循環(huán)烴在MTP工藝中的作用

孫強

摘要：隨著科學技術的發(fā)展，各個行業(yè)的技術都進行了革新，提高了生產(chǎn)效率。在工業(yè)生產(chǎn)制造中，化學產(chǎn)業(yè)得到了廣泛的應用。在不同的化學工藝的應用過程中，需要進行的一個關鍵的工藝就是MTP，但是目前的MTP工藝在應用過程仍存在有一些問題，制約了機械設備的性能。文章以MTP工藝的機理和現(xiàn)狀出發(fā)，圍繞可能會影響循環(huán)烴在MTP工藝加工過程中的影響因素進行分析，總結(jié)出幾點問題，并提出相對應的解決措施。

關鍵詞：循環(huán)烴；MTP工藝；作用

1.前言

節(jié)能、綠色和環(huán)保隨著時代的進步，越來越得到人們的認可，在我國的化工行業(yè)中，綠色環(huán)保對策早已得到推行，在利用這種對策進行的MTP工藝更符合現(xiàn)代環(huán)境保護理念的新標準。然而目前化工工藝系統(tǒng)中對循環(huán)烴的處理方式仍受到許多方面的制約，限制了MTP工藝的進一步發(fā)展。如何更好地在MTP工藝中應用循環(huán)烴已經(jīng)成為當前石化行業(yè)的關鍵。

2.循環(huán)烴的作用

MTP反應器內(nèi)發(fā)生的反應不但包括甲醇或二甲醚（MeOH/DME）生成一系列不同碳數(shù)的烯烴，而且烯烴之間還可以發(fā)生氫轉(zhuǎn)移反應生成烷徑和芳烴等反應。因此，循環(huán)經(jīng)的作用比較復雜，目前比較認同的作用有提高丙烯收率、控制反應器床層溫度、抑制副反應、提高空速等等。

2.1進行歧化反應

歧化反應是烯烴特有的反應，兩個不同烯烴分子可以歧化為兩個相同的烯烴分子。C2循環(huán)中的乙烯與C4循環(huán)中丁烯反應可以生成丙烯，但是，因為歧化反應的機理復雜，條件苛刻，且為可逆反應，在沒有專用催化劑存在的條件下，在實際生產(chǎn)中能夠起到多少作用，還有待于進步的論證。

2.2控制床層溫度

循環(huán)烴和工藝蒸汽在經(jīng)過催化劑床層時，會帶走部分熱量，使催化劑的床層溫度更易于控制，C5/C6等高碳烯烴發(fā)生的裂解反應為吸熱反應，也能帶走一部分熱量。

2.3抑制副反應

循環(huán)經(jīng)中的C2、C4、C5、C6是甲醇制丙烯反應的主要副產(chǎn)物，將這些循環(huán)經(jīng)作為原料進入MTP反應器，可以抑制反應向生成C2、C4、C5、C6的方向進行，促使反應向生成C3H6的方向進行，能提高丙烯的選擇性

2.4降低反應壓力

這是一個體積增大的反應，降低壓力有利于提高反應的轉(zhuǎn)化率，般采用的是加入稀釋劑的方法來降低反應壓力，循環(huán)烴作為MTP反應的部分產(chǎn)物，既可以作為稀釋劑降低C2、C4、C5、C6產(chǎn)物的分壓，又可以抑制反應向正方向進行，防止常烴產(chǎn)物發(fā)生深度聚合反應。

3.MTP反應的機理

基于ZSM-5催化劑的MTP主反應包括甲醇生成二甲醚、初始烯烴生成、甲基化和裂化反應；副反應包括烯烴疊合裂化反應、烯烴芳構(gòu)化反應芳烴歧化反應、烯烴加氯生成烷烴反應和甲醇分解反應。

目前，二甲醚如何生成C-C鍵的機理仍有爭論，各種不同的反應機理及實驗證據(jù)給出的結(jié)果顯示，甲烷乙烯、丙烯均可能是甲醇反應生成的第一種物質(zhì)。因此，探究MTP反應的機理對于我們深度了解循環(huán)烴的作用有極強的指導意義。

3.1烴池機理

烴池機理指甲醇等活性中心形成烷基側(cè)鏈，然后此側(cè)鏈消除得到烯烴產(chǎn)物。第一個C-C鍵通過鏈增長反應迅速生成長鏈烯烴，并同時發(fā)生脫氫，環(huán)化、氫轉(zhuǎn)移等反應，再發(fā)生裂解生成低碳烯烴。因此初始生成的低碳烯烴為中間產(chǎn)物，最終生成的低碳烯烴則是通過高碳烴類裂解獲得的產(chǎn)物烴池物種（CH2）n包括C0C1烯烴和芳烴，甲醇與烴池物種作用形成低碳懦烴C2、C4循環(huán)烴的加入，抑制了長鏈烯烴向生成C2H2C4H8的方向進行，促使其向生成CH的方向進行，從而提高了丙烯選擇性，C5/C6循環(huán)烴的加入，有利于生成（CH2）n進而裂解生成乙烯，丙烯等低碳烯烴，有利于提高丙烯收率。

