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MTO及MTP技术难点及前景.doc

MTO及MTP技术难点及前景.doc

上传者: sleepy 2012-07-05 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《MTO及MTP技术难点及前景doc》,可适用于工程科技领域,主题内容包含MTOMTP技术难点及前景伴随着愈演愈烈的甲醇项目建设热甲醇的主要出路之一甲醇制低碳烯(MTOMTP)项目逐渐浮出水面并成为众多煤化工项目产业链中的符等。

MTOMTP技术难点及前景伴随着愈演愈烈的甲醇项目建设热甲醇的主要出路之一甲醇制低碳烯(MTOMTP)项目逐渐浮出水面并成为众多煤化工项目产业链中的重要一环。但必须看到当前世界上尚无套工业化的MTOMTP生产装置其技术的可靠性和经济性都有待检验。一、市场需求与资源结构造就MTOMTP热快速增长的石化产品市场近年来我国以乙烯和丙烯为龙头的石化工业得到迅速发展石化产品市场消费和需求增长速度居世界前列并逐步发展成为世界乃至亚洲市场的中心。年我国乙烯、丙烯、合成树脂和合成橡胶的市场满足率仅为~每年都需从周边国家和地区进口大量的石化产品。市场的快速增长以及巨大的缺口促使国内掀起了新一轮乙烯项目建设热潮国内外投资商纷纷投资扩建和新建乙烯项目。年我国主要石化产品市场供求状况见表。原油供求矛盾日益尖锐由于我国经济持续快速增长近年来原油供求矛盾日益尖锐。年我国原油产量为亿t进口量高达亿t进口依存度从年的增长到。此外我国轻烃和凝析油资源也极为有限因此作为乙烯主要原料的石脑油、轻烃和凝析油的供应和来源成为我国乙烯发展的主要瓶颈之一。避开资源相对短缺的原油MTOMTP项目受到投资者的极大青睐。资源结构特点使然目前我国能源结构特点是“富煤、缺油、少气”预计这一状况在今后相当长的时期内不会改变。原料结构多元化已经成为我国石化行业发展的必然选择利用我国相对丰富的煤炭资源发展石化产业进而带动地方经济发展已经成为富煤、缺油、少气地区的首选。结构调整与行业吸引力年开始的新一轮石化行业景气高峰形成的高盈利形势、原油价格的持续上涨和石油化工行业的高度垄断是促使煤化工快速发展的主要原因煤炭行业的结构调整以及各地区发展石油化工积极性不断高涨又极大地刺激了MTOMTP项目建设。各地区都试图通过“煤炭-甲醇-低碳烯烃-石油化工成品”这一发展模式来带动本地区经济的发展。表年我国主要石化产品供求状况单位万t产量进口量出口量当量消费量市场满足率乙烯丙烯芳烃合成树脂合成橡胶合成纤维二、技术渐趋成熟可靠性尚待检验近年来煤炭气化、天然气转化、甲醇合成和MTOMTP催化剂技术的不断完善和发展为C路线制烯烃奠定了坚实的基础。煤气化技术目前我国采用的煤气化技术主要包括无烟煤固定床间歇气化技术(中小合成氨企业)、德士古水煤浆加压气化技术(已有家企业采用)、鲁奇气化技术(已有家企业采用)、灰熔聚气化技术和恩德粉煤气化技术(Winkler气化炉)采用壳牌粉煤加压气化技术的一批项目(家企业)正在建设之中德国GSP气化技术正在推动之中。德士古水煤浆加压气化技术、壳牌粉煤加压气化技术和德国GSP气化技术都是典型的洁净煤气技术都已实现工业化单炉能力可达~td(投煤量)广泛用于发电和化工生产。鲁奇气化技术主要用于城市煤气生产也可用于化工生产。上述气化技术各有特点都比较成熟适于大规模煤化工生产装置可根据煤种、灰熔点、装置规模、产品链设定和投资情况进行选择。我国自主研发的灰熔聚气化技术和恩德粉煤气化技术(Winkler气化炉)适用于中小规模化工装置使用在技术上有待进一步完善。天然气转化技术目前工业上采用的天然气转化技术主要有种:即一段转化(SMR有传统与补碳两种方案)、两段转化(POX)和自热式转化(ATR)。上述技术都是各有特点的成熟技术都已实现工业化生产。SMR法适用于中小规模装置(td)具有工艺流程短、设备少、操作容易、技术可靠的特点POX工艺适于大型装置(~td)特点是工艺先进可靠能量利用合理经济上有竞争性是目前国内外大型甲醇生产中广泛采用的工艺技术对于超大型装置(~td)可考虑采用ATR工艺技术该工艺的特点是一次性投资较低、流程短、能耗低和竞争性强。