如何擠出成形蜂窩陶瓷氣孔密度分布的改進分析

1、<p>　　如何擠出成形蜂窩陶瓷氣孔密度分布的改進分析</p><p>　　摘要：介紹了增產(chǎn)丙烯的三種工藝：結(jié)合蒸汽裂解裝置增產(chǎn)丙烯（烯烴置換工藝、MOI工藝）、丙烷脫氫工藝、FCC裝置增產(chǎn)丙烯。進行技術(shù)經(jīng)濟比較，認為結(jié)合乙烯裂解裝置增產(chǎn)丙烯的工藝是一條最有前途的工藝路線，但對我國來說，選擇FCC增產(chǎn)丙烯的工藝最為合理。 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 丙烯 增產(chǎn) 工藝 技術(shù)經(jīng)濟

2、 </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　雖然目前國際市場聚丙烯和丙烯產(chǎn)品都存在一些過剩情況，尤其是國內(nèi)丙烯產(chǎn)品市場似乎更不景氣。但根據(jù)預(yù)測至少到2005年世界丙烯供應(yīng)將趨于緊張，估計全球丙烯生產(chǎn)能力的開工率可能將達97％，而這種趨勢的主要推動力是來自聚丙烯的年增長率，由于聚丙烯產(chǎn)品不斷開發(fā)出新品種，它將利用其產(chǎn)品的優(yōu)良性能和低廉價格去占

3、領(lǐng)更廣泛的市場。據(jù)預(yù)測2000年以后聚丙烯的年需求增長率將達到５％～７％，而丙烯的年增長率在近十幾年來已經(jīng)超過了乙烯，這種趨勢將持續(xù)一段時間（見表1）。 </p><p>　　表1世界烯烴年需求增長率 （％） 產(chǎn)品 </p><p>　　1983－1994年 </p><p>　　1995－2000年 </p><p><b>　

4、　乙烯 </b></p><p><b>　　5.3 </b></p><p><b>　　4.0 </b></p><p><b>　　丙烯 </b></p><p><b>　　6.0 </b></p><p>&l

5、t;b>　　4.8 </b></p><p><b>　　異丁烯 </b></p><p><b>　　15.0 </b></p><p><b>　　6.0 </b></p><p><b>　　丁二烯 </b></p>

6、<p><b>　　2.2 </b></p><p><b>　　3.3 </b></p><p>　　近年來在中東和加拿大新建的一些乙烯裝置均采用乙烷為原料，并不同時生產(chǎn)丙烯，因而使丙烯的供應(yīng)可能受到一定的影響，為了應(yīng)付可能出現(xiàn)的丙烯短缺情況，一些石化公司加緊了對丙烯增產(chǎn)工藝的研究，除了通過煉廠FCC裝置增產(chǎn)丙烯以及早已工業(yè)化生產(chǎn)的丙

7、烷脫氫制丙烯工藝外，對結(jié)合乙烯裂解裝置增產(chǎn)丙烯的研究也有了新的成果，使增產(chǎn)丙烯的方法可以有更多的選擇，我國目前雖然并不缺丙烯，但將來也有可能出現(xiàn)丙烯短缺，因而現(xiàn)在對增產(chǎn)丙烯的方法進行一些分析比較還是有益的。 </p><p>　　1 結(jié)合乙烯裂解裝置增產(chǎn)丙烯的新工藝 </p><p>　　1.1 烯烴置換技術(shù) </p><p>　　烯烴置換技術(shù)目前有兩種：OC

8、T工藝和I.F.P工藝。 </p><p>　　1.1.1 Phillip/Lummus的 Olefins Conversion Technology（OCT）工藝 </p><p>　　OCT技術(shù)的基本原理就是乙烯和丁烯進行置換反應(yīng)，丁烯轉(zhuǎn)化率為60％～70％，丙烯的選擇性大于92％。由于丁烯-1難于與乙烯產(chǎn)生置換反應(yīng)，故裂解C4必須全部選擇性加氫成丁烯，再將其中的丁烯-1用催化劑異構(gòu)為

9、丁烯-2，并分離其中的異丁烯。C4的來源也可由乙烯二聚制得，因此Lummus的OCT工藝包括乙烯二聚、異構(gòu)和置換多個工序，置換反應(yīng)是核心，OCT工藝置換反應(yīng)器是立式固定床反應(yīng)器。 </p><p>　　OCT工藝和乙烯裝置聯(lián)合可使乙烯和丙烯的比率達到0.95。OCT工藝經(jīng)濟效益，據(jù)介紹如和乙烯裝置聯(lián)合，并假定C4價格為250美元/t，乙烯價格為500美元/t，石腦油173美元/t，丙烯價格為乙烯價格的90％，則

