배트맨 토토 - 올레핀 기술 MTO/MTP

배트맨 토토 - 올레핀 (MTO) 및 배트맨 토토 내지 프로필렌 (MTO)은 두 가지 중요한 새로운 C1 화학 공정이다. 이들은 석탄 또는 천연 가스로부터 합성 된 배트맨 토토을 원료로 사용하고 촉매 크래킹 장치와 유사한 유동층 반응 형태를 사용하여 저탄소 올레핀을 생산하는 화학 기술을 지칭한다.
1970 년대 미국 회사 인 Mobil이 ZSM-5 촉매를 사용하여 배트맨 토토의 전환을 연구 할 때 배트맨 토토-가솔린 (MTG) 반응을 발견했습니다. 1979 년 뉴질랜드 정부는 천연 가스를 사용하여 전 세계 최초의 MTG 장치를 건설했으며, 1 년의 용량을 가진 용량. 그것은 1985 년에 운영되었으며 나중에 경제적 인 이유로 인해 정지되었습니다.
MTG 반응 메커니즘의 분석, 저탄소 올레핀은 MTG 반응의 중간 생성물이므로 MTG 공정의 개발은 배트맨 토토 프로세스의 개발을 성공적으로 촉진시켰다. Mobil, Basf, UOP, Norsk Hydro 등과 같은 유명한 국제 석유 화학 회사는 기술 개발에 엄청난 돈을 투자했습니다.
Mobil은 회사가 개발 한 ZSM-5 촉매를 기반으로 배트맨 토토을 에틸렌 및 다른 저탄소 올레핀으로 전환하는 것을 처음으로 연구했습니다. 그러나 획기적인 것은 UOP/Hydro가 UOP/Hydro가 개발 한 UOP/Hydro MTO 프로세스였으며 UOP/Hydro가 공동으로 개발했으며 UOP MTO-100은 촉매로서 UOP/Hydro가 공동으로 개발했습니다.
석유 및 화학 공학 과학 대학교 Dalian Chemical Physics, 중국 과학 아카데미와 같은 국내 과학 연구 기관도 비슷한 작업을 수행했습니다. 그중에서도 Dalian Chemicals에 의해 생성 된 합성 가스의 공정 경로 (SDTO)는 독창적입니다. 배트맨 토토에 의해 생성 된 전통적인 합성 가스의 MTO와 비교할 때, CO 전환율은 높아져 90%이상에 도달했으며 건설 투자 및 운영 비용은 50%에서 80%까지 절약됩니다. D0123 촉매를 사용할 때, 생성물은 주로 에틸렌이고, D0300 촉매를 사용할 때, 생성물은 주로 프로필렌이다.
1. 촉매 반응 메커니즘
배트맨 토토 및 MTG의 주요 반응은 다음과 같습니다.
2CH3OH → C2H4+2H2O
3CH3OH → C3H6+3H2O
배트맨 토토을 먼저 디메틸 에테르 (DME)로 탈수시키고, 형성된 평형 혼합물은 배트맨 토토, 디메틸 에테르 및 물을 포함 한 다음 저탄소 올레핀으로 전환된다. 저탄소 올레핀은 수소 전달, 알킬화 및 다축 반응을 통해 알칸, 아로마, 사이클로 알칸 및 높은 올레핀을 생성합니다. 배트맨 토토은 고체 산 촉매의 작용하에 탈수되어 디메틸 에테르를 형성하는데, 여기서 중간체는 양성자 화 된 표면 메 톡시이고; 저탄소 올레핀은 알칸, 아로마, 사이클로 알칸 및 더 높은 올레핀으로 전환되며, 과정은 수소 전달 반응을 갖는 전형적인 양성 탄소 이온 메커니즘을 통한 과정; 디메틸 에테르를 저탄소 올레핀으로 전환하기위한 다양한 기계 이론이 있으며, 현재 통일 된 이해는 없다.