3.2葉立德機理

葉立德機理認為：二甲醚與固體酸表面的質(zhì)子酸作用形成二甲基氧銷離子，然后與另外的二甲醚反應生成三甲基氧鈸離子，再與堿性中心作用形成二甲基氧鐵離子甲基葉立德，經(jīng)過分子內(nèi)Stevens重排反應形成甲乙醚或者經(jīng)過分子間甲基化反應形成乙基二甲基氧鏘離子，再經(jīng)歷β-斷裂產(chǎn)生乙烯。

3.3碳正離子機理

有人認為MTP過程服從碳正離子機理，甲醇首先在分子篩酸中心脫水形成甲基正離子CH3+，甲基正離子插入二甲醚的C-H鍵形成三甲氧基陽離子[CH4CH2OCH3]+三甲氧基陽離子不穩(wěn)定，減去CH3OH而形成C-C鍵并生成乙烯，乙烯與甲基碳正離子反應生成1-丙基碳正離子，再通過質(zhì)子轉(zhuǎn)移至表面而得到丙烯。在此機理中環(huán)烴的各類物質(zhì)起到的作用與葉立德機理中的作用相似。

但從目前的實際情況來看，我們對于循環(huán)烴認識有限，調(diào)整有限，手段有限在未來的時間里，我們需要對循環(huán)經(jīng)各種組分的影響和意義需要作出新的評估，尤其對低碳烯烴在MTP反應中的作用進行詳細的分析。目前，在MTP裝置中，缺乏分離C4和CC。中烷烴和烯烴的條件，受限于設計意圖和成本，這一現(xiàn)實基本上無法改變這就要求我們在日常操作中，積極的對各個精餾塔的操作參數(shù)進行調(diào)整。

4.提高循環(huán)烴在MTP工藝中的作用

針對以上存在的，制約循環(huán)烴在MTP工藝中的作用效率提升的問題，筆者通過分析，一一對應的提出了幾點改進的措施。

4.1鼓勵創(chuàng)新循環(huán)烴在MTP工藝的作用

針對傳統(tǒng)的循環(huán)烴在MTP工藝的作用中易出現(xiàn)各種問題，可以從多個方面、多個角度進行創(chuàng)新。在應用MTO工藝得到過程中，若有同樣效果方法，應選擇低成本高效率的工藝，這是對企業(yè)的人力物力財力的節(jié)省。此外，還可以依據(jù)循環(huán)烴的不同性質(zhì)來進行不同工藝的選擇。為了鼓勵創(chuàng)新的進行，可以吸取一些發(fā)達國家的先進的這方面的工藝，直接引進，或者是在進行相關方面的學習后要求內(nèi)部員工進行模仿開發(fā)。對于這部分的開發(fā)工作，可以交由經(jīng)驗豐富的老員工和技術人員共同進行。

4.2實行信息化的管理方式

既然行業(yè)想要得到發(fā)展與進步，那么循環(huán)烴在MTP工藝的作用需要與計算機技術進行有機的結(jié)合，也就是說要利用一定的計算機程序進行科學化管理。那么就需要一定的計算機設備的支持。首先是企業(yè)要拿出相應的資金來，嚴格把控資金的流向，購買進一定數(shù)目同時適合于開發(fā)等相關方面的電腦或者是專業(yè)的機器設備。這些系統(tǒng)在投入使用后，可以對進行開發(fā)的時間等方面進行合理性規(guī)劃，從科學的角度做出分析和調(diào)整，在采集完數(shù)據(jù)后，還可以進行數(shù)據(jù)的分析和處理。

4.3對相關人員進行培訓

由于循環(huán)烴是一種清潔能源，可以在保障人們生活的同時，減少對環(huán)境造成的污染。它的這樣的特性，對于操作人員的要求也就更高。那么提高全部操作人員的學習積極性也就變得尤為重要，具體措施可以通過開展相關的技能或知識競賽，培養(yǎng)員工的競爭意識。此外，提高員工的綜合素質(zhì)可以從源頭抓起，在進行相關招聘工作時，對員工的學歷可以有一定程度的硬性要求，或者是在上崗前進行一定的測試，測試對相關知識的了解和對設備的操作熟悉程度。針對相關人員存在有對自己的本職工作意識程度不高的情況，就需要對相關人員進行系統(tǒng)化的培訓了。

5.結(jié)束語

綜上所述，循環(huán)烴對于MTP反應的作用是多方面的，本文先介紹了循環(huán)烴的性質(zhì)和特點以及MTP工藝的工作機理：烴池機理、葉立德機理和碳正離子機理。循環(huán)烴種類多，性質(zhì)也比較復雜，從這三種機理出發(fā)，研究循環(huán)烴在MTP工藝中的作用和應用。通過積極調(diào)整循環(huán)烴含量和循環(huán)徑的組分對提高丙烯選擇性和提高丙烯收率有積極的意義。

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（作者單位：大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責任公司）