應用與苯酚、丁醇、聚丙烯、丙酮、環(huán)氧丙烷、辛醇、丙烯酸、烷基化油、高辛值汽油調和料、催化疊合和二聚等領域中，在國民經濟中發(fā)揮著重大作用，至今仍有巨大的發(fā)展前景。由于丙烯工業(yè)應用空闊，技術或者工藝上的小小提升就能帶來巨大的經濟效益，所以一直以來，與丙烯有關的工藝技術研究都受到人們的高度重視。本文就對各種丙烯催化劑和生產工藝的市場應用和最新進展進行探討。

1 催化裂化法制丙烯生產工藝及最新進展

丙烯主要是從石油中得到的，代表性的生產工藝有三種：蒸汽裂解法、丙烷（丁烷）脫氫法和催化裂化法。其中最常見的為催化裂化法。

1.1 MOI工藝

這個工藝是由Mobil公司開發(fā)的，通過烯烴的相互轉化，可以將FCC輕石腦油裂解的副產物轉化為丙烯和乙烯，這個工藝中最關鍵的步驟就是Z，SM一5催化劑的使用，從而促使C4一C7烯烴齊聚、裂化、歧化等反應，轉化成烯烴。MOI工藝的裝置由再生器和流化床反應器組成，操作壓力與溫度和流化催化裂化基本一致。工藝的原料是FCC輕石腦油，可生產26.3%的丙烯。

1.2 Propylur工藝

德國魯齊公司開發(fā)了Propylur工藝由，這個工藝的主反應是在7SM一5擇形分子篩的作用下，將大分子烯烴轉化丙烯和乙烯，可以處理FCC或蒸汽裂解裝置的富含丁烯的q組分，輕烯烴的轉化率為83%左右，產品的典型分布為： 丙烯42%，丁烯31%，乙烯10%，通過循環(huán)丁烯，丙烯的產率還可以提高。

1.3 SUPERFLER工藝

還有美國Arco.公司開發(fā)的SUPER FLER工藝。這個工藝采用q一q輕烴為原料，原料為富烯烴物，轉化率與丙烯選擇性達到最高。理想的原料是經選擇性加氫轉化掉乙炔和二烯烴的裂解q和q組分，MTBE抽余油，芳烴裝置抽余油以及FCC，焦化的石腦油也可用做該工藝的原料。工藝由反再系統(tǒng)，空壓機，催化劑處理部分，煙氣系統(tǒng)和進料/產品換熱系統(tǒng)組成，采用選擇性加氫的裂解q組分為原料時，丙烯產率可達40%以上，其原料的2/3將轉化成丙烯和乙烯。

2 催化裂化法制丙烯生產工藝及最新進展

催化裂化法制丙烯的各種工藝特點：（如表1）

通過這個表格可以看出，五種生產工藝在催化劑、加熱方式、反應器類型、操作壓力溫度和催化劑再生方式都不一樣。催化劑主要有貴金屬鉑系催化劑和非貴金屬鉻系催化劑；反應器主要是移動床、固定床和流化床三種；最高反應溫度為700 ℃，最低反應為540 ℃，操作壓力除了STAR工藝為60psia以外，都在20psia左右。根據各大公司公布的情況，這些工藝都具有工程費用低、投資低、適合大規(guī)模安裝的特點。

UOP公司開發(fā)的Oleflex工藝使用的是四個串聯(lián)起來的移動床徑流式反應器，在催化劑集中有添入了Sn，使得催化劑能夠連續(xù)再生，提高生產效率，另外、催化劑中鉑的用量減少，催化劑的使用壽命變長。Lummus公司的工藝最大特點是逆流式固定床的使用，反應器中，有機物向上流動而空氣向下流動，可以以較少的原料得到較多的產品，使用的催化劑為鉻系催化劑。STAR工藝的特點是管狀固定床反應器上裝有噴射蒸汽轉化裝置，催化劑為Pt-Sn/ZnAl2O4，載體采用了熱穩(wěn)定性更好的ZnAl2O4，提高了丙烯的產率。FBD工藝的特點是催化劑再生在反應都是在流化床中完成的，PDH工藝二代工藝使用鉑基沸石催化劑，轉化率和選擇性都有了很大提高。

