如果以1921年乙烯生產(chǎn)工業(yè)化作為開(kāi)端，世界乙烯工業(yè)已走過(guò)90多年歷程。到目前為止，世界上約98%的乙烯生產(chǎn)采用管式爐蒸汽裂解工藝，還有2%的乙烯產(chǎn)能采用煤（甲醇）制烯烴等其他乙烯生產(chǎn)技術(shù)。

另外，正在探索或研究開(kāi)發(fā)的非石油路線(xiàn)制取乙烯的方法有：以甲烷為原料，通過(guò)氧化偶聯(lián)（OCM）法或一步法無(wú)氧制取乙烯；以生物質(zhì)乙醇為原料經(jīng)催化脫水制取乙烯；以天然氣、煤或生物質(zhì)為原料經(jīng)由合成氣通過(guò)費-托合成（直接法）制取乙烯等。

分離過(guò)程是乙烯生產(chǎn)的核心過(guò)程，目前世界乙烯分離技術(shù)主要分為3大類(lèi)，即順序分離技術(shù)、前脫丙烷前加氫技術(shù)和前脫乙烷前加氫技術(shù)。為了降低分離裝置的能耗和設備投資、改進(jìn)操作工藝、減少設備腐蝕、延長(cháng)操作周期和減少廢棄物生成，各專(zhuān)利商開(kāi)發(fā)了新的乙烯分離單元技術(shù)和分離設備。

二元/三元制冷技術(shù)可用單一的制冷系統滿(mǎn)足一套裂解裝置中溫度和壓力變化所需的冷量，降低了投資成本，提高了可靠性。催化精餾技術(shù)將催化反應和精餾分離過(guò)程集成在一起，簡(jiǎn)化工藝流程，減少設備投資。熱集成精餾系統將取代分凝分餾塔，成為第二代先進(jìn)回收技術(shù)（ARS）的核心設備，大幅提高分離效率。

分壁式精餾塔用于乙烯分離，不僅可提高分離效率，還能減少設備，節省投資。但分壁式精餾塔的應用難點(diǎn)在于它的控制方案較復雜，因此需要加強分壁式精餾塔的動(dòng)態(tài)特性研究，確定優(yōu)化控制方案。經(jīng)過(guò)多年開(kāi)發(fā)，管式爐蒸汽裂解工藝已經(jīng)成熟，現有乙烯裝置主要通過(guò)各種先進(jìn)技術(shù)和流程的組合，不斷地進(jìn)行工藝整體優(yōu)化。未來(lái)蒸汽裂解生產(chǎn)乙烯技術(shù)的發(fā)展方向仍是向低能耗、低投資、提高裂解爐對原料的適應性和延長(cháng)運轉周期方向發(fā)展。

一是固定床催化裂解技術(shù)，代表性技術(shù)有日本工業(yè)科學(xué)原材料與化學(xué)研究所和日本化學(xué)協(xié)會(huì )共同開(kāi)發(fā)的石腦油催化裂解新工藝，以10%La/ZSM-5為催化劑，反應溫度650℃，乙烯和丙烯總產(chǎn)率可達61%，P/E質(zhì)量比約為0.7。另外還有俄羅斯莫斯科有機合成研究院與莫斯科古波金石油和天然氣研究所共同開(kāi)發(fā)的催化裂解工藝，韓國LG石化公司開(kāi)發(fā)的石腦油催化裂解工藝以及日本旭化成公司等開(kāi)發(fā)的工藝。盡管固定床催化裂解工藝的烯烴收率較高，但反應溫度降低幅度不大，難以從根本上克服蒸汽裂解工藝的局限。

另一類(lèi)是流化床催化裂解技術(shù)，代表性技術(shù)有韓國化工研究院和SK能源公司共同開(kāi)發(fā)的ACO工藝，該工藝結合KBR公司的Ortho-flow流化催化裂化反應系統與SK能源公司開(kāi)發(fā)的高酸性ZSM-5催化劑，與蒸汽裂解技術(shù)相比，乙烯和丙烯總產(chǎn)率可提高15%～25%，P/E質(zhì)量比約為1。

我國也有多家機構從事相關(guān)研究。中國石化北京化工研究院從2001年開(kāi)始進(jìn)行石腦油催化裂解制低碳烯烴研究，在反應溫度為650℃，水/油質(zhì)量比為1.1，空速為1.97h–1的條件下，乙烯收率為24.18%，丙烯收率為27.85%。另外中國石化上海石油化工研究院、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所等研究機構也開(kāi)發(fā)了石腦油催化裂解制烯烴技術(shù)。