10、此聯(lián)合裝置的內(nèi)部收益率將比單純的乙烯裝置提高3個百分點。如單獨測算OCT裝置的效益，即外購乙烯和丁烯進行生產(chǎn)，丙烯規(guī)模為350 kt/a，丁烯由不含異丁烯的抽余液供給，價格為190美元，此時項目的內(nèi)部收益率可達到36％。 </p><p>　　1.1.2 I.F.P工藝（與中國臺灣石油公司聯(lián)合） </p><p>　　I.F.P工藝也是烯烴置換技術(shù)，由丁烯-2和乙烯反應(yīng)得丙烯，稱Meta-

11、4反應(yīng)。置換反應(yīng)器是移動床反應(yīng)器，工藝過程和MTBE生產(chǎn)結(jié)合。工藝界區(qū)投資按1997年價格為3200萬美元，丙烯裝置規(guī)模130 kt/a，MTBE 58 kt/a，公用工程費用為28美元/t丙烯。工藝技術(shù)已在中國臺灣石油公司驗證。流化床反應(yīng)器的催化劑再生類似煉油連續(xù)重整工藝。 </p><p>　　1.2 Mobil公司的Mobil Olefin Interconversion（MOI）工藝 </p>

12、;<p>　　MOI工藝是采用裂解副產(chǎn)品C4和輕裂解汽油反應(yīng)轉(zhuǎn)換成乙烯和丙烯，而MOI工藝的關(guān)鍵是采用ZSM-5沸石催化劑。 </p><p>　　MOI工藝是在單一流化床反應(yīng)器（帶有催化劑連續(xù)再生系統(tǒng)）中進行。氣化的原料與催化劑接觸得到氣體產(chǎn)品，經(jīng)過分離得到最終產(chǎn)品，這種工藝的反應(yīng)溫度、壓力以及催化劑再生系統(tǒng)都與煉廠FCC裝置相似。 </p><p>　　MOI工藝比較靈

13、活，原料不需要預(yù)處理，但從裂解裝置來的C4最好要對其二烯烴進行選擇性加氫，至于微量的二烯烴/乙炔及金屬雜質(zhì)，MOI工藝的催化劑是能承受的，一些氧化物如甲醇、MTBE則可以在催化劑上轉(zhuǎn)化。此工藝的特點是利用裂解裝置的副產(chǎn)品不但可增產(chǎn)丙烯還能增產(chǎn)乙烯，見表2。 MOI裝置從裂解裝置獲取原料增產(chǎn)丙烯150 kt/a，其投資按1998年美國海灣價格估計為3000萬美元，其中包括催化劑再生和處理系統(tǒng)但不包括乙烯和丙烯最后回收系統(tǒng)以及專利、催化劑

14、、公用工程等的費用。 </p><p>　　表2 兩種工藝的具體比較 （kt/a） </p><p><b>　　產(chǎn)品 </b></p><p><b>　　裂解工藝 </b></p><p><b>　　裂解+MOI工藝 </b></p><p>&

15、lt;b>　　石腦油原料 </b></p><p><b>　　1917 </b></p><p><b>　　1917 </b></p><p><b>　　乙烯 </b></p><p><b>　　600 </b></p>

16、;<p><b>　　687 </b></p><p><b>　　丙烯 </b></p><p><b>　　350 </b></p><p><b>　　515 </b></p><p><b>　　混合C4 </b>

17、;</p><p><b>　　250 </b></p><p><b>　　9 </b></p><p><b>　　裂解汽油 </b></p><p><b>　　377 </b></p><p><b>　　318

18、</b></p><p><b>　　燃料油 </b></p><p><b>　　61 </b></p><p><b>　　68 </b></p><p><b>　　燃料氣 </b></p><p><b&g

19、t;　　279 </b></p><p><b>　　320 </b></p><p><b>　　C3/C2 </b></p><p><b>　　0.58 </b></p><p><b>　　0.75 </b></p>&l

20、t;p>　　2 丙烷脫氫制丙烯 </p><p>　　丙烷脫氫制丙烯的工藝最早開發(fā)成功并工業(yè)化的有UOP公司的Oleflex工藝和Lummus公司的Catofin工藝，以后又有Snamprogetti公司的FBD（流化床）工藝以及林德公司的POH工藝。 </p><p>　　Snamprogetti公司的FBD工藝是在俄羅斯開發(fā)的流化床脫氫（FBD）制異丁烯基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其技