甲醇合成技术甲醇合成有高压(MPa)、中压(M~MPa)和低压(M~MPa)种工艺。目前高压法工艺已被淘汰中低压工艺成为甲醇合成主流技术。甲醇生产的核心技术是反应器结构与形式、催化剂和热量的转移与利用。目前广泛采用的甲醇合成塔有:多段冷激式(ICI)、管壳式(鲁奇)、多段径向式(MRF、日本东洋公司)、绝热式(Topsoe)、轴径向混合流型和JW低压均温型(杭州林达公司)。上述技术都是成熟的且都有工业化装置在运行。其中管壳式、绝热式和多段径向式技术主要用于大型和超大型甲醇生产装置。鲁奇公司的MegaMethanol和德士古公司的甲醇合成技术其装置规模已经达到~td。甲醇制烯烃(MTO)技术甲醇制烯烃(MTO)主要工艺过程包括:甲醇生产甲醇催化制烯烃裂解产物分离与精制。目前世界上从事MTO技术开发的公司主要有UOPHydro和美孚两家公司其中UOP和Hydro公司联合开发的MTO技术已经实现工业化。中科院大连化物所也正在进行该技术的开发。目前欧洲化学技术公司采用UOPHydro公司的MTO技术正在尼日利亚建设套万ta(乙烯和丙烯各万ta)MTO装置包括配套建设套td天然气制甲醇装置(采用丹麦Topsoe技术)预计年建成投产。 UOPHydro公司开发的MTO技术具有以下特点:可采用粗甲醇作为原料省去甲醇精馏设备降低投资和成本通过控制反应温度和催化剂组成结构调整丙烯和乙烯的产出比(~)采用SAPO催化剂选择性好乙烯、丙烯收率可达到物理强度高抗烧焦反应条件温和温度为~压力为~BarMTO反应系统由流化床反应器和催化剂再生器组成类似于流化催化裂化装置(FCC)产品分离系统类似于石脑油蒸汽裂解制乙烯可连续稳定操作。对于UOPHydro公司MTO技术的可靠性和经济性有待尼日利亚项目投产后的考查与验证。甲醇制丙烯技术(MTP)甲醇制丙烯(MTP)主要工艺过程为:甲醇生产甲醇在高活性、高选择性催化剂存在下转化成水和二甲醚(DME)甲醇和DME催化合成烃类产物(主要为丙烯)烃类产物分离与精制。目前世界上从事MTP技术开发的公司主要是鲁奇公司。年月鲁奇公司在挪威建设了套MTP模试装置到年月连续运行了h该模式装置采用了德国SudChemieAG公司的MTP催化剂该催化剂具有低结焦性、丙烷生成量极低的特点并已实现工业化生产。目前MTP技术已经完成了工业化装置的工艺设计。鲁奇公司MTP反应器有两种形式:即固定床反应器(只生产丙烯)和流化床反应器(可联产乙烯丙烯)。月份鲁奇公司与伊朗Fanavaran石化公司正式签署MTP技术转让合同装置规模为万ta。鲁奇公司将与伊朗石化技术研究院共同向伊朗Fanavaran石化公司提供基础设计、技术使用许可证和主要设备。该项目预计年建成投产届时将成为世界上第套MTP工业化生产装置。对于鲁奇公司MTP技术的可靠性和经济性也有待于伊朗项目投产后的考查与验证。三、项目建设门槛高投资须全面考察MTOMTP项目建设的基本条件是产品市场、工艺技术和经济可行性。其他还包括原料资源、水资源、环境容量、运输条件和资金实力。笔者认为投资者在决策和建设MTOMTP项目时对上述建设条件应进行重点研究和落实。资源条件建设万ta的MTOMTP装置配套甲醇规模约为万ta煤炭年需求量约为万t若项目寿命期按年计算则煤炭总需求量约为万t或需天然气亿m同样建设套规模为万ta的MTP装置配套甲醇规模约为万ta煤炭年需求量为万t项目寿命期内的煤炭总需求量为万t或需天然气亿m。是否有足够且稳定的煤炭或天然气供应是必须落实的条件。经济竞争性MTOMTP项目的经济性主要取决于原料价格与传统蒸汽裂解烯烃的竞争主要取决于原油价格走向以及原油与煤炭、天然气的比价。MTOMTP技术开发的初衷之一是解决偏远地区丰富廉价天然气的出路问题。而我国煤炭资源丰富煤炭价格对MTOMTP项目的经济性和竞争力具有至关重要的作用。根据初步估算以当前乙烯裂解原料国际市场价格为计算依据煤价在元t以下或天然气价格在元m以下时在我国建设MTOMTP项目具有较强的竞争力。但投资与决策者在项目实施前应进行详细和深入的技术经济比较分析。运输条件对于煤基烯烃项目建设原料煤炭和下游石化产品运输量都很大必须具备足够的铁路运力和公路运力否则原料进不来产品出不去将会对企业运营和经济效益带来巨大的影响。