從理論上講，石腦油催化裂解技術(shù)是降低反應溫度、減少結焦、提高乙烯收率和節能降耗的有效技術(shù)，盡管各工藝在實(shí)驗室研究階段都取得了較理想的效果，然而由于種種技術(shù)和工程上的困難，工業(yè)化進(jìn)程十分緩慢。

中國石化石油化工科學(xué)研究院在深度催化裂化技術(shù)（DCC）基礎上開(kāi)發(fā)的催化熱裂解技術(shù)（CPP），采用具有正碳離子反應和自由基反應雙重催化活性的專(zhuān)用催化劑CEP-1，在反應溫度620～640℃，反應壓力0.08～0.15MPa（表壓），停留時(shí)間2s，劑油比20～25條件下，以大慶減壓瓦斯油摻56%渣油為原料，按乙烯方案操作，乙烯收率為20.37%，丙烯收率為18.23%。2009年，該技術(shù)在沈陽(yáng)化工集團50萬(wàn)噸/年CPP裝置上實(shí)現工業(yè)化應用。

沙特阿美公司也擁有自主的原油直接制乙烯技術(shù)。該技術(shù)與?？松梨诠炯夹g(shù)完全不同。其工藝過(guò)程為原油直接進(jìn)入加氫裂化裝置，去除硫并將高沸點(diǎn)組分轉化為低沸點(diǎn)組分；之后經(jīng)過(guò)分離，瓦斯油及更輕的組分進(jìn)入蒸汽裂解裝置，重組分則進(jìn)入沙特阿美公司自主研發(fā)的深度催化裂化裝置，大化生產(chǎn)烯烴。但是該技術(shù)目前還停留在設計階段，并沒(méi)有建成生產(chǎn)裝置。IHS認為，該技術(shù)比傳統石腦油裂解生產(chǎn)成本低200美元/噸，但是加氫裂化和催化裂化裝置將增加投資成本，以15%稅前投資回報率計，該技術(shù)與沙特石腦油裂解成本相當。

UOP/Hydro的MTO工藝采用類(lèi)似于流化催化裂化流程的工藝，乙烯和丙烯選擇性可達80.0%，低碳烯烴選擇性超過(guò)90.0%，可靈活調節丙烯和乙烯的產(chǎn)出比在0.7～1.3范圍內。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所針對DMTO-I技術(shù)在應用中存在C4以上烯烴副產(chǎn)物的利用問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了甲醇轉化與烴類(lèi)裂解結合的DMTO-II技術(shù)，工業(yè)試驗表明，DMTO-II技術(shù)的甲醇轉化率達到99.9%，乙烯+丙烯選擇性85.7%，1t乙烯+丙烯消耗甲醇2.7t；專(zhuān)用催化劑流化性能良好，磨損率低。

此外，中國石油化工集團開(kāi)發(fā)的S-MTO工藝于2012年在中原石化60萬(wàn)噸/年甲醇制烯烴裝置首次成功應用，該裝置運行結果表明，對甲醇原料計雙烯收率為32.7%，產(chǎn)品總收率為40.9%，甲醇轉化率為99.9%。截至2015年底，中國已有20套煤（甲醇）制烯烴/丙烯裝置投產(chǎn)，其中乙烯產(chǎn)能合計281萬(wàn)噸。如果原油價(jià)格繼續保持低位行情，而甲醇及煤的價(jià)格下跌幅度有限，MTO、CTO企業(yè)經(jīng)營(yíng)壓力加大。

國內外已有多家公司可提供由生物乙醇原料生產(chǎn)乙烯及其副產(chǎn)品的技術(shù)，2010年9月，巴西Braskem石化公司的20萬(wàn)噸/年綠色乙烯裝置建成投產(chǎn)，這是世界上第一套以甘蔗乙醇（采用蔗糖發(fā)酵）為原料生產(chǎn)乙烯再生產(chǎn)聚乙烯的裝置。

我國乙醇制乙烯尚處于小規模生產(chǎn)階段。乙醇催化脫水制乙烯過(guò)程的技術(shù)關(guān)鍵在于選用合適的催化劑。已報道的乙醇脫水催化劑有多種，具有工業(yè)應用價(jià)值的主要有活性氧化鋁催化劑和分子篩催化劑。

目前采用生物乙醇脫水路線(xiàn)制乙烯在技術(shù)上是可行的，但是尚需解決一些規?；a(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。主要是研究開(kāi)發(fā)低成本乙醇生產(chǎn)技術(shù)；研究開(kāi)發(fā)過(guò)程耦合一體化工藝技術(shù)，對乙醇脫水生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行過(guò)程集成化；研究開(kāi)發(fā)高性能催化劑，降低催化劑成本；裝置大型化，提高能源綜合利用效率，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，使生物乙烯的生產(chǎn)路線(xiàn)和經(jīng)濟效益能夠與當前石油制乙烯的價(jià)格持平或更具有經(jīng)濟效益。