21、術(shù)核心是反應(yīng)器－再生系統(tǒng)，系統(tǒng)中反應(yīng)和再生是在流化床中完成的，據(jù)該公司宣稱，其FBD 技術(shù)已對俄羅斯一套130 kt/a異丁烯裝置進行技術(shù)改造，并還有5套異丁烷和丙烷脫氫項目選擇該技術(shù)。 </p><p>　　UOP公司的Oleflex工藝是80年代發(fā)展起來的，首先在泰國石化公司實現(xiàn)了工業(yè)化，第二代C3 Oleflex 年產(chǎn)250 kt丙烯的聯(lián)合裝置，已在韓國于1997年4月投產(chǎn)成功，據(jù)稱其他兩個第二代裝置的丙

22、烯能力分別為300 kt/a和350 kt/a正在進行設(shè)計，為了增強Oleflex工藝的競爭能力，UOP公司對其技術(shù)進行了多次改進，主要集中在催化劑方面，現(xiàn)已有三代新催化劑工業(yè)化，即DeH-8 、DeH-10、DeH-12，如1996年工業(yè)化的DeH-12催化劑不但選擇性和壽命都比前面催化劑有較大的提高，而其中的鉑含量比DeH-10少25％，比DeH-8少40％， 這對于一套世界規(guī)模的Oleflex裝置而言，將意味著投資節(jié)約200～30

23、0萬美元。由于新催化劑已經(jīng)證明具有高活性和穩(wěn)定性，可允許操作空速比原來設(shè)計高20％，反應(yīng)器尺寸變小，而且待再生催化劑上的焦含量比第一代設(shè)計也低得多，因而可使現(xiàn)代的Oleflex設(shè)計中再生器大小只有第一代設(shè)計的一半，這些都有助于減少投資，降低成本，增加了Oleflex工藝的競爭能力。 </p><p>　　3. FCC裝置增產(chǎn)丙烯 </p><p>　　80年代Mobil公司采用ZSM-5

24、沸石催化劑作為FCC催化劑的添加劑以增產(chǎn)丙烯，丙烯收率提高50％～100％。最近Mobil公司和Kellogg公司合作提出了Maxofin工藝，用高ZSM-5含量的添加劑與改進了的FCC裝置結(jié)合，其目的是不需要采用苛刻的操作條件和提高蒸汽消耗，就能使Minas減壓柴油作為原料的丙烯收率達到18％。 </p><p>　　按照將Maxofin 工藝應(yīng)用在一個新的FCC裝置上的研究 </p><

25、p>　　，加工能力3萬桶/d，原料為Minas原油的316～538℃柴油，提升管設(shè)計溫度為538℃，混合原料的溫度為204℃，此時丙烯收率可達到18.4％，即可年產(chǎn)300 kt/a。而通過乙烯和丁烯間烯烴轉(zhuǎn)化工藝的二次加工可增加丙烯5％～7％。如此，丙烯的凈收率可達新鮮原料的25％。 </p><p>　　國內(nèi)對FCC裝置增產(chǎn)丙烯的工藝研究較多，并已獲得豐碩成果，使我國煉廠丙烯產(chǎn)量大幅度增長，目前在我國已

26、工業(yè)化應(yīng)用的工藝主要有MGG工藝、DCC催化裂解工藝，這些對丙烯增產(chǎn)幅度都是比較大的，如MGG工藝，操作溫度530℃，操作條件較緩和，與原FCC裝置比較接近，此時對進料的丙烯收率可達到8％～9％，對于DCC工藝，操作溫度580℃，操作條件比較苛刻，而且是低空速和大汽量，但其對進料的丙烯收率可高達16％～20％，并還可增產(chǎn)大量丁烯，因此，如果需要多生產(chǎn)氣體產(chǎn)品，DCC工藝將會是一條經(jīng)濟的增產(chǎn)丙烯的技術(shù)路線。另據(jù)報導(dǎo)在國外，美國S&

27、amp;W公司也有DCC工藝技術(shù)許可證，它的第一套工業(yè)化DCC裝置是為泰國石化工業(yè)建設(shè)的，已在1997年投產(chǎn)。 </p><p>　　4. 幾種工藝的簡單比較 </p><p>　?。?） 結(jié)合蒸汽裂解裝置增產(chǎn)丙烯的工藝 </p><p>　　這種工藝的特點是利用裂解產(chǎn)品和副產(chǎn)品增產(chǎn)丙烯，使裂解裝置生產(chǎn)丙烯的能力增大，甚至以乙烷為原料的裂解裝置也能生產(chǎn)丙烯（丁烯