水资源我国是中等缺水国家各地区水资源日益紧张。水资源已经成为我国煤化工发展的制约因素之一尤其是在我国一些资源产地水资源普遍比较紧张。根据初步估算建设套规模为万ta的煤基MTO装置(包括配套甲醇装置)原水需要量约为~mh用水量较大。筹资能力MTOMTP项目资金需求量较大。万ta规模MTO项目约需配套万ta甲醇装置万taMTP项目约需配套万ta甲醇装置总投资在亿~亿元资金门槛较高投资者须具备较强的筹资能力和商业信誉人才与管理MTOMTP生产技术难度较高基础设施建设、物流配送和市场渠道等系统配套与集成较为复杂对企业管理和生产管理要求较高对各方面人才需求量大。新进入者和投资者必须对此有足够的认识。四、发展建议()发展MTOMTP十分必要首先我国拥有世界上最具发展潜力的石化产品市场MTOMTP产品有可靠的市场保证。预计到年国内乙烯的当量需求量约为万t年将达到万t届时国内乙烯自给率也仅为左右。到年和年我国丙烯市场需求量分别为万t和万t发展前景较好其次我国缺油少气适度发展MTOMTP实现低碳烯烃生产的原料多元化对减轻原油供应压力具有重要意义。()MTOMTP应择机建设目前MTO技术专利商主要是UOPHydro公司MTP专利商主要是鲁奇公司截至目前世界上还没有实际运行的工业化装置因此存在一定的技术风险。建议国内MTOMTP投资者应待欧洲化学公司尼日利亚项目和伊朗Fanavaran石化公司万taMTP项目投产验证后再行决策择机建设但对于建设条件较好的项目可提前进行。()MTOMTP项目选择与风险 MTOMTP项目技术难度高、资金需求量大要求有稳定且足够廉价的原料资源系统配套庞大进入门槛较高一般投资者难于运作。对于条件较好的大投资者在投资MTOMTP项目之前必须明晰企业未来发展方向与定位以及企业抗风险能力(技术风险与经济风险)。()上下游一体化   根据初步估算甲醇生产成本为~元t时MTOMTP才具有较强竞争力。因此投资者必须拥有矿权、自发电和直供电实现“煤电化”一体化生产从而最大限度降低甲醇和MTOMTP生产成本这样才具备与石油路线产品和进口产品进行竞争的实力也才能保证投资项目的经济效益。()合资、合作建设方式MTOMTP项目建设牵涉到煤矿、电力、运输、技术与资金。根据国外类似项目建设模式大多采取财团和企业合作建设模式以分散和最大程度降低投资风险。因此建议国内投资商采取与相关企业、专利商和金融机构等合作建设方式。()技术来源与费用:目前MTOMTP专利商主要以转让技术为主包括烯烃生产技术和催化剂供应。由于技术的垄断性目前MTOMTP技术软件费用和催化剂费用较为昂贵对烯烃生产成本和竞争力影响较大。而国内技术正在开发之中预计近期难于实现大规模工业化生产。鉴于此投资者宜与专利商进行合作建设或由国家统一对外谈判以减少不必要的投资。我国发展煤制烯烃产业的必要性和可行性探讨传统的乙烯、丙烯的制取路线主要是通过石脑油裂解生产其缺点是过分依赖石油。由甲醇制乙烯、丙烯等低碳烯烃是最有希望替代石脑油为原料制烯烃的工艺路线目前已趋于成熟。甲醇制烯烃技术的发展开辟了由煤炭经气化生产基础有机化工原料的新工艺路线有利于优化传统煤炭产业的产品格局提高应对市场的竞争能力是实现煤化工向石油化工延伸发展的有效途径同时对缓解我国石油短缺的矛盾具有重要的战略和现实意义。    1 我国发展煤制烯烃产业的必要性    1.1 符合我国多煤少油的能源结构特点    近年来随着国民经济的快速发展我国对石油资源的需求日益增长已经成为石油生产大国和消费大国。自从1993年我国成为石油净进口国之后进口石油的比重不断加大2004年我国原油净进口量1.2亿t对境外石油的依存度超过40%。我国石油缺口逐年增大已是不可回避的严峻现实并对能源的安全供应、国民经济的平稳运行以及全社会的可持续发展构成了严重威胁。    我国拥有的煤炭资源保有储量约1万亿t一次能源结构的特点是富煤、贫油、少气在化石能源总量中95.6%为煤炭3.2%为石油1.2%为天然气。目前我国已成为世界上最大的煤炭生产国和消费国能源消费以煤为主的状况在未来相当长的一段时间内不会有大的改变。    