循环烃在MTP工艺中的作用

孙强

摘要：随着科学技术的发展，各个行业的技术都进行了革新，提高了生产效率。在工业生产制造中，化学产业得到了广泛的应用。在不同的化学工艺的应用过程中，需要进行的一个关键的工艺就是MTP，但是目前的MTP工艺在应用过程仍存在有一些问题，制约了机械设备的性能。文章以MTP工艺的机理和现状出发，围绕可能会影响循环烃在MTP工艺加工过程中的影响因素进行分析，总结出几点问题，并提出相对应的解决措施。

关键词：循环烃；MTP工艺；作用

1.前言

节能、绿色和环保随着时代的进步，越来越得到人们的认可，在我国的化工行业中，绿色环保对策早已得到推行，在利用这种对策进行的MTP工艺更符合现代环境保护理念的新标准。然而目前化工工艺系统中对循环烃的处理方式仍受到许多方面的制约，限制了MTP工艺的进一步发展。如何更好地在MTP工艺中应用循环烃已经成为当前石化行业的关键。

2.循环烃的作用

MTP反应器内发生的反应不但包括甲醇或二甲醚（MeOH/DME）生成一系列不同碳数的烯烃，而且烯烃之间还可以发生氢转移反应生成烷径和芳烃等反应。因此，循环经的作用比较复杂，目前比较认同的作用有提高丙烯收率、控制反应器床层温度、抑制副反应、提高空速等等。

2.1进行歧化反应

歧化反应是烯烃特有的反应，两个不同烯烃分子可以歧化为两个相同的烯烃分子。C2循环中的乙烯与C4循环中丁烯反应可以生成丙烯，但是，因为歧化反应的机理复杂，条件苛刻，且为可逆反应，在没有专用催化剂存在的条件下，在实际生产中能够起到多少作用，还有待于进步的论证。

2.2控制床层温度

循环烃和工艺蒸汽在经过催化剂床层时，会带走部分热量，使催化剂的床层温度更易于控制，C5/C6等高碳烯烃发生的裂解反应为吸热反应，也能带走一部分热量。

2.3抑制副反应

循环经中的C2、C4、C5、C6是甲醇制丙烯反应的主要副产物，将这些循环经作为原料进入MTP反应器，可以抑制反应向生成C2、C4、C5、C6的方向进行，促使反应向生成C3H6的方向进行，能提高丙烯的选择性

2.4降低反应压力

这是一个体积增大的反应，降低压力有利于提高反应的转化率，般采用的是加入稀释剂的方法来降低反应压力，循环烃作为MTP反应的部分产物，既可以作为稀释剂降低C2、C4、C5、C6产物的分压，又可以抑制反应向正方向进行，防止常烃产物发生深度聚合反应。

3.MTP反应的机理

基于ZSM-5催化剂的MTP主反应包括甲醇生成二甲醚、初始烯烃生成、甲基化和裂化反应；副反应包括烯烃叠合裂化反应、烯烃芳构化反应芳烃歧化反应、烯烃加氯生成烷烃反应和甲醇分解反应。

目前，二甲醚如何生成C-C键的机理仍有争论，各种不同的反应机理及实验证据给出的结果显示，甲烷乙烯、丙烯均可能是甲醇反应生成的第一种物质。因此，探究MTP反应的机理对于我们深度了解循环烃的作用有极强的指导意义。

3.1烃池机理

烃池机理指甲醇等活性中心形成烷基侧链，然后此侧链消除得到烯烃产物。第一个C-C键通过链增长反应迅速生成长链烯烃，并同时发生脱氢，环化、氢转移等反应，再发生裂解生成低碳烯烃。因此初始生成的低碳烯烴为中间产物，最终生成的低碳烯烃则是通过高碳烃类裂解获得的产物烃池物种（CH2）n包括C0C1烯烃和芳烃，甲醇与烃池物种作用形成低碳懦烃C2、C4循环烃的加入，抑制了长链烯烃向生成C2H2C4H8的方向进行，促使其向生成CH的方向进行，从而提高了丙烯选择性，C5/C6循环烃的加入，有利于生成（CH2）n进而裂解生成乙烯，丙烯等低碳烯烃，有利于提高丙烯收率。

