為適應綠色低碳的發(fā)展潮流，國內(nèi)外科研機構和煉化企業(yè)紛紛合作開發(fā)低碳烯烴新技術、新工藝，甲醇制低碳烯烴、二甲醚制低碳烯烴、甲烷氧化偶聯(lián)制低碳烯烴、合成氣制低碳烯烴、二氧化碳制乙烯等技術研發(fā)不斷取得突破。

隨著綠色低碳時代的到來，煉廠增產(chǎn)低碳烯烴既能滿足市場需求，又能增加經(jīng)濟效益，國內(nèi)外科研機構和煉化企業(yè)紛紛合作開發(fā)低碳烯烴新技術、新工藝，一系列多產(chǎn)丙烯的催化裂化工藝開發(fā)成功。如我國的DCC和ARGG技術，魯姆斯公司的SCC技術，埃克森美孚公司的Maxofin技術，UOP公司的PetroFCC技術，沙特阿拉伯King Fahd石油礦業(yè)大學和新日本石油公司等合作開發(fā)的HS-FCC技術等，這些新的工藝技術可以使丙烯產(chǎn)率提高到10%以上，同時還產(chǎn)出一定數(shù)量的乙烯和丁烯。

甲醇制低碳烯烴

催化劑是甲醇制烯烴工藝技術的研究重點。甲醇制烯烴工藝工業(yè)化技術的關鍵是開發(fā)具有良好的活性、優(yōu)異的低碳烯烴選擇性、反應周期長、易再生、壽命長和價格便宜的催化劑。目前甲醇制烯烴催化劑的研究主要集中在中孔和小孔分子篩，以ZSM-5和SAPO系列分子篩為代表，以SAPO-34分子篩催化劑為活性組分。美國UOP公司、中國科學院大連化學物理研究所、中國石化上海石油化工研究院和清華大學分別開發(fā)了MTO、DMTO、SMTO和FMTP工藝。以改性ZSM-5分子篩為活性組分，德國Lurgi公司開發(fā)了固定床合成丙烯的MTP工藝。

UOP公司近年來在進一步提高MTO工藝性能方面已經(jīng)取得了重要進展。與其他工藝相比，通過MTO/OCP工藝生產(chǎn)聚烯烴，使用同等的煤，乙烯和丙烯的收率可高出25%。據(jù)報道，該聯(lián)合技術將在中國惠生（南京）清潔能源股份有限公司擬建的一套MTO生產(chǎn)裝置上首次工業(yè)應用。UOP公司還提出了一種甲醇制烯烴的集成加工方案和裝置。該集成加工方案和裝置同時解決了MTO反應器大型化和碳四烯烴中醛和酮等重質含氧物脫除的問題，提高了MTO的產(chǎn)能，簡化了碳四烯烴中脫除醛和酮的工藝。另外還開發(fā)了移動床含氧化合物制丙烯技術（OTP），提出了一種可減少甲醇生產(chǎn)輕烯烴流化床反應器內(nèi)催化焦化的方法，并在降低能耗、減少操作費用方面做了大量工作。

�？松�美孚在如何使MTO反應器的高效化方面做了很多研究，其設計的一種流化床反應器，原料可沿流化床反應器軸向一點或多點分段噴入，可以提高乙烯選擇性。殼牌提出了一種由煤制乙烯、丙烯的簡化工藝。三菱化學株式會社發(fā)明了一種新型工藝，使得在以甲醇和二甲醚中的至少一種與乙烯為原料來制備丙烯的方法中，未反應的乙烯的再循環(huán)量少，從而使設備費用和服務費用降低。

為進一步提升甲醇制烯烴過程的經(jīng)濟性，中國科學院大連化學物理研究所在DMTO工藝基礎上又開發(fā)出DMTO-Ⅱ工藝。與傳統(tǒng)DMTO技術相比，DMTO-Ⅱ技術熱量利用更合理，烯烴收率更高，每噸烯烴甲醇消耗降低10%以上。該所提出了一種包括甲醇或二甲醚轉化反應、乙烯和丁烯反歧化以及碳四以上重組分催化裂解反應的工藝，生成含有乙烯、丙烯等輕組分的混合烴，可提高丙烯收率。此外，該研究所還提出了多種改進工藝，并和中海石油新能源投資有公司聯(lián)合開發(fā)了一種甲醇／二甲醚轉化制取乙烯丙烯聯(lián)產(chǎn)對二甲苯的方法。

中國石化上海石油化工研究院就甲醇制低碳烯烴技術公開了多個專利，主要解決了以往甲醇或二甲醚生產(chǎn)輕質烯烴技術中目的產(chǎn)物收率較低、催化劑跑損較大、污染嚴重、極易失活，以及頻繁切換再生而引起反應條件頻繁波動、操作不穩(wěn)定和能耗高等技術問題。北京化工研究院提出了一種以甲醇和碳四及以上烴類為原料，制備以乙烯、丙烯為主要產(chǎn)物的低碳烯烴的方法。洛陽石化工程公司公開了一種甲醇轉化制取低碳烯烴氣體的分離方法，以解決現(xiàn)有技術中脫甲烷塔頂氣體中乙烯損失大的缺點。最近還公開了一種從烯烴物流中除去含氧化合物的方法。石油化工科學研究院在文獻中公開了一種由混合醇脫水生產(chǎn)二甲醚和烯烴的方法。

