如何擠出成形蜂窩陶瓷氣孔密度分布的改進(jìn)分析

1、如何擠出成形蜂窩陶瓷氣孔密度分布的改進(jìn)分析 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(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，認(rèn)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。 關(guān)鍵詞：丙烯增產(chǎn)工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì) 前言 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(jì)全球丙烯生產(chǎn)能力的開工率可能將達(dá)97，而這種趨勢的主要推動(dòng)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

2、的優(yōu)良性能和低廉價(jià)格去占領(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(dá)到，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(shí)間（見表1）。 表1世界烯烴年需求增長率（）產(chǎn)品 19831994年 19952000年 乙烯 5.3 4.0 丙烯 6.0 4.8 異丁烯 15.0 6.0 丁二烯 2.2 3.3 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(shí)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)的丙烷脫氫制丙烯工藝外，對結(jié)合乙烯

3、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(jìn)行一些分析比較還是有益的。 1結(jié)合乙烯裂解裝置增產(chǎn)丙烯的新工藝 1.1烯烴置換技術(shù) 烯烴置換技術(shù)目前有兩種：OCT工藝和I.F.P工藝。 1.1.1Phillip/Lummus的OlefinsConversionTechnology（OCT）工藝 OCT技術(shù)的基本原理就是乙烯和丁烯進(jìn)行置換反應(yīng)，丁烯轉(zhuǎn)化率為6070，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)為丁烯-

4、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(gè)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。 OCT工藝和乙烯裝置聯(lián)合可使乙烯和丙烯的比率達(dá)到0.95。OCT工藝經(jīng)濟(jì)效益，據(jù)介紹如和乙烯裝置聯(lián)合，并假定C4價(jià)格為250美元/t，乙烯價(jià)格為500美元/t，石腦油173美元/t，丙烯價(jià)格為乙烯價(jià)格的90，則此聯(lián)合裝置的內(nèi)部收益率將比單純的乙烯裝置提高3個(gè)百分點(diǎn)。如單獨(dú)測算OCT裝置的效益，即外購乙烯和丁烯進(jìn)行生產(chǎn)，丙烯規(guī)模為350kt/a，丁烯由不含異丁烯的抽余液供給，價(jià)格為190美元，此時(shí)項(xiàng)目的內(nèi)部收益率可達(dá)到36。

5、 1.1.2I.F.P工藝（與中國臺灣石油公司聯(lián)合） 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-4反應(yīng)。置換反應(yīng)器是移動(dòng)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(jià)格為3200萬美元，丙烯裝置規(guī)模130kt/a，MTBE58kt/a，公用工程費(fèi)用為28美元/t丙烯。工藝技術(shù)已在中國臺灣石油公司驗(yàn)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。 1.2Mobil公司的MobilOlefinInterconversion（MOI）工藝 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。

6、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(jìn)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。 MOI工藝比較靈活，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(jìn)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(diǎn)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150kt/a，其投資按1998年美國海灣價(jià)格估計(jì)為3000萬美元，其中包括催化劑再生和處理系統(tǒng)但不包

7、括乙烯和丙烯最后回收系統(tǒng)以及專利、催化劑、公用工程等的費(fèi)用。 表2兩種工藝的具體比較（kt/a） 產(chǎn)品 裂解工藝 裂解+MOI工藝 石腦油原料 1917 1917 乙烯 600 687 丙烯 350 515 混合C4 250 9 裂解汽油 377 318 燃料油 61 68 燃料氣 279 320 C3/C2 0.58 0.75 2丙烷脫氫制丙烯 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。 Snamprogetti公司的FBD工藝是在俄羅斯

8、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130kt/a異丁烯裝置進(jìn)行技術(shù)改造，并還有5套異丁烷和丙烷脫氫項(xiàng)目選擇該技術(shù)。 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(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，第二代C3Oleflex年產(chǎn)250kt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(gè)第二代裝置的丙烯能力分別為300kt/a和350kt/a正在進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了增強(qiáng)Oleflex工藝的競爭能力，UOP公司對其技術(shù)進(jìn)行了多次改進(jìn)，主要集中在催化劑方面，現(xiàn)已有三代新催

9、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200300萬美元。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(jì)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(jì)也低得多，因而可使現(xiàn)代的Oleflex設(shè)計(jì)中再生器大小只有第一代設(shè)計(jì)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。 3.FCC裝置增產(chǎn)丙烯 80年代Mobil公司采用ZSM

10、-5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50100。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(jìn)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(dá)到18。 按照將Maxofin工藝應(yīng)用在一個(gè)新的FCC裝置上的研究 ，加工能力3萬桶/d，原料為Minas原油的316538柴油，提升管設(shè)計(jì)溫度為538，混合原料的溫度為204，此時(shí)丙烯收率可達(dá)到18.4，即可年產(chǎn)300kt/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57。如此，丙烯的凈收率可達(dá)新鮮原

11、料的25。 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(shí)對進(jìn)料的丙烯收率可達(dá)到89，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(jìn)料的丙烯收率可高達(dá)1620，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(jì)的增產(chǎn)丙烯的技術(shù)路線。另據(jù)報(bào)導(dǎo)在國外，美國S&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

12、業(yè)建設(shè)的，已在1997年投產(chǎn)。 4.幾種工藝的簡單比較 （1）結(jié)合蒸汽裂解裝置增產(chǎn)丙烯的工藝 這種工藝的特點(diǎn)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（丁烯可由乙烯二聚制取或外購），其中IFPMeta-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(jì)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(dāng)乙烯需求也比較旺盛時(shí)，烯烴置換工藝顯然不如MOI工藝有利，且兩者投資

13、相差不多，成本則可能受乙烯/丙烯的價(jià)格比影響較大，但總的來說，兩者相比MOI工藝更具吸引力。 （2）丙烷脫氫工藝 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(jià)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(jià)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(dāng)?shù)赜帜軓呢S富的油田氣和天然氣中獲得廉價(jià)的丙烷，因此在沙特采用丙烷脫氫工藝生產(chǎn)丙烯是比較合適的。據(jù)報(bào)道沙特阿拉伯工業(yè)公司（NIC）正在籌建一套400kt/a丙烷脫氫生產(chǎn)丙烯的裝置，已向UOP、Lummus、Snamprogetti等公司詢價(jià)，預(yù)計(jì)在2001年投

14、產(chǎn)。 （3）FCC裝置增產(chǎn)丙烯的工藝 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工藝操作條件不苛刻，增產(chǎn)丙烯量較大而同時(shí)似乎不影響油品質(zhì)量，但尚未見具體工業(yè)化裝置的報(bào)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(gè)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。 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(jì)比較，其結(jié)果是不管丙烯是高價(jià)還是低價(jià)，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(jià)格高時(shí)，投資效益較好，但在丙烯價(jià)格低時(shí)效益較差，甚至達(dá)不到一般對投資回報(bào)率的要求，至于傳統(tǒng)FCC裝置回收丙烯工藝在丙烯價(jià)格高時(shí)，其經(jīng)濟(jì)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，難以獲得廉價(jià)的丙烷原料，因而丙烷脫氫制丙烯的工藝在我國是難以實(shí)施的；結(jié)合蒸汽