DMTO技術(shù)是以甲醇和/二甲醚為原料，經(jīng)催化轉(zhuǎn)化制取基本化工原料乙烯、丙烯等低碳烯烴，最終生產(chǎn)聚烯烴等高附加值化工品。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所從20世紀(jì)80年代初便率先開展了甲醇制取低碳烯烴的新工藝過程的研究。2006年6月，第一代甲醇制烯烴（DMTO）技術(shù)完成萬噸級工業(yè)性試驗(yàn)，于2010年8月在全球首次實(shí)現(xiàn)了煤基甲醇制取低碳烯烴的工業(yè)化。2010年5月，第二代甲醇制烯烴（DMTO-Ⅱ）技術(shù)完成萬噸級工業(yè)性試驗(yàn)，于2014年12月實(shí)現(xiàn)首次工業(yè)化。2020年11月9日，第三代甲醇制烯烴（DMTO-Ⅲ）技術(shù)在北京通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定。
DMTO簡介
DMTO是以煤或天然氣替代石油做原料生產(chǎn)乙烯和丙烯的技術(shù)。乙烯、丙烯是當(dāng)今世界最重要的化工產(chǎn)品，一直以來要消耗大量石油。用DMTO技術(shù)生產(chǎn)的乙烯和丙烯比石油為原料的更具有市場競爭力。DMTO工業(yè)化技術(shù)研發(fā)成功，對于減少我國石油進(jìn)口、開辟我國烯烴產(chǎn)業(yè)新途徑具有重要意義。同時也標(biāo)志著我國甲醇加工能力將由萬噸級裝置一舉跨越到百萬噸級大型裝置。
DMTO成套技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，無論從經(jīng)濟(jì)上還是戰(zhàn)略上對我國發(fā)展新型煤化工產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)“石油替代”的能源戰(zhàn)略都具有極其重要的意義。采用DMTO技術(shù)的世界首套百萬噸級的商業(yè)化裝置——神華包頭180萬噸甲醇制60萬噸烯烴項(xiàng)目已于2010年建成投產(chǎn)。
甲醇制取低碳烯烴（DMTO）工業(yè)化技術(shù)解決了煤制烯烴的技術(shù)瓶頸，是連接煤化工和石油化工的橋梁，為煤化工行業(yè)和煤制烯烴產(chǎn)業(yè)提供了有力的技術(shù)支撐。DMTO工業(yè)化技術(shù)可緩解我國石腦油資源的不足，使低碳烯烴生產(chǎn)原料多元化。在當(dāng)今石油資源短缺的背景下，該技術(shù)對于實(shí)現(xiàn)我國“石油替代”戰(zhàn)略，保證我國的能源安全具有十分重大的戰(zhàn)略意義。
工藝流程說明
(1) DMTO單元
1)反應(yīng)再生系統(tǒng)
來自裝置外的甲醇進(jìn)入甲醇緩沖罐，經(jīng)甲醇進(jìn)料泵升壓，經(jīng)甲醇蒸汽冷卻器、甲醇-反應(yīng)氣換熱器、甲醇冷卻器換熱后進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)甲醇與來自再生器的高溫再生催化劑直接接觸，在催化劑表面迅速進(jìn)行放熱反應(yīng)。反應(yīng)氣經(jīng)旋風(fēng)分離器除去所夾帶的催化劑后引出，經(jīng)甲醇-反應(yīng)氣換熱器降溫后送至后部急冷塔。