惠生工程（中國）有限公司根據(jù)MTO產(chǎn)物分布特點，自主研發(fā)成功了一種MTO（甲醇制烯烴）分離技術——PROA工藝，完成了60萬噸/年 MTO分離工藝包。MTO反應產(chǎn)物經(jīng)壓縮、雜質脫除、干燥后進入分離系統(tǒng)。在分離系統(tǒng)中，采用“預切割+油吸收”核心技術，取代傳統(tǒng)深冷脫甲烷系統(tǒng)。該方法乙烯回收率大于99.6%，與國內(nèi)外現(xiàn)有的烯烴分離工藝相比，具有工藝先進、性能可靠、能耗低、投資省、操作穩(wěn)定和運行周期長等特點。

此外，浙江大學提出了多種以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的方法以及反應器，中國石油大學（北京）提出了一種煤制烯烴副產(chǎn)碳四物料催化裂解生產(chǎn)乙烯和丙烯的工藝，陜西煤化工技術工程中心有限公司提出了幾種由甲醇或者二甲醚高選擇性制備丙烯的方法等。

二甲醚制低碳烯烴

與合成氣制甲醇相比，合成氣直接合成二甲醚，由于反應協(xié)同效應，甲醇一經(jīng)生成，馬上進行脫水反應轉化成二甲醚，突破了單純甲醇合成中的熱力學平衡限制，增大了反應推動力，使得一氧化碳轉化率較單純甲醇合成時大幅度提高。在典型條件下，一氧化碳平衡轉化率可從單獨甲醇合成時的50%~60%提高至90%以上。

目前二甲醚裂解制低碳烯烴反應，主要采用改性ZSM-5和SAPO硅鋁磷酸鹽系列分子篩催化劑，其在500~550℃反應時，二甲醚轉化率可達90%以上。但該類分子篩催化劑在二甲醚催化裂化制乙烯的反應中，由于反應溫度高，分子篩內(nèi)擴散效率較低，且分子篩孔籠結構中孔小籠大的特點，使低碳烯烴在籠中易于進一步加鏈聚合導致深度轉化直至積炭。催化劑的熱穩(wěn)定性成為阻礙二甲醚裂解制低碳烯烴工業(yè)化的關鍵。近年來，雜多酸及其鹽類在催化領域內(nèi)越來越引起人們關注，在許多酸催化反應，如醇類脫水、羧酸分解、烴類歧化和裂解、甲醇轉化等反應中，表現(xiàn)出良好的催化活性。在二甲醚裂解反應中使用雜多酸作為催化劑，利用其“假液相”性，提高二甲醚的內(nèi)擴散效率，降低裂解反應溫度，可以提高二甲醚裂解催化劑的熱穩(wěn)定性。

殼牌國際研究公司提出一種二甲醚制乙烯、丙烯的新型催化劑及工藝。該工藝采用單維的10元環(huán)分子篩（ZSM-22、ZSM-23）催化劑，可提高乙烯、丙烯的選擇性并降低芳烴副產(chǎn)品。與碳四烯烴不循環(huán)工藝相比，其二甲醚轉化率和乙烯收率明顯提高。

2007年以來，日揮公司與三菱化學公司合作，開始共同開發(fā)一種基于各自專有技術的丙烯生產(chǎn)新工藝，即基于三菱化學公司以未有效利用的烯烴和日揮公司以二甲醚作為主原料的丙烯生產(chǎn)技術的丙烯生產(chǎn)新工藝。新工藝采用甲醇、二甲醚和烯烴產(chǎn)品之中的原料生產(chǎn)丙烯，與傳統(tǒng)生產(chǎn)丙烯方法相比，二氧化碳的排放量較少。

中國科學院大連化學物理研究所20世紀90年代提出了由合成氣制二甲醚進而制取烯烴的SDTO工藝。SDTO工藝與MTO工藝差別很小，也采用流化床的反應-再生形式。

甲烷氧化偶聯(lián)制低碳烯烴

將甲烷直接氧化脫氫生成乙烯，無疑具有巨大的經(jīng)濟效益，是天然氣化工未來的發(fā)展方向。1982年美國UCC公司的G.E.keller和M.M.bhasia首次公開發(fā)表了甲烷催化偶聯(lián)制乙烯的研究成果。該工藝克服了甲烷經(jīng)脫氫偶聯(lián)制乙烯需800℃以上高溫，以及脫氫反應需吸收大量熱量的缺點，具有經(jīng)濟價值。此后，該類工藝的研究紛紛展開，BP、LG化學、Arco、UCC公司、澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)組織等都積極投入該工藝路線的研究和開發(fā)。

甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯技術的核心是催化劑的研究與開發(fā)。經(jīng)過多年來的研究，人們已經(jīng)篩選出數(shù)千種催化劑，申請了上百篇專利。一般認為具有較高的活性和選擇性的催化體系有：堿金屬與堿土金屬氧化物、稀土金屬氧化物、過渡金屬復合氧化物等。