3 丙烯腈生產工藝及催化劑研究進展

3.1 丙烯腈生產工藝

丙烯腈的生產工藝由合成、分離、后處理、乙腈、硫胺五個部分組成，如今主要采用的是丙烯氨氧化法。

此種方法是以丙烯含量為92%～94%的純丙烯和化肥級氧為原料，反應溫度為400～500 ℃，反應壓力為0.05～0.1 MPa，使用磷-鉬-鉍系的催化劑，反應器為流化床，進料組分比為：丙烯：氨：空氣=1：1.2：10，在反應器中的接觸時間在10 s以下。丙烯、空氣與氨在反應器中進行了復雜的化學變化生成丙烯腈和乙腈、丙烯醛、氫氰酸和二氧化碳等許多副產物，另外還有少量的丙烯和氨。反應氣體中的有機物會被水吸收塔中的低溫水吸收，送到精制工序，繼續(xù)分離出氫氰酸、粗乙腈和高純度的丙烯腈。

3.2 催化劑研究進展

自1995年開始，上號石化科技開發(fā)公司就開始對丙烯腈催化劑進行研究，開發(fā)出來的CTA-5與CTA-6催化劑已經應用到工業(yè)生產中去，而CTA-6-1和CTA-6-2在工業(yè)上則是和進口的催化劑混合使用。當前工業(yè)中用途最廣的國產催化劑型號有：CTA-6、MB98和MB96。國產的催化劑初始活性很好，但是持久性就差，而進口的催化劑如C49MC等能在很長時間里都保持穩(wěn)定。

以丙烷為原料，制造丙烯腈的催化劑有三大類：銻酸鹽催化劑、鉬酸鹽催化劑與釩鋁氮化物。

鉬酸鹽催化劑主要有Mo-Bi系和Mo-V系。Mo-Bi系的脫氫能力不夠高，活性也較低，只有50%～67%的丙烯腈選擇性，一般在實際生產中，選擇使用Mo-VNb-Te復合氧化物催化劑這種能夠在較低的溫度下就能使丙烷和氨活化的催化劑，而且這種復合催化劑的丙烯腈收率能達到60%以上。銻酸鹽催化系主要有V-Sb復合氧催化劑、Ga-Sb復合金屬催化劑、Fe-Sb復合金屬催化劑等，應用最廣泛的是V-Sb復合氧催化劑。釩鋁氧氮化合物具有堿性與氧化還原雙重催化活性，能夠適應高空速的反應條件，發(fā)展前景良好。

4 丙烯聚合催化劑的研究進展

4.1 Ziegler-Natta催化體系

立體結構不同的聚丙烯具有不同的物理性質和力學性能，用途也有很大的差別。從結構上，Ziegler-Natta催化體系可以分為：合成等規(guī)聚丙烯的催化體系、合成間規(guī)聚丙烯的催化體系、合成無規(guī)聚丙烯催化體系。不同的催化體系在特定的環(huán)境中能夠具有更加優(yōu)良的活化性能，選擇合適的催化體系對于生產的進行十分有利。

4.2 茂金屬催化體系

茂金屬催化體系分為四類，其中：合成等規(guī)聚丙烯的茂金屬催化體系，可以得到具有高規(guī)整度的聚合物；合成間規(guī)聚丙烯的茂金屬催化體系可以實現丙烯高活性的間規(guī)立構聚合，得到高間規(guī)聚丙烯；合成無規(guī)聚丙烯的茂金屬催化體系可以得到完全無規(guī)聚丙烯，但是聚合物的分子量不是很大；具有例題嵌段聚丙烯的茂金屬催化體系可以得到由等規(guī)鏈段和無規(guī)鏈段嵌段共聚而成的聚丙烯彈性體。

5 結語

丙烯工業(yè)是石油化工工業(yè)中十分重要的一部分，丙烯工業(yè)對我國經濟的發(fā)展中具有很大作用。研究丙烯催化劑和生產工藝，將新技術應用到實際生產中去，是促進丙烯發(fā)展最直接最有效的方法，值得石油化工工作研究改進。

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