反應(yīng)后積炭的待再生催化劑進(jìn)入待生汽提器汽提，汽提后的待生催化劑經(jīng)待生提升管向上進(jìn)入再生器中部。在再生器內(nèi)燒焦后，再生催化劑進(jìn)入再生汽提器汽提。汽提后的再生催化劑送回反應(yīng)器中部。再生后的煙氣經(jīng)再生器旋風(fēng)分離器除去所夾帶的催化劑后，經(jīng)雙動滑閥、蝶閥后進(jìn)入節(jié)能鍋爐，經(jīng)煙囪排放大氣。再生器內(nèi)設(shè)有主風(fēng)分布環(huán)，再生器燒焦所需的主風(fēng)由主風(fēng)機(jī)提供。主風(fēng)經(jīng)輔助燃燒室進(jìn)入再生器，提供再生器燒焦用風(fēng)。
反應(yīng)器、再生器各設(shè)置一臺外取熱器。
2)急冷、水洗系統(tǒng)
富含乙烯、丙烯的反應(yīng)氣進(jìn)入急冷塔，自下而上經(jīng)人字擋板與急冷塔塔頂急冷水逆流接觸，急冷水自急冷塔塔底抽出，經(jīng)急冷塔底泵升壓、冷卻后，一部分返回急冷塔，另一部分送至裝置外。
急冷塔頂反應(yīng)氣進(jìn)入水洗塔下部，水洗塔底冷卻水抽出后經(jīng)水洗塔底泵升壓后分成兩路，一路進(jìn)入沉降罐，另一路經(jīng)急冷水冷卻器冷卻后進(jìn)入水洗塔，水洗塔頂反應(yīng)氣經(jīng)氣壓機(jī)壓縮后送至產(chǎn)品分離。
急冷水經(jīng)沉降罐沉降后，經(jīng)汽提塔進(jìn)料泵升壓后進(jìn)入污水汽提塔，汽提后的塔底凈化水經(jīng)冷卻后送出單元。
(2) 烯烴分離單元
1) 壓縮系統(tǒng)
由DMTO反應(yīng)單元來的DMTO反應(yīng)氣體進(jìn)入一段吸入罐。罐內(nèi)液體經(jīng)泵送出界外，氣體進(jìn)反應(yīng)氣體壓縮機(jī)一段入口。經(jīng)一段壓縮后的氣體經(jīng)一段后冷器冷卻，進(jìn)入一段出口分液罐進(jìn)行三相閃蒸，油相去凝液汽提塔，凝結(jié)水去一段吸入罐，氣體去二段壓縮。
凝液汽提塔汽提的氣相循環(huán)回一段吸入罐，塔釜石腦油送往罐區(qū)作為汽油調(diào)合組分。
二段壓縮后的氣體經(jīng)二段后冷器冷卻，進(jìn)入二段出口分液罐進(jìn)行閃蒸，液相去一段出口分液罐，氣體去三段進(jìn)一步壓縮。
三段壓縮后的氣體經(jīng)三段后冷器冷卻，進(jìn)入三段出口分液罐進(jìn)行閃蒸，液相去二段出口分液罐，氣體去四段進(jìn)一步壓縮。
四段壓縮后的氣體經(jīng)四段后冷器冷卻后去氧化物回收系統(tǒng)。
2) 氧化物回收系統(tǒng)
