甲醇制烯烴（Methanol to Olefins，MTO）和甲醇制丙烯（Methanol to Propylene）是兩個重要的C1化工新工藝， 是指以煤或天然氣合成的甲醇為原料，借助類似催化裂化裝置的流化床反應(yīng)形式，生產(chǎn)低碳烯烴的化工技術(shù)。
    上世紀(jì)七十年代美國Mobil公司在研究甲醇使用ZSM-5催化劑轉(zhuǎn)化為其它含氧化合物時，發(fā)現(xiàn)了甲醇制汽油（Methanol to Gasoline，MTG）反應(yīng)。1979年，新西蘭政府利用天然氣建成了全球首套MTG裝置，其能力為75萬噸/年，1985年投入運行，后因經(jīng)濟(jì)原因停產(chǎn)。
    從MTG反應(yīng)機(jī)理分析，低碳烯烴是MTG反應(yīng)的中間產(chǎn)物，因而MTG工藝的開發(fā)成功促進(jìn)了MTO工藝的開發(fā)。國際上的一些知名石化公司，如Mobil、BASF、UOP、Norsk Hydro等公司都投入巨資進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。
    Mobil公司以該公司開發(fā)的ZSM-5催化劑為基礎(chǔ)，最早研究甲醇轉(zhuǎn)化為乙烯和其它低碳烯烴的工作，然而，取得突破性進(jìn)展的是UOP和Norsk Hydro兩公司合作開發(fā)的以UOP MTO-100為催化劑的UOP/Hydro的MTO工藝。
    國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)，如中科院大連化物所、石油大學(xué)、中國石化石油化工科學(xué)研究院等亦開展了類似工作。其中大連化物所開發(fā)的合成氣經(jīng)二甲醚制低碳烯烴的工藝路線（SDTO）具獨創(chuàng)性，與傳統(tǒng)合成氣經(jīng)甲醇制低碳烯烴的MTO相比較，CO轉(zhuǎn)化率高，達(dá)90%以上，建設(shè)投資和操作費用節(jié)省50%～80%。當(dāng)采用D0123催化劑時產(chǎn)品以乙烯為主，當(dāng)使用D0300催化劑是產(chǎn)品以丙烯為主。
    一、催化反應(yīng)機(jī)理
    MTO及MTG的反應(yīng)歷程主反應(yīng)為：
    2CH3OH→C2H4+2H2O
    3CH3OH→C3H6+3H2O
    甲醇首先脫水為二甲醚（DME)，形成的平衡混合物包括甲醇、二甲醚和水，然后轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，低碳烯烴通過氫轉(zhuǎn)移、烷基化和縮聚反應(yīng)生成烷烴、芳烴、環(huán)烷烴和較高級烯烴。甲醇在固體酸催化劑作用下脫水生成二甲醚，其中間體是質(zhì)子化的表面甲氧基；低碳烯烴轉(zhuǎn)化為烷烴、芳烴、環(huán)烷烴和較高級烯烴，其歷程為通過帶有氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)的典型的正碳離子機(jī)理；二甲醚轉(zhuǎn)化為低碳烯烴有多種機(jī)理論述，目前還沒有統(tǒng)一認(rèn)識。
    Mobil公司最初開發(fā)的MTO催化劑為ZSM-5，其乙烯收率僅為5%。改進(jìn)后的工藝名稱MTE，即甲醇轉(zhuǎn)化為乙烯，最初為固定床反應(yīng)器，后改為流化床反應(yīng)器，乙烯和丙烯的選擇性分別為45%和25%。
    UOP開發(fā)的以SAPO-34為活性組分的MTO-100催化劑，其乙烯選擇性明顯優(yōu)于ZSM-5，使MTO工藝取得突破性進(jìn)展。其乙烯和丙烯的選擇性分別為43%～61.1%和27.4%～41.8%。
    從近期國外發(fā)表的專利看，MTO研究開發(fā)的重點仍是催化劑的改進(jìn)，以提高低碳烯烴的選擇性。將各種金屬元素引入SAPO-34骨架上，得到稱為MAPSO或ELPSO的分子篩，這是催化劑改型的重要手段之一。金屬離子的引入會引起分子篩酸性及孔口大小的變化，孔口變小限制了大分子的擴(kuò)散，有利于小分子烯烴選擇性的提高，形成中等強(qiáng)度的酸中心，也將有利于烯烴的生成。
    二、 MTO工藝技術(shù)介紹
    目前國外具有代表性的MTO工藝技術(shù)主要是：UOP/Hydro、ExxonMobil的技術(shù)，以及魯奇（Lurgi）的MTP技術(shù)。
    ExxonMobil和UOP/Hydro的工藝流程區(qū)別不大，均采用流化床反應(yīng)器，甲醇在反應(yīng)器中反應(yīng)，生成的產(chǎn)物經(jīng)分離和提純后得到乙烯、丙烯和輕質(zhì)燃料等。目前UOP/Hydro工藝已在挪威國家石油公司的甲醇裝置上進(jìn)行運行，效果達(dá)到甲醇轉(zhuǎn)化率99.8%，丙烯產(chǎn)率45%，乙烯產(chǎn)率34%，丁烯產(chǎn)率13%。
    魯奇公司則專注由甲醇制單一丙烯新工藝的開發(fā)，采用中間冷卻的絕熱固定床反應(yīng)器，使用南方化學(xué)公司提供的專用沸石催化劑，丙烯的選擇率很高。據(jù)魯奇公司稱，日產(chǎn)1600噸丙烯生產(chǎn)裝置的投資費用為1.8億美元。
    從近期國外發(fā)表的專利看，MTO又做了一些新的改進(jìn)。
    1、以二甲醚（DME）作MTO中間步驟
    水或水蒸氣對催化劑有一定危害性，減少水還可節(jié)省投資和生產(chǎn)成本，生產(chǎn)相同量的輕質(zhì)烯烴產(chǎn)生的水，甲醇是二甲醚的兩倍，所以裝置設(shè)備尺寸可以減小，生產(chǎn)成本也可下降。
    2、通過烯烴歧化途徑靈活生產(chǎn)烯烴
    通過改變反應(yīng)的溫度可以調(diào)節(jié)乙烯丙烯的比例，但是溫度提高會影響催化劑的壽命，而通過歧化反應(yīng)可用乙烯和丁烯歧化來生產(chǎn)丙烯，也可以使丙烯歧化為乙烯和丁烯，不會影響催化劑的壽命，從而使產(chǎn)品分布更靈活。
    3、以甲烷作反應(yīng)稀釋劑
    使用甲烷作稀釋劑比用水或水蒸氣作稀釋劑可減少對催化劑的危害。

                                                                                                                             (來源：中國慶華集團(tuán) 王瑗 整理)