3.2叶立德机理

叶立德机理认为：二甲醚与固体酸表面的质子酸作用形成二甲基氧銷离子，然后与另外的二甲醚反应生成三甲基氧鈸离子，再与碱性中心作用形成二甲基氧鐵离子甲基叶立德，经过分子内Stevens重排反应形成甲乙醚或者经过分子间甲基化反应形成乙基二甲基氧鏘离子，再经历β-断裂产生乙烯。

3.3碳正离子机理

有人认为MTP过程服从碳正离子机理，甲醇首先在分子筛酸中心脱水形成甲基正离子CH3+，甲基正离子插入二甲醚的C-H键形成三甲氧基阳离子[CH4CH2OCH3]+三甲氧基阳离子不稳定，减去CH3OH而形成C-C键并生成乙烯，乙烯与甲基碳正离子反应生成1-丙基碳正离子，再通过质子转移至表面而得到丙烯。在此机理中环烃的各类物质起到的作用与叶立德机理中的作用相似。

但从目前的实际情况来看，我们对于循环烃认识有限，调整有限，手段有限在未来的时间里，我们需要对循环经各种组分的影响和意义需要作出新的评估，尤其对低碳烯烃在MTP反应中的作用进行详细的分析。目前，在MTP装置中，缺乏分离C4和CC。中烷烃和烯烃的条件，受限于设计意图和成本，这一现实基本上无法改变这就要求我们在日常操作中，积极的对各个精馏塔的操作参数进行调整。

4.提高循环烃在MTP工艺中的作用

针对以上存在的，制约循环烃在MTP工艺中的作用效率提升的问题，笔者通过分析，一一对应的提出了几点改进的措施。

4.1鼓励创新循环烃在MTP工艺的作用

针对传统的循环烃在MTP工艺的作用中易出现各种问题，可以从多个方面、多个角度进行创新。在应用MTO工艺得到过程中，若有同样效果方法，应选择低成本高效率的工艺，这是对企业的人力物力财力的节省。此外，还可以依据循环烃的不同性质来进行不同工艺的选择。为了鼓励创新的进行，可以吸取一些发达国家的先进的这方面的工艺，直接引进，或者是在进行相关方面的学习后要求内部员工进行模仿开发。对于这部分的开发工作，可以交由经验丰富的老员工和技术人员共同进行。

4.2实行信息化的管理方式

既然行业想要得到发展与进步，那么循环烃在MTP工艺的作用需要与计算机技术进行有机的结合，也就是说要利用一定的计算机程序进行科学化管理。那么就需要一定的计算机设备的支持。首先是企业要拿出相应的资金来，严格把控资金的流向，购买进一定数目同时适合于开发等相关方面的电脑或者是专业的机器设备。这些系统在投入使用后，可以对进行开发的时间等方面进行合理性规划，从科学的角度做出分析和调整，在采集完数据后，还可以进行数据的分析和处理。

4.3对相关人员进行培训

由于循环烃是一种清洁能源，可以在保障人们生活的同时，减少对环境造成的污染。它的这样的特性，对于操作人员的要求也就更高。那么提高全部操作人员的学习积极性也就变得尤为重要，具体措施可以通过开展相关的技能或知识竞赛，培养员工的竞争意识。此外，提高员工的综合素质可以从源头抓起，在进行相关招聘工作时，对员工的学历可以有一定程度的硬性要求，或者是在上岗前进行一定的测试，测试对相关知识的了解和对设备的操作熟悉程度。针对相关人员存在有对自己的本职工作意识程度不高的情况，就需要对相关人员进行系统化的培训了。

5.结束语

综上所述，循环烃对于MTP反应的作用是多方面的，本文先介绍了循环烃的性质和特点以及MTP工艺的工作机理：烃池机理、叶立德机理和碳正离子机理。循环烃种类多，性质也比较复杂，从这三种机理出发，研究循环烃在MTP工艺中的作用和应用。通过积极调整循环烃含量和循环径的组分对提高丙烯选择性和提高丙烯收率有积极的意义。

参考文献

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（作者单位：大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司）