費托合成有活性的催化劑是鐵、鈷、鎳。但是，鈷和鎳易形成飽和烴，活化鐵對短鏈烯烴具有較高的活性，魯爾化學(xué)（Ruhrchemie）公司用這種催化劑取得了較好的結果，將鈦、鋅和鉀加到鐵中（100Fe/25Ti/10ZnO/4K2O），將含有H2/CO比為1的合成氣原料，在340℃和1.04MPa下通過(guò)這種催化劑，轉化率以CO和H2計算為87%，選擇性是乙烯為33.4%、丙烯為21.3%、丁烯為19.9%、C2～C4飽和烴為9.9%、甲烷為10.1%，其余為C5以上烴類(lèi)（在試驗室規模的固定床反應器中）。

日本在化學(xué)試驗室中成功地將合成乙醇的銠催化劑和脫水的硅鋁酸鹽催化劑結合使用，由合成氣一步制得乙烯。這種方法是將兩種催化劑分成兩層裝于管式反應器中，通入合成氣同時(shí)進(jìn)行反應，乙烯收率可達52%，選擇性為50%。德國B(niǎo)ASF公司在實(shí)驗室已開(kāi)發(fā)成功一種非均相催化劑，目前在進(jìn)行中試，由于要高選擇性地得到低碳烯烴有相當的難度，并且選擇性F-T合成的催化劑壽命還有待提高，近期難以實(shí)現工業(yè)化。

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所提出的合成氣直接轉化制烯烴的新路線(xiàn)（OX-ZEO過(guò)程），不同于傳統費托過(guò)程，創(chuàng )造性地采用一種新型的雙功能納米復合催化劑，可將合成氣（純化后的CO和H2混合氣體）直接轉化，高選擇性地一步反應獲得低碳烯烴（高達80%），且C2～C4烴類(lèi)選擇性超過(guò)90%。

甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯

2010年，美國錫盧里亞公司（Siluria）使用生物模板精確合成納米線(xiàn)催化劑，可在低于傳統蒸汽裂解操作溫度200～300℃的情況下，在5～10個(gè)大氣壓下，高效催化甲烷轉化成乙烯，活性是傳統催化劑的100倍以上。該公司設計的反應器分為兩部分：一部分將甲烷轉化成乙烯和乙烷；另一部分將副產(chǎn)物乙烷裂解成乙烯。這種設計使反應器的給料既可以是天然氣也可以是乙烷，提高乙烯收率，同時(shí)節約能耗。

2015年4月，Siluria公司投資1500萬(wàn)美元，與巴西Braskem公司、德國林德公司以及沙特阿美石油公司旗下的SAEV公司合作在得克薩斯州建成投運365噸/年的OCM試驗裝置，并正在建設乙烯產(chǎn)能（3.4～6.8）萬(wàn)噸/年的示范工廠(chǎng)，計劃于2017年建成運行。終目標為單系列產(chǎn)能100萬(wàn)噸/年。

OCM制乙烯技術(shù)的核心是催化劑。近十年來(lái)，在催化劑組成（配方）及催化劑制備方面，國內外許多研究機構對甲烷氧化偶聯(lián)催化劑做了大量研究工作，取得了一些新的進(jìn)展，但從催化性能看，以C2或C2以上的單程收率為衡量指標，絕大多數催化劑都沒(méi)有超過(guò)之前已有的NaWMnO/SiO2系列催化劑所能達到的25%左右的水平。對于個(gè)別報道中C2收率達到30%左右的反應結果，有待于進(jìn)一步證實(shí)。

甲烷無(wú)氧制乙烯

近年來(lái)中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所等單位對催化甲烷無(wú)氧轉化技術(shù)進(jìn)行了深入研究。大連化學(xué)物理研究所基于“納米限域催化”新概念，開(kāi)發(fā)出硅化物（氧化硅或碳化硅）晶格限域的單中心鐵催化劑，實(shí)現了甲烷在無(wú)氧條件下選擇活化，一步高效生產(chǎn)乙烯、芳烴和氫氣等高值化學(xué)品。當反應溫度為1090℃，每克催化劑流過(guò)的甲烷為21L/h時(shí)，甲烷單程轉化率高達48.1%，生成產(chǎn)物乙烯、苯和萘的選擇性大于99%，其中生產(chǎn)乙烯的選擇性為48.4%。催化劑在測試的60h內，保持了很好的穩定性。與天然氣轉化的傳統路線(xiàn)相比，該研究徹底摒棄了高耗能的合成氣制備過(guò)程，大大縮短了工藝路線(xiàn)，反應過(guò)程本身實(shí)現了CO2的零排放，碳原子利用效率達到100%。