中國科學院山西煤炭化學研究所煤轉化國家重點實驗室以共沉淀法制備了MgO/La2O2CO3催化劑。催化劑中La2O2CO3是維持低溫甲烷氧化偶聯(lián)反應的關鍵活性組分。設在美國舊金山的一家新興企業(yè)Siluria技術公司（由美國麻省理工學院剝離出來的一家公司）的科學家開發(fā)出一種新的合成方法。該方法允許研究人員控制催化劑的表面形態(tài)，使得甲烷氧化偶聯(lián)反應在低溫下能高效進行。北京化工大學發(fā)明了一種用于甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯的介孔分子篩催化劑及其制備方法，可以提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。

甲烷生產(chǎn)乙烯的問題是甲烷中碳-氫鍵很難斷裂。因此，通常采用極限條件來促使甲烷中的碳與其他碳原子形成鍵。此外，這種反應通常產(chǎn)生一種混合物“金二聚物”。目前德國烏爾姆大學和美國佐治亞理工學院的研究發(fā)現(xiàn)了一種工藝，使甲烷在低壓和低溫下能夠選擇性轉變成乙烯。

合成燃料國際公司正在開發(fā)不通過費托合成用甲烷生產(chǎn)高附加值化學品的方法。技術源于美國得克薩斯州A&M大學在1998年的一項研究發(fā)明，將天然氣轉化為乙炔，然后再轉化成乙烯。

Siluria 技術公司開發(fā)出一種基于一種具獨特晶體結構和表面組織的催化材料的一步法甲烷制乙烯工藝，并打算工業(yè)化。該技術的關鍵是一種非選擇性氧化反應生成乙烯的催化劑，正計劃建設一套用氧化偶合法的示范裝置。該公司首席執(zhí)行官稱其為世界上開發(fā)工業(yè)可用大型氧化偶合工藝的第一家公司。

據(jù)報道，UOP公司已經(jīng)開發(fā)了能用天然氣（甲烷）直接生產(chǎn)乙烯的新技術。以目前的乙烯價格計算，與用乙烷裂解生產(chǎn)乙烯相比，新技術能降低原料成本40%左右。UOP 公司正與合作伙伴一道建設中試裝置。

合成氣制低碳烯烴

合成氣直接制烯烴技術起源于傳統(tǒng)的Fischer-Tropsch（F-T）合成，一些研究結果顯示出良好的工業(yè)化前景。據(jù)報道，有的研究已取得了低碳烯烴收率接近70克/立方米合成氣的結果。盡管前景誘人，但離實際工業(yè)化尚有一定距離。

韓國化學技術研究院提出了一種合成氣經(jīng)F-T產(chǎn)物制乙烯、丙烯工藝，具有較高的轉化率和烯烴選擇性。該工藝采用兩步工藝，先由合成氣生產(chǎn)烯烴，再采用分子篩催化劑將烯烴產(chǎn)物轉化為低碳烯烴。

巴斯夫公司近期宣布了一種合成氣制烯烴技術。該技術采用新開發(fā)的多相催化劑，利用F-T合成工藝將合成氣轉化為烴類。據(jù)稱，這一工藝可望用8年時間實現(xiàn)商業(yè)化。該工藝已經(jīng)進行了從實驗室到小型裝置規(guī)模的試驗。其主要優(yōu)點是可從合成氣直接生產(chǎn)烯烴，而不是從合成氣通過甲醇來生產(chǎn)，繞開甲醇可大幅降低基本建設費用。

中國石化石油化工科學研究院公開了一種用于合成氣制備烴類的鐵催化劑。該催化劑用于F-T合成反應時，具有高的活性和高的碳烴選擇性。

二氧化碳制乙烯

利用二氧化碳合成乙烯，是目前的前沿研究方向之一。

美國能源部國家可再生能源實驗室（NREL）的科學家演示了一種利用光合作用生產(chǎn)乙烯的方法。他們把一種基因引入藍藻菌，而這種有機體至少可連續(xù)四代保持穩(wěn)定，產(chǎn)生的乙烯氣體很容易捕獲。研究結果已經(jīng)發(fā)表在《能源與環(huán)境科學》雜志上。該過程不向大氣排放二氧化碳，相反可處理回收的二氧化碳，生物體利用二氧化碳作為其代謝循環(huán)的一部分。這意味著采用該技術，每生產(chǎn)一噸乙烯能減少大約6噸二氧化碳排放量。NREL正在與潛在的產(chǎn)業(yè)合作伙伴商議，以幫助推動該工藝技術的商業(yè)化。

據(jù)報道，日本也將正式啟動人工光合作用制烯烴工程。該工程將以水和二氧化碳為原料，利用太陽能制烯烴等基礎化學品。2012年成立了“人工光合成化學工藝技術研究小組”，未來十年將投入150億日元研究經(jīng)費。該技術難度很大，但一旦開發(fā)成功，將給世界化學工業(yè)帶來大突破。