원래 Mobil에 의해 개발 된 MTO 촉매는 ZSM-5 였고, 에틸렌 수율은 5%에 불과했다. 개선 된 공정 이름 MTE, 즉, 배트맨 토토은 에틸렌으로, 초기에는 고정 베드 반응기 및 나중에 유동층 반응기로 전환되며, 에틸렌 및 프로필렌의 선택성은 각각 45% 및 25%입니다.
활성 성분으로서 SAPO-34를 사용하여 UOP에 의해 개발 된 배트맨 토토-100 촉매는 ZSM-5보다 에틸렌 선택성이 상당히 우수하여 배트맨 토토 프로세스를 획기화시킨다. 에틸렌 및 프로필렌의 선택성은 각각 43% 내지 61.1% 및 27.4% 내지 41.8%이다.
해외에서 발표 된 최근의 특허로부터, 배트맨 토토 연구 및 개발의 초점은 여전히 ​​저탄소 올레핀의 선택성을 향상시키기 위해 촉매의 개선에 있습니다. 다양한 금속 요소가 SAPO-34 프레임 워크에 도입되어 MAPSO 또는 ELPSO라는 분자 체를 얻습니다. 이는 촉매 변형의 중요한 수단 중 하나입니다. 금속 이온의 도입은 분자 체의 산도 및 오리피스 크기의 변화를 일으킬 것이다. 작은 오리피스는 소분자 올레핀의 선택성 개선에 도움이되고, 중간 강도 산 중심을 형성하고, 또한 올레핀의 형성에 도움이되는 큰 분자의 확산을 제한한다.
2. 배트맨 토토 프로세스 기술 소개
현재 해외 대표 배트맨 토토 프로세스 기술은 주로 UOP/Hydro, ExxonMobil 기술 및 Lurgi의 MTP 기술입니다.
ExxonMobil 및 UOP/Hydro의 공정 흐름은 크게 다르지 않습니다. 둘 다 유동층 반응기를 사용하고, 배트맨 토토은 반응기에서 반응한다. 생성 된 생성물을 분리 및 정제하여 에틸렌, 프로필렌 및 ​​광 연료를 수득 하였다. 현재, UOP/하이드로 공정은 노르웨이 국립 석유 공사의 배트맨 토토 장치에서 작동되었으며, 99.8%의 배트맨 토토 전환율, 45%의 프로필렌 수율, 34%의 에틸렌 수율 및 13%의 부전 수율에 도달하는 효과가있다.
Ruqi Company는 배트맨 토토로부터의 단일 프로필렌에 대한 새로운 공정 개발에 중점을두고, 중간 냉각 단열 고정 베드 리액터를 채택하며 Southern Chemical Company가 제공하는 특수 제올라이트 촉매를 사용합니다. 프로필렌의 선택 속도는 매우 높습니다. Ruqi에 따르면, 하루에 1,600 톤의 생산 단위의 투자 비용은 1 억 8 천만 달러입니다.
배트맨 토토는 해외에서 발표 된 최근 특허를 판단하여 새로운 개선을 만들었습니다.
1. DIMETHYL ETHER (DME)를 배트맨 토토의 중간 단계로 사용하십시오
물 또는 수증기는 촉매에 유해합니다. 물을 줄이면 투자 및 생산 비용을 절약 할 수 있습니다. 동일한 양의 광 올레핀을 생산함으로써 생성 된 물은 디메틸 에테르의 두 배이므로 장치와 장비의 크기를 줄이고 생산 비용을 줄일 수 있습니다.
2. 올레핀 불균형을 통한 올레핀의 유연한 생산
에틸렌 프로필렌의 비율은 반응의 온도를 변화시킴으로써 조정될 수 있지만, 온도를 늘리면 촉매의 수명에 영향을 미칩니다. 분산 반응은 분산에 의해 프로필렌을 생성하는데 사용될 수 있으며, 프로필렌은 또한 에틸렌과 부틴으로 분산 될 수 있으며, 이는 촉매의 수명에 영향을 미치지 않아 생성물 분포를보다 유연하게 만듭니다.
3. 배트맨 토토을 반응 희석제로 사용
희석제로서 배트맨 토토을 사용하면 희석제로 물이나 수증기를 사용하는 것보다 촉매에 대한 피해를 줄일 수 있습니다.

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