氟改性纳米HZSM-5分子筛催化生物乙醇制丙烯的研究(3)
丙烯的生产技术
目前，工业化增产丙烯的技术有以石油烃类如乙烷或者是以石油馏分如石脑油（汽油）、瓦斯油（柴油）等为原料的蒸汽裂解技术[5]；以重油为原料催化裂化增产丙烯的FCC技术[7]；通过烯烃双键断裂重新转化为新产品的烯烃歧化技术[6]；以甲醇为原料的甲醇制低碳烯烃（MTO）技术[6]；以丙烷为原料的丙烷脱氢（PDH）技术[6]。其中乙烯蒸汽裂解装置副产丙烯是丙烯的主要来源，约占当前丙烯产量的52%；重油催化裂化制丙烯是丙烯生产的第二大来源，占当前丙烯产量的46%；其他丙烯增产技术占2%[5-7]。
蒸汽裂解法
目前，蒸汽裂解技术制丙烯是丙烯的主要来源。蒸汽裂解技术是指以石脑油、轻柴油和乙烷等为原料，在裂解炉中于800℃-900℃下进行的烃类热解反应，而其中丙烯并不是蒸汽裂解技术的主要产物，而是作为乙烯生产的副产品而产生的，所以，若将丙烯作为目标产物，丙烯的产量将会受到乙烯产量的限制。对于现阶段的蒸汽裂解技术[6]，采用不同蒸汽裂解原料，乙烯与丙烯的产量将会受到很大的影响。
表1.1.2 不同蒸汽裂解制丙烯原料的丙烯与乙烯产量比率
原料 乙烷 乙烷/丙烷 丁烷 石脑油 瓦斯油
比率 0.019 0.085 0.347 0.500 0.632
由表可见，蒸汽裂解原料相对分子质量越大，丙烯收率越高。就目前的技术发展来看，采用石脑油或瓦斯油作为蒸汽裂解制丙烯的原料，其丙烯与乙烯的产量比最高。将石脑油作为蒸汽裂解原料生产乙烯，每生产1 t乙烯将会副产0.5 t丙烯；而以乙烷为蒸汽裂解原料，每生产1 t乙烯仅副产0.019 t丙烯。就现阶段而言，乙烯与丙烯同为十分重要的化工原料，虽然可以通过改变原料以及改变蒸汽裂解工艺的操作条件等方法来达到增产丙烯产量的目的，但是考虑到乙烯在石油化工生产领域中同样有着不可替代的重要作用，故以牺牲乙烯的产量为代价来提高丙烯的产率的方法并不科学，也不符合可持续发展的观念。而且，近几年为了提升蒸汽裂解制乙烯工艺的竞争能力与经济效益，世界各国新建的蒸汽裂解装置趋于大型化，蒸汽裂解原料趋于轻质化，其结果必将致使丙烯和乙烯的产量比大大降低。根据资料显示，从2004年至2014年，全球的蒸汽裂解的丙烯与乙烯的产量比已由0.4降至0.36，而这10年内丙烯与乙烯的需求比却由0.59提升至0.62[5]。所以，考虑到该增产丙烯收率方法的成本和增产幅度，蒸汽裂解技术显然不能填补丙烯需求日益增长的市场缺口。
重油催化裂化
催化裂化制丙烯是丙烯生产的第二大来源。然而丙烯也只是FCC反应的附带产品。近些年，世界各国通过采用提高FCC反应的苛刻度、加入ZSM-5分子筛催化剂和改进FCC装置结构等措施，不断改进FCC增产丙烯的工艺[9]。例如重油催化裂化技术是在流化床反应器内进行的，采用ZSM-5分子筛催化剂控制氢转移，提高丙烯收率。与传统FCC装置相比，由于有高效率的分子筛催化剂配合，可将丙烯的收率从原来的3-5%，提升到10-16%[8]。但是，催化裂化工艺的主要产物是汽油与柴油，丙烯只是附带产物。而大部分通过改变反应原料、添加分子筛催化剂、改变反应条件等的FCC增产丙烯技术，都是以少产汽油和中间馏分油为代价来提高丙烯的产率，但副产物产量的增加势必会影响主要目的产物的产量。而且目前我国汽车市场日益扩大，汽油和柴油的消费量必然会不断地上升，所以，以少产汽油与柴油为代价来提高丙烯的产量显然并不科学，与当前工业发展的趋势相矛盾。
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