從壓縮機(jī)四段出口冷卻器出來的反應(yīng)物料被送到二甲醚（DME）汽提塔進(jìn)料罐進(jìn)行三相閃蒸。在此液態(tài)烴和水共存。在DME汽提塔進(jìn)料罐中這兩種液相從烴蒸汽產(chǎn)品中被分離出來。在烴的兩相中均存在DME。DME是一種有價值的副產(chǎn)物，如果再次被引入DMTO單元反應(yīng)器，則可以輕易地轉(zhuǎn)化成有價值的烯烴產(chǎn)品。因此要將烴兩相中的DME加以回收。烴液體送至二甲醚汽提塔，DME從烴液體中被汽提出來并循環(huán)回到三段出口分液罐。二甲醚汽提塔純釜液經(jīng)水洗塔冷卻器冷卻到環(huán)境溫度后送到水洗塔。從二甲醚汽提塔進(jìn)料罐出來的氣相送到氧化物吸收塔。在氧化物吸收塔內(nèi)，從DMTO反應(yīng)單元出來的水被用來從氣相產(chǎn)品中吸收DME和甲醇。水連同被吸收的DME及甲醇返回DMTO反應(yīng)單元。DMTO氣體產(chǎn)品被送到脫酸性氣體系統(tǒng)。
DME回收后氣體和液體烴兩相仍含有殘留甲醇。用水從這些物流中進(jìn)一步回收甲醇。吸收用的水在分離單元的水洗塔和DMTO單元的甲醇汽提塔間循環(huán)。DMTO液體烴產(chǎn)品在水洗塔內(nèi)被洗滌。從水洗塔和氧化物吸收塔中出來的富含甲醇的水返回DMTO反應(yīng)單元。
3) 脫酸性氣體系統(tǒng)
自氧化物吸收塔來的DMTO氣進(jìn)入DMTO氣分液罐進(jìn)行分液，除去DMTO氣中含有的重?zé)N等組分。分液后的DMTO氣進(jìn)入堿洗塔底部。DMTO氣自下而上依次與2%弱堿、5%中堿及10%強(qiáng)堿接觸，以脫除其中的二氧化碳。弱堿由弱堿循環(huán)泵加壓，經(jīng)弱堿加熱器加熱后返塔循環(huán)使用。中堿、強(qiáng)堿分別用中堿循環(huán)泵、強(qiáng)堿循環(huán)泵加壓后循環(huán)使用。
經(jīng)三段堿洗后的DMTO氣進(jìn)入水洗段。在此用除鹽水冷卻氣體并且洗去氣體攜帶的堿液液滴。出塔氣體經(jīng)過凈化DMTO氣分液罐分離含堿污水后去前脫乙烷區(qū)。除鹽水用水洗循環(huán)泵加壓，經(jīng)水洗冷卻器冷卻后循環(huán)使用。
從裝置外送來的20%堿液由濃堿罐貯存，用濃堿泵送出，與一定比例的自水洗冷卻器來的洗滌水在堿稀釋混合物器中混合，稀釋至10%后，補(bǔ)充至強(qiáng)堿循泵入口。堿洗汽油進(jìn)料罐貯存自裝置外來的汽油。汽油通過堿洗汽油注入泵注入到廢堿脫油系統(tǒng)和弱堿循環(huán)段。
含烴廢堿離開堿洗塔后與汽油在廢堿混合器中混合均勻后，進(jìn)入廢堿脫油罐分離廢堿和汽油，同時閃蒸出少量烴類氣體。分離出的汽油經(jīng)汽油循環(huán)泵升壓后大部分循環(huán)使用，過量汽油排至不合格汽油罐。閃蒸出的烴類氣體和脫油后的廢堿分別送至廢堿脫氣罐。脫出的烴類氣體排至火炬，脫氣后的廢堿由廢堿排放泵送至中和系統(tǒng)。
98%硫酸自裝置外來，貯存在硫酸罐中，由硫酸泵計(jì)量、升壓后，送至酸堿混合器，在此將廢堿排放泵來的廢堿中和。經(jīng)中和的廢堿通過中和冷卻器冷卻后送至中和罐。產(chǎn)生的氣體排至大氣，處理后的廢堿送往污水處理場。
4) 前脫乙烷區(qū)