传统的石油化工需要消耗大量的石油资源以规模100万t/a乙烯工厂为例如果用石脑油作为裂解原料每年需要石脑油至少300万t而年产300万t石脑油就需要有1000万t/a的原油加工能力。如果以煤炭为原料一个100万t/a规模的乙烯工厂每年所需的煤炭量为1000万t。就我国煤炭和石油的储量对比关系来看用煤炭为原料替代石油发展化工可以扬长避短能够满足未来相当长时间内的原料需求同时可提高资源的合理、有效利用程度在资源的有效利用方面具有明显的优势。因此发展煤制烯烃产业符合我国资源结构特点具有可靠的资源保障并有利于缓解石油资源紧缺的局面是保障我国石油战略安全的一项有力举措。    1.2 能够替代进口满足市场需求    近年来虽然石油化工产业发展迅速但国内市场自给率依然十分不足大量依赖进口。以聚烯烃产品为例:2004年我国聚乙烯产量441万t进口量达479万t国产满足率仅为47.8%聚丙烯产量474万t进口量达291万t国产满足率仅为61.9%。随着现代煤化工技术的发展以煤为原料经适当的工艺路线来生产聚乙烯和聚丙烯产品已经成为可能因此利用我国丰富的煤炭资源采用先进的煤化工技术大力发展煤制烯烃产业在我国拥有广阔的市场前景。    1.3 可以调整煤炭企业产品结构有效拓展发展空间    相对国际而言我国煤炭市场价格低廉煤炭企业的经济效益长期在低位徘徊。发展煤化工产业将低价值的煤转变为具有高附加值的化工产品可以大大提高煤炭企业的经济效益。以神华煤制烯烃项目为例:5.5t煤可以生产1t聚烯烃产品在煤矿坑口附近建设煤制烯烃工厂1t煤的价格可以控制在100元以内而目前国内聚烯烃产品的市场价格已经超过了1万元/t按保守价格6000元/t计算发展煤制烯烃项目可以实现10倍以上的增值。此外国内煤炭工业的发展长期存在着运力不足的问题在国内各主要煤炭消费市场煤炭价格高昂而在煤炭产地煤炭价格低廉因此煤炭企业为了实现产品的增值不得不占用宝贵的运输资源把大量的煤炭从坑口运出到消费市场。比如2004年以来东部沿海地区的煤炭价格一直维持在400元/t左右而西部地区的煤炭因为运力限制不能外运在当地的销售价格低于100元/t。如果在煤炭产地发展煤化工可以实现就地转化将质量大、价值低的煤炭转变为质量轻、价值高的化工产品既大大减少了运输压力又实现了产品的增值。因此发展煤化工产业是煤炭企业调整产业结构实现可持续发展的重要途径。    1.4 有利于污染物的集中治理改善环境保护    我国的能源消费结构中煤炭占67%左右其中有80%以上采用的是效率低、污染严重的直接燃烧方式大气中90%以上的S02、67%的NOx、82%的酸雨以及70%的粉尘是由燃煤引起的。煤炭的低效利用还造成了C02温室气体的排放大大增加严重地威胁到生态环境和人类健康。目前我国已成为世界上环境污染最严重的国家。 我国的煤炭资源大多分布在西部地区长期以来煤炭工业的发展模式都是简单的采矿外运而煤炭价格在煤炭产地又非常低廉因此传统的煤炭工业对资源地区经济的发展贡献非常有限。现代煤化工项目投资大属资金、技术、人才密集型产业如果在资源地区建设大型煤化工项目可以把西部的发展潜力转化为现实生产力把资源优势转换为经济优势大大拉动当地经济的发展为西部大开发作出贡献。    2 煤制烯烃工艺路线及技术可行性    2.1 煤制烯烃工艺路线    以煤为原料经甲醇制取低碳烯烃的工艺路线可以用图1示意该工艺技术包括煤气化、合成气净化、甲醇合成及甲醇制烯烃四项核心技术。工艺路线为煤在高温高压下通过纯氧部分氧化反应生成主要成份为CO和H2的粗合成气粗合成气经过部分耐硫变换及净化然后合成甲醇最后甲醇转化为低碳烯烃。    目前煤气化、合成气净化和甲醇合成技术均已实现商业化有多套大规模装置在运甲醇制烯烃技术已日趋成熟具备工业化条件。    2.2 各单元技术来源及可靠性分析    2.2.1 煤气化技术    煤气化技术已有100多年的历史但煤气化技术的发展由于多种原因开始比较缓慢直至20世纪70年代世界石油危机的出现促使西方发达国家投入巨资开展了煤气化技术的研究与应用开发开发出先进的气流床气化技术并于20世纪80年代开始由应用研究转入大规模商业应用。该技术具有高温、高压、大型化、节能、环保、合成气质量高等特点产品气可适用于化工合成、制氢和联合循环发电。    