超高温材料THERMa-PUR 4122在甲醇制烯烃工业中的应用

发布日期:2020年08月01日   作者:admin
进入21世纪以后,我国石油对外依存度不断提高,在这种压力下催生了国内煤制甲醇、煤制烯烃和煤制油品等以石油替代为目标的现代煤化工产业,使煤化工产业进入了一个新的发展时期。尤其是现代化学工业的发展对乙烯、丙烯需求的日渐攀升,使煤制烯烃(即煤制成甲醇后,再由甲醇制烯烃)项目如雨后春笋般涌现。
甲醇制烯烃(MTO)的工艺已经非常成熟,不管是国外的UOP MTO技术,还是大连物化所的DMTO技术,或中石化的SMTO技术,均有不少的应用装置。而且煤制烯烃的盈利性较高,煤制烯烃行业发展前景良好,未来产能和产量仍存在较大发展空间。

甲醇制烯烃和烯烃裂解工艺对高温密封有哪些要求呢?
甲醇制烯烃采用流化床反应器和再生器,连续稳定操作;采用专有催化剂,催化剂需要在线再生,保持活性。甲醇的转化率达100%,低碳烯烃选择性超过85%,主要产物为乙烯和丙烯;可以灵活调节乙烯/丙烯的比例;乙烯和丙烯达到聚合级。
我国主流的甲醇制烯烃工艺技术有UOP MTO技术,大连物化所的DMTO技术,中石化的SMTO技术以及国家能源集团开发的SHMTO技术。这些技术在反应温度和压力上大同小异:反应温度400~520℃,反应压力0.1-0.5Mpa。

▲MTO 装置工艺图
由于煤制烯烃的副产物C4-C8烯烃组分价值不高,可以进一步通过烯烃裂解深加工生产附加值高的丙烯和乙烯,提高企业经济效益。现有烯烃裂解转化制丙烯、乙烯技术,其反应温度都在500~650℃,反应基本常压或低压条件下,使用的催化剂为具有酸性的多孔分子筛材料,如氢型ZSM-5、ZSM-11或SAPO-34等分子筛或其改性物。
煤制烯烃和烯烃裂解反应均在较高的温度下进行。在高温范围内,适用的非金属垫片材料选择性很小。而传统的超高温密封材料是有陶瓷和云母制成,这些材料密封性较差,不安全系数高,蛭石型高温密封材料由于其吸水性,不利于在多数化工过程中使用。而石墨在有氧环境下最高使用温度为454℃,为了突破高温材料在454℃以上应用的局限性,需要开发出新的垫片材料来满足超高温应用时的垫片需求。
-适用于高温工况的硅酸镁基材料-

Garlock 的专利超高温密封材料正是可以满足超高温应用的垫片材料,它就是采用疏水性的硅酸镁基材质——THERMa-PUR 4122,其最高使用温度可达1000℃。硅酸镁基矿物是微米级和亚微米级的混合物,制成垫片材料后,最高可含95%的无机高温矿物材料,只含很少的橡胶胶粘剂,因此能确保其在454℃以上的热稳定性和密封功能。
硅酸镁基高温材料在专利技术下可以加工成板材,板材可以根据需要切割成平垫片、也可以做成金属芯层的覆盖材料,做成齿形垫和波纹垫,或者做成填充带制成缠绕垫。THERMa-PUR 4122的实际应用型式见下图。
▲THERMa-PUR 4122的四种常见产品结构

-MTO装置中THERMa-PUR 4122的应用-
烯烃裂解将煤制烯烃中附加值不高的副产物(C4-C8烯烃组分)转化成附加值高的乙烯、丙烯,提高了企业的经济效益,所以我国的煤制烯烃项目几乎都配套了烯烃裂解装置。
烯烃裂解反应温度非常苛刻,以2015年江苏某集团90万吨/年MTO项目选用THERMa-PUR 4122密封材料制成的金属缠绕垫的使用工况为例,在运行至今其密封性一直保持良好。

温度:600-700℃
介质:烃类介质,有氯化氢,氯气
压力:小于2bar
规格:3/4’’~32’’,Class300 ~ Class 600
产品: 超高温金属缠绕垫-347 347/4122 321;316L 316L/4122 316L

可以说,THERMa-PUR 4122垫片不仅在烯烃裂解装置中表现出卓越的性能,还被广泛应用在其它极限高温工况,如乙烯裂解、丙烷脱氢、连续重整、苯乙烯等装置,此外在热电厂、焚烧炉、固态氧化物燃料电池和发热发电的熔融盐工况中的使用也表现优异,具有很好的高温密封性能和抗氧化性。
通过下图中与石墨的热失重对比试验的数据不难看出,对于THERMa-PUR材质来说,即便是应对长期的氧化环境也完全不是问题。
我国“多煤少油”的基本国情,为摆脱对原油进口依赖,除了开发新能源,发展煤化工是重要的方向。现代煤化工的兴起,从传统的低价值、高污染转化,到现代的大规模、高价值的转化,煤制烯烃发挥了重要的作用。煤制烯烃将上游的煤炭工业和下游的精细化工很好的承接起来。
 
- 行业标杆 -

作为密封行业的标杆企业,Garlock紧随市场的需求,不断研发新的材料来满足新工艺的需要。煤制烯烃、丙烷脱氢等极限高温工艺的兴起,需要适用于高温工况下的可靠密封材料。THERMa-PUR 4122从首次应用,到如今被国内多数客户接受,在高温密封领域发挥了重要的作用。
Garlock作为拥有130多年历史的密封行业领先品牌,一直在不断创新致力提供最优的密封解决方案。Garlock作为中国工业的一份子,在煤化工密封领域也将发挥越来越重要的作用。
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