前脫乙區(qū)由DMTO氣體干燥系統(tǒng)、脫乙烷塔系統(tǒng)、碳二加氫及后干燥系統(tǒng)構(gòu)成。
a)DMTO氣體干燥系統(tǒng)
脫酸性氣體系統(tǒng)來的DMTO氣體經(jīng)干燥前冷器冷卻后進(jìn)入干燥前分液罐進(jìn)行分液，氣相去氣相干燥器A/B進(jìn)行干燥；液相去液相干燥器A/B進(jìn)行干燥。氣體干燥共有兩臺，一臺操作，一臺再生備用；液相干燥器也是如此。再生周期為24小時。干燥劑采用3A分子篩。高壓甲烷用再生氣體加熱器加熱后，用來再生干燥劑。再生廢氣被再生廢氣冷卻器冷卻，再生廢氣分液罐切水后送到燃料氣系統(tǒng)。經(jīng)干燥后的反應(yīng)氣體和液體含水量小于1ppm。
b)脫乙烷塔系統(tǒng)
干燥后的DMTO氣體經(jīng)脫乙烷塔進(jìn)料預(yù)冷器、脫乙烷塔進(jìn)料換熱器及脫乙烷塔進(jìn)料冷卻器冷凝冷卻后進(jìn)入脫乙烷塔。脫乙烷塔塔頂碳二及碳二以下輕組分和進(jìn)料換熱后進(jìn)入反應(yīng)氣體壓縮機(jī)五段繼續(xù)進(jìn)行壓縮，塔底丙烷及碳三以上重組分去脫丙烷塔。
干燥后的DMTO液體直接進(jìn)入脫乙烷塔。
加氫系統(tǒng)精干燥器A/B出來的富含乙烯氣體經(jīng)脫乙烷冷凝器及脫乙烷塔冷凝器冷凝冷卻后進(jìn)入脫乙烷塔回流罐。脫乙烷塔回流罐液相回流至脫乙烷塔頂，氣相富乙烯則去冷區(qū)。
c)碳二加氫及后干燥系統(tǒng)
五段壓縮后的反應(yīng)氣體，由加氫進(jìn)料預(yù)熱器預(yù)熱至210℃進(jìn)入兩個串聯(lián)操作的加氫反應(yīng)器A/B，加氫反應(yīng)器是一個絕熱床反應(yīng)器，反應(yīng)氣體利用自身所含氫氣進(jìn)行加氫反應(yīng)，加氫后物料乙炔含量低于1ppm（v）以下，氧氣含量低于10ppm（v）以下。加氫后物料經(jīng)加氫后冷器及精干燥器進(jìn)料甲烷氫冷卻器冷卻后進(jìn)入精干燥A/B。精干燥將微量生成水從反應(yīng)物料中脫除。精干燥器和DMTO反應(yīng)氣體干燥器以及液相干燥共用同一個再生系統(tǒng)。
5) 冷區(qū)
冷區(qū)由脫甲烷塔系統(tǒng)及乙烯精餾塔系統(tǒng)構(gòu)成。
a)脫甲烷塔系統(tǒng)
脫乙烷塔回流罐來的富含乙烯氣體經(jīng)1號冷箱冷凝冷卻后進(jìn)入脫甲烷塔，1號冷箱由脫甲烷塔進(jìn)料丙烯蒸發(fā)器A、脫甲烷塔進(jìn)料丙烯蒸發(fā)器B、脫甲烷塔進(jìn)料甲烷氫冷卻器、脫甲烷塔進(jìn)料乙烯蒸發(fā)A及脫甲烷塔進(jìn)料乙烯蒸發(fā)器B組成。脫甲烷塔頂氣體經(jīng)脫甲烷塔冷凝冷卻器（E4106）冷凝，進(jìn)入脫甲烷塔回流罐分液，液相回流至脫甲烷烷塔塔頂，氣相甲烷氫氣體經(jīng)脫甲烷塔進(jìn)料換熱，再生氣體加熱器加熱后，用于各干燥器的再生。
脫甲烷塔釜液乙烯乙烷餾分直接送到乙烯精餾塔作為進(jìn)料。
脫甲烷塔再沸器的熱源采用6℃露點(diǎn)丙烯氣體加熱以回收冷量。
b)乙烯精餾塔系統(tǒng)