目前世界上最先进的气流床气化工艺技术主要有三种分别是美国GE水煤浆加压气化(原Texaco)技术、荷兰壳牌粉煤加压气化(Shell)技术和德国未来能源粉煤加压气化(GSP)技术均实现了大规模工业化生产。与此同时国内经过多年努力研究也开发出了具有自主知识产权的气流床煤气化技术。这些先进的气流床煤气化技术为现代煤化工产业的发展提供了强有力的技术支撑…。    2.2.2 合成气净化技术    目前世界上大型煤气化装置产生的合成气净化普遍采用低温甲醇洗(Rectisol)技术。该工艺是采用冷甲醇作为溶剂脱除酸性气体的物理吸收方法是由德国林德公司和鲁奇公司联合开发的一种有效的气体净化工艺具有技术成熟可靠、能耗较低、气体净化度高等特点可将C02脱至10μg/L以下H2S小于0.1μg/L溶剂价格便宜吸收能力大循环量小操作费用低。目前国外低温甲醇洗工艺有林德工艺和鲁奇工艺两种流程二者在基本原理上没有根本区别都有多套商业化装置运行经验。两家专利在工艺流程设计、设备结构和工程实施上各有特点。国内大连理工大学经过近20年的研究也开发成功了低温甲醇洗工艺软件包并获得了国内两项专利。    2.2.3 甲醇合成技术    甲醇的大规模工业化生产是从20世纪20年代高压法合成甲醇的工业化实现开始的。高压法合成甲醇工艺投资大生产成本高。为此世界各国都在开发能够降低合成压力的甲醇生产方法。英国ICI公司和德国Lurgi公司分别成功地研制出中低压甲醇合成催化剂降低了反应压力促进了甲醇生产的快速发展。    目前甲醇合成技术向单系列、大型化方向发展随着Lurgi超大规模甲醇(MegaMethan01)概念的提出Lurgi、Topsqoe、Davy等甲醇技术供应商相继开发出了年产百万吨以上规模的甲醇生产技术并成功实现了商业转让。2004年6月2日在南美洲的特立尼达应用德国Lurgi公司大规模甲醇生产技术的甲醇装置投产投产后的一个月内装置就达到了平稳运行经过4个月的运转这套装置在11月中旬达到了设计负荷现在该装置的负荷达到日产甲醇5050t。由Davy公司提供技术的特立尼达另一套日产5000t甲醇装置目前正在进行开车预计2005年10月份可以出甲醇产品。在建的最大规模甲醇装置是采用Topsφe公司技术在尼日利亚建设的年产250万的甲醇装置。目前世界上正在建设的百万吨级以上甲醇装置超过了8套。随着甲醇技术的不断进步装置规模的不断扩大使得甲醇的生产成本大幅度降低为很多以甲醇为原料的工艺过程带来了良好的发展前景使得以甲醇为原料发展下游产品在经济上具备很强的竞争力。    2.2.4 甲醇制烯烃技术    目前国际上甲醇制烯烃技术主要有两种一是美国UOP/挪威HYDRO公司开发的MT03~艺另一是德国Lurzi公司开发的MTP工艺。经过十几年的研究开发两种技术均已具备工业化条件。    (1)MTO技术    MTO工艺是经由甲醇制取乙烯、丙烯的工艺。20世纪80年代联碳公司的科学家发现SAPO催化剂对于甲醇转化为乙烯和丙烯具有很高的选择性。1988年UOP公司兼并了联碳公司的分子筛部开始进行甲醇制烯烃的小试研究。UOP公司和Norsk Hydro公司于1992年开始联合开发MTO工艺对催化剂的制备、性能试验和再生、反应条件对产品分布的影响、能量利用、工程化等问题进行了深入试验研究。此后在挪威Prosgrann建立了小型工业演示装置运行时间超过6个月对催化剂和工艺流程进行丁考核验证证明MTO工艺在技术上是可行的。1995年11月UOP和Norsk Hydro宣布可对外转让MTO技术。    (2)MTOT艺由甲醇转化制烯烃单元和轻烯烃回收单元组成。甲醇转化制烯烃单元除反应段的热传递方向不同之外其它都与目前炼油过程中成熟的催化裂化工艺过程非常类似且由于原料是单一组分更易把握物性具有操作条件更温和产物分布窄等特点更有利于实现过程化轻烯烃回收单元与传统的石脑油裂解制烯烃工艺中的裂解气分离单元基本相同且产物组成更为简单杂质种类和含量更少更易于实现产品的分离回收。因此在工程实施上MTO工艺可以借鉴现有的成熟工艺技术风险处于可控范围。从工艺的技术特点、成熟的催化剂技术和UOP公司在工程实施方面的丰富经验来看MTO技术已经具备工业化条件。