28、可由乙烯二聚制取或外購），其中IFP Meta-4工藝還特別適合丙烯緊缺而丁二烯過剩的情況，因它既增產(chǎn)丙烯又能解決富余的丁二烯更好的利用問題，因而從經(jīng)濟上講這種工藝是有前途的，至于這種工藝中的烯烴置換工藝和MOI工藝的比較，前者需要消耗寶貴的乙烯，后者主要消耗裂解副產(chǎn)品C4和輕裂解汽油，而且還能增產(chǎn)一定量的乙烯，因此當乙烯需求也比較旺盛時，烯烴置換工藝顯然不如MOI工藝有利，且兩者投資相差不多，成本則可能受乙烯/丙烯的價格比影響較大，但

29、總的來說，兩者相比MOI工藝更具吸引力。 </p><p>　?。?） 丙烷脫氫工藝 </p><p>　　丙烷脫氫工藝是一條成熟的工藝路線，但投資較大，因此，比較適合有廉價丙烷供應(yīng)而丙烯又特別缺乏的地方，例如沙特是盛產(chǎn)石油和天然氣的地區(qū)，其乙烯裝置大都利用廉價的乙烷作原料，而乙烷裂解基本上是不產(chǎn)丙烯的，因而在該地區(qū)丙烯缺口較大，而當?shù)赜帜軓呢S富的油田氣和天然氣中獲得廉價的丙烷，因此在

30、沙特采用丙烷脫氫工藝生產(chǎn)丙烯是比較合適的。據(jù)報道沙特阿拉伯工業(yè)公司（NIC）正在籌建一套400 kt/a丙烷脫氫生產(chǎn)丙烯的裝置，已向UOP、Lummus、Snamprogetti等公司詢價，預(yù)計在2001年投產(chǎn)。 </p><p>　　（3） FCC裝置增產(chǎn)丙烯的工藝 </p><p>　　MGG工藝相對來講是比較簡便的，如果要求增產(chǎn)的丙烯量不多，采用這種工藝有一定優(yōu)勢，Maxofin

31、工藝操作條件不苛刻，增產(chǎn)丙烯量較大而同時似乎不影響油品質(zhì)量，但尚未見具體工業(yè)化裝置的報導(dǎo)。DCC工藝條件較為苛刻，對油品質(zhì)量還有些影響，但它除了能生產(chǎn)大量丙烯外，還能生產(chǎn)大量其他氣體產(chǎn)品，包括一定量的乙烯和大量丁烯，如作為化工應(yīng)用，其產(chǎn)值是比較高的，因而具有一定的競爭能力，并已有多個工業(yè)化裝置投產(chǎn)，因此，從目前看，DCC工藝是一條成熟的工藝路線，而Maxofin工藝可能是一條有發(fā)展前景的工藝路線。 </p><p&g

32、t;　　綜合上面三種增產(chǎn)丙烯的方法，國外有資料對其中烯烴置換工藝、丙烷脫氫工藝和傳統(tǒng)的FCC裝置生產(chǎn)丙烯工藝做了經(jīng)濟比較，其結(jié)果是不管丙烯是高價還是低價，烯烴置換裝置的投資效益都是最高的，說明烯烴置換工藝是一條有前途的工藝路線。丙烷脫氫裝置在丙烯價格高時，投資效益較好，但在丙烯價格低時效益較差，甚至達不到一般對投資回報率的要求，至于傳統(tǒng)FCC裝置回收丙烯工藝在丙烯價格高時，其經(jīng)濟效益高于丙烷脫氫工藝。結(jié)合我國情況，由于我國輕烴資源缺乏，

33、難以獲得廉價的丙烷原料，因而丙烷脫氫制丙烯的工藝在我國是難以實施的；結(jié)合蒸汽裂解的工藝，其中烯烴置換工藝由于我國乙烯需求比較旺盛，要消耗部分乙烯來增產(chǎn)丙烯的似乎不太可取，MOI工藝是利用裂解產(chǎn)品中產(chǎn)值不高的副產(chǎn)品，不但不消耗乙烯，還可增產(chǎn)部分乙烯，因此相對來說似乎有其優(yōu)越性，但不管哪種工藝，都需要向國外購買技術(shù)，投資也不會太低，而FCC增產(chǎn)丙烯的工藝，我國有MGG、DCC等自己開發(fā)并已工業(yè)化的工藝，煉廠在這方面對增產(chǎn)丙烯的積極性比較高，