乙烯精餾塔因板數(shù)較多，分為兩塔串聯(lián)操作，塔底由乙烯精餾塔重沸器供熱。乙烯精餾塔A塔頂氣體進(jìn)入乙烯精餾塔B底部，乙烯精餾塔B底部液體由乙烯精餾塔中間泵送回乙烯精餾塔A頂部作為回流。B塔頂氣體經(jīng)乙烯精餾塔冷凝器部分冷凝后，進(jìn)入乙烯精餾塔回流罐。冷凝液用乙烯精餾塔回流泵抽出，送回乙烯精餾塔B頂部作為回流，氣相則作為乙烯產(chǎn)品送出裝置。
乙烯精餾塔設(shè)置兩臺中間再沸器，即乙烯塔中間重沸器和脫乙烷塔冷凝器B，以回收冷量。
6) 熱區(qū)
熱區(qū)由脫丙烷系統(tǒng)、丙烷加氫系統(tǒng)、丙烯精餾系統(tǒng)及脫丁烷塔系統(tǒng)構(gòu)成。
a)脫丙烷塔系統(tǒng)
從脫乙烷塔來的釜液進(jìn)入脫丙烷塔。塔底為碳四及重組分，作為脫丁烷塔進(jìn)料。塔頂餾出產(chǎn)品為丙烯丙烷餾分，經(jīng)脫丙烷冷凝器冷凝后，進(jìn)入脫丙烷塔回流罐。從脫丙烷塔回流罐流出的丙烯丙烷餾分經(jīng)脫丙烷塔回流泵增壓后，一部分打回脫丙烷塔作為回流；另一部分去碳三加氫系統(tǒng)進(jìn)行加氫處理。
b)丙烷加氫系統(tǒng)
從脫丙烷塔頂來的碳三餾分經(jīng)碳三加氫前冷器冷卻后，與氫氣混合進(jìn)入碳三加氫反應(yīng)器A/B進(jìn)行丙炔和丙二烯的加氫處理，經(jīng)加氫處理后丙炔含量小于5ppm(v)，丙二烯含量小于10ppm(v)。
加氫處理后碳三餾分經(jīng)碳三加氫后冷器冷卻至40℃至碳三加氫分液罐，脫除氫氣后經(jīng)碳三加氫循環(huán)泵增壓，一部分循環(huán)回加氫反應(yīng)器入口，一部分去丙烯精餾塔系統(tǒng)。
c)丙烯精餾塔系統(tǒng)
精丙烯塔因板數(shù)較多，分為兩塔串聯(lián)操作，塔A頂氣體進(jìn)入精丙烯塔B（T6301B）底部。精丙烯塔B底部液體用精丙烯塔中間泵送回精丙烯塔A頂部作為回流。精丙烯塔B頂部氣體經(jīng)精丙烯塔冷凝器冷凝后，進(jìn)入精丙烯塔回流罐，用精丙烯塔回流泵將一部分送回T6301B頂作為回流；另一部分經(jīng)精丙烯冷卻器冷卻至40℃后，自壓送出裝置。
d)脫丁烷塔系統(tǒng)
脫丙烷塔釜液以及水洗塔來的萃余液進(jìn)入脫丁烷塔中部，塔頂餾出物經(jīng)脫丁烷塔冷卻器冷凝后進(jìn)入脫丁烷塔回流罐，用脫丁烷塔回流泵抽出一部分作為脫丁烷塔的回流，另一部分作為民用液化石油氣送出裝置。脫丁烷塔再沸器用低壓蒸汽作熱源，塔釜重組分作為汽油組分送往產(chǎn)品罐區(qū)
參考資料 >
DMTO工藝與工程.新興能源科技有限公司.2024-03-13
甲醇制取低碳烯烴(DMTO)技術(shù)的研究開發(fā)及工業(yè)性試驗(yàn).中國科學(xué)院.2024-03-16
第三代甲醇制烯烴(DMTO-Ⅲ)技術(shù)通過科技成果鑒定.中國日報(bào)中文網(wǎng).2024-03-16
【中國新聞網(wǎng)】第三代甲醇制烯烴(DMTO-Ⅲ)技術(shù)通過科技成果鑒定.中國科學(xué)院.2024-03-13
[分享] DMTO工藝流程說明.海川化工論壇.2019-07-24