目前已经有两个MTO工业项目在实施中其中尼日利亚项目装置能力为40万t/a乙烯和40万t/a丙烯该联合装置预计于2007年投产。第二套同等规模的MTO装置将在埃及建设目前专利转让合同已经签订正在进行工艺包编制工作。国内中科院大连化物所也在MTO工艺的研究开发方面做了大量的工作获得了与UOP类似的小试结果目前正在陕西建设16000t/a甲醇进料的工业示范装置。    (3)MTP技术    MTP32艺是Lurgi公司基于改性ZSM5催化剂开发的将甲醇转化为丙烯的工艺。Lurgi公司从20世纪90年代开始研究MTP工艺并与Sudchemie公司合作开发成功了MTP工艺所需的催化剂2001年Lurgi公司在挪威Tieldbergolden的Statoil工厂建设了MTP工艺的示范装置截552004年3月已运行11000小时催化剂测试时间大于7000小时为大型工业化设计取得了大量数据。    Lurgi公司的MTP技术反应器采用固定床工艺流程与上个世纪20世纪80年代在新西兰建成的甲醇制汽油装置基本一样反应器的工业放大有成熟经验可以借鉴技术基本成熟工业化的风险很小。MTP技术所用催化剂的开发和工业化规模生产已由供应商完成。2004年Lurgi公司与伊朗国家石化公司签订10万t/a规模MTP装置的专利合同。    3 煤制烯烃技术路线的经济竞争力    煤制烯烃和石脑油裂解制烯烃技术路线相比较在经济上的竞争力取决于甲醇的成本。如果在煤炭产地附近建设工厂以廉价的煤炭为原料通过大规模装置生产低成本的甲醇再将甲醇转化成烯烃经济上将具有很强的竞争能力。神华煤制烯烃项目可行性研究结果表明当原料煤价格在100元/t左右煤制甲醇的规模达到100万t/a以上时可以将甲醇的完全生产成本控制在100美元/t以下。通过对以煤为原料(采用MTO工艺)与以石脑油为原料制取的聚乙烯、聚丙烯成本进行测算和比较表明煤路线(煤价100元/t)制取的聚烯烃成本比石脑油路线(石脑油价格22美元/bbl)低400元/t左右。此外煤路线制烯烃的成本中原料煤所占的比例小于20%煤价的波动对经济性影响较小因此只要原油价格高于22美元/bbl煤制烯烃工艺路线在经济上就具有竞争力。据UOP公司公开发表的文献介绍当原料甲醇价格控制在90-100美元/t时采用MTO工艺制取的乙烯和丙烯成本与20-22美元/bbl原油价格条件下石脑油裂解制烯烃的成本相比具备经济竞争力。在目前的高油价背景下煤制烯烃工艺路线的经济性是不言而喻的。    4 结束语    从资源可供性、技术可行性、经济合理性和洁净煤技术有利环保等各方面综合考虑我国发展煤制烯烃产业不仅必要而且可行。建议国家对煤制烯烃工艺的产业化发展予以重视和支持。从借鉴国外技术加快国内技术开发步伐的角度看可以考虑先引进国外技术建设示范工厂推动该技术的工程开发以形成我国的自有技术。通过一系列举措促进我国以煤为原料替代石油生产石化产品这一新兴产业的发展作为传统石化工艺路线的有益补充以缓解我国原油紧缺的压力支撑国民经济持续、健康发展。我国甲醇制烯烃(MTO)工业化试验大获进展随着我国国民经济的发展及对低碳烯烃需求的日渐攀升作为乙烯生产原料的石脑油、轻柴油等原料资源面临着越来越严重的短缺局面。因此加快甲醇制烯烃工艺的工业应用问题引起了各方面的重视。    日前由中科院大连化学物理研究所、陕西新兴煤化工科技发展有限公司和洛阳石化工程公司合作进行的甲醇制烯烃(MTO)工业化试验取得实质性进展随着合作各方对以甲醇为原料生产低碳烯烃的MTO工艺技术和工程技术认识的不断深化万吨级的MTO工业化试验装置建设正按计划全面铺开将于年底建成并投入工业化试验。    于是有不少业内人士纷纷预测MTO技术开发成功后将有效缓解我国乙烯、丙烯等化工产业对宝贵的石油轻烃原料资源依赖程度开辟出一条崭新的烯烃生产新途径。    MTO是指以煤基或天然气基合成的甲醇为原料借助类似催化裂化装置的流化床反应形式生产低碳烯烃的化工工艺技术。早在上世纪七八十年代中国科学院大连化物所就展开了MTO新技术的研发工作后被列入国家“八五”重点科技攻关课题。在研发过程中该所不仅完成了机理研究、实验室小试、催化剂制备和中试放大等关键技术开发还先后申请多项国内外专利形成了自主的知识产权。与此同时美国、挪威、德国等国家的研究人员也都投入人力和物力展开了MTO新工艺开发。目前具有代表性的MTO工艺技术主要是:UOP、UOPHydro、ExxonMobil和中国大连化物所的MTO工艺技术。过去由于受原油相对偏低的价格、甲醇生产成本高等因素的影响无论是在国内还是在国外该技术尚未实现工业化应用。    近十年来随着我国国民经济的发展及对低碳烯烃需求的日渐攀升作为乙烯生产原料的石脑油、轻柴油等原料资源也面临着越来越严重的短缺局面。再加上我国去年原油进口量已达加工总量的三分之一以乙烯、丙烯为原料的聚烯产品仍将维持相当高的进口比例。根据我国煤炭资源相对较为丰富且价格相对低廉的特点在煤炭资源丰富的地区加快MTO工艺的工业应用实现乙烯生产原料多元化不仅成为业内专家学者关注的热点问题也引起了国家能源计划管理部门、石油化工行业领导层的高度重视。    拥有催化裂化等丰富的工艺与工程成套技术开发经验的洛阳石化工程公司十分积极地关注和跟踪着国内外MTO工艺技术的发展。从上世纪年代开始该公司与中国科学院大连化物所合作进行MTO工艺工程技术的开发先后承担完成国内企业绝大部分MTO工程的项目前期工作。去年月该公司与中国科学院大连化学物理研究所和陕西省新兴煤化工科技发展有限公司经过协商正式签署了“甲醇制低碳烯烃工业化试验项目”合作协议一致同意先建设万吨级示范装置充分认识和验证MTO工艺在科研中试阶段尚未确认的问题为建设百万吨级大型化MTO工业化装置打下扎实可靠的技术基础共同开辟我国非石油资源生产低碳烯烃的煤化工新路线。    从事MTO技术开发的专家认为在煤或天然气合成甲醇、甲醇制低碳烯烃、低碳烯烃精制分离的整条生产链中由甲醇生产低碳烯烃的MTO工艺是全过程的关键所在。正在建设的万吨级MTO工业化示范装置就是要对MTO工艺技术的选择、关键设备的设计、重要设备造型、催化剂工业化应用性能等问题进行工程验证与考核为MTO工业化提供宝贵的工程经验。该装置的建设必将对MTO的工业化应用起到有力的促进作用。    洛阳石化工程公司专家经过认真的技术经济评估认为在石油价格相对偏低的时代甲醇制低碳烯烃工艺在技术经济上与传统的石脑油管式裂解炉工艺路线相比缺乏优势。现在石油价格飙升到~美元桶的高价位后以煤炭或天然气基甲醇为原料的百万吨级规模的MTO项目就显示出比较好的经济效益。目前国外最大的单系列天然气合成甲醇装置(吨天)已经投产更大规模的天然气制甲醇装置(吨天)正在建设中。因此MTO工艺技术将会有良好的工业化应用的前景将会使我国石油化工行业乙烯裂解原料不足的局面得到缓解或部分解决。从煤到甲醇制取低碳烯烃项目启动随着中国中煤能源集团公司与中国科学院大连化学物理研究所今晚在北京钓鱼台国宾馆签署战略合作协议一项从煤到甲醇制取低碳烯烃(DMTO)的全新煤化工项目正式启动出席签字仪式的国家发展和改革委副主任张国宝称赞这一技术路线“比其他煤化工项目更接近工业化”。    据悉从煤到甲醇制取低碳烯烃是中科院大连化物所积年努力所形成的具有自主知识产权的核心技术其技术路线主要是:将煤气化制取甲醇再由甲醇制取基本化工原料乙烯。目前其核心由甲醇制取烯烃已经打通工艺流程具备了设计建设大工业装置的条件而且在高油价条件下它比从石油制取烯烃具有明显的经济优势。    在今天签订的战略合作协议中中煤集团与大连化物所在资金、资源、技术、人才、管理等方面将开展广泛合作包括中煤集团向大连化物所能源工程楼建设和科研项目提供资金支持在大连化物所设立“中煤集团公司能源及煤化工工程技术中心”双方以此为平台开展煤化工及其他能源项目的研发大连化物所将协助中煤集团加快建设国内大型工业化甲醇制取低碳烯烃装置协调有关单位进行DMTO技术转让并为项目建设提供技术咨询服务等。    在今天启动的项目之外中煤集团向煤化工下游发展还将有两大“手笔”:一是并购哈尔滨煤炭化工公司初步规划三年内形成煤炭生产能力万吨、甲醇万吨、烯烃万吨的产业规模。二是与中石化等家企业共同建设总投资约亿元的内蒙古鄂尔多斯万吨二甲醚项目有关协议已于月中旬签署。生产乙烯和丙烯的MTO技术新进展全球轻烯烃(乙烯丙烯)的需求一直在稳步增长。预计轻烯烃需求的增长速度将快于全球GDP的增长速度对丙烯乙烯高产出技术的需求在持续增长。全球对石油需求(更确切地说是对能源需求)的增长对生产轻烯烃原料的来源和价格有重大影响。这己导致用天然气和煤作为石化原料的生产技术有了很大增加。在直接转化生产石化原料的技术尚不可行的情况下用合成气生产甲醇的技术已经开发成功并工业应用。用天然气、渣油或煤作原料都很容易生产出合成气。先进的百万吨级大型甲醇生产技术与UOPHydro公司开发的甲醇制烯烃(MTO)技术组合是用天然气或煤作原料生产乙烯和丙烯在经济上有吸引力的新途径。MTO技术已在挪威Hydro公司的工业验证装置上通过大量的工业验证试验。MTO工艺把甲醇转化为乙烯/丙烯的碳选择性在之间第一座世界级的MTO工厂目前在建设中。    ()MTO工艺和催化剂    甲醇制烃(碳氢化合物)的转化反应最初是在上世纪年代初用ZSM催化剂发现的。在年代联碳公司(UCC)发现SAPO硅铝磷分子筛。这是一种甲醇转化生产乙烯丙烯很好的催化剂。SAPO具有某些有机分子大小的结构是MTO工艺的关键。SAPO的小孔(大约A)限制大分子或带支链分子的扩散得到所需要的直链小分子烯烃的选择性很高。用于其它工艺的ZSM分子筛主要由于其结构的孔口较大(大约A)所以轻烯烃的收率较低。SAPO分子筛的另一个重要特点是相对于硅铝沸石材料而言有优化的酸性。SAPO优化的酸功能由于混合转移反应而生成的低分子烷烃副产品很少。MTO工艺不需要分离塔就能得到纯度达左右的轻烯烃这就使MTO工艺容易得到聚合级烯烃只有在需要纯度很高的烯烃时才需要增设分离塔。    ()MTO工艺的特点    MTO工艺采用优点很多的流化床反应器。部分待生催化剂经过用空气烧焦的连续再生可以保持催化剂活性和产品组成不同。工业规模生产的催化剂已经通过示范试验选择性、长期稳定性和抗磨性都符合要求。流化床反应器还具有调节操作条件和较好回收反应热的灵活性。这种反应器早已广泛用于炼油厂的催化裂化装置特别是催化剂再生。反应器的操作条件可以根据目的产品的需要进行调节。压力通常决定于机械设计的考虑较低的甲醇分压有利于得到较高的轻烯烃特别是乙烯的选择性。因此采用粗甲醇(通常可以含有左右水)作原料可以得到某些产率优势。温度是一个重要的控制参数较高的温度有利于得到较高的乙烯收率。如果温度太高由于生焦过量会降低轻烯烃的总收率。第一代MTO工艺甲醇或二甲醚转化为乙烯和丙烯碳的选择性约为乙烯丙烯产出比在之间。在得到最高的总收率、乙烯和丙烯产品差不多等量的情况下轻烯烃(乙烯丙烯)的总收率的变化稍高于上述范围。乙烯丙烯产出比在之间。因此可以用最少的甲醇得到最高收率的轻烯烃但乙烯丙烯产出比可以根据市场需求和乙烯与丙烯的价格进行调节。已经证实用传统的处理方法可以除去副产品使乙烯丙烯达到烯烃聚合工艺要求的规格。事实上工业验证试验已经表明MTO中试装置生产的乙烯和丙烯生产聚烯烃是适用的。    ()MTO技术的新进展。近几年来进一步强化MTO技术的工作已取得重要进展。在工艺方面MTO工艺与烯烃裂化工艺(OCP)组合(OCP是Total石化与UOP公司联合开发的)己通过工业验证试验。用这种组合工艺用甲醇生产乙烯丙烯碳的选择性可以提高到。在这种组合工艺中MTO装置产的CC'烯烃副产品可以用作OCP装置的进料大分子烯烃可以裂化为乙烯和丙烯但丙烯多于乙烯。组合工艺生产轻烯烃的灵活性很大丙烯乙烯产品比可以高达甚至更高。而且可使生成的C副产品减少近轻烯烃的收率提高。MTO装置的回收部分保持不变但其规模要适应进出OCP装置循环量增大的需要。在催化剂方面持续的研发工作已使MTO催化剂的性能有很大提高。这种优化的催    化剂与原先的催化剂相比灵活性提高在多产丙烯时其丙烯乙烯产出比可以提高近。用这种优化的催化剂和MTOOCP组合技术得到的丙烯乙烯产出比可以超过满足丙烯日益增长的需求。    ()欧洲烯烃市场状况和MTO技术的作用    MTO技术在欧洲烯烃工业面对原料来源、丙烯需求日益增长和减少C非放等重要难题的情况下可以发挥重要作用。石脑油裂解是目前欧洲轻烯烃的主要来源今后仍将是主要来源。可是泵油价格高对欧洲石化工业在生产成本方面是一个挑战低成本原料的替代技术变得越来越重要。天然气制烯烃(GTO)就是这种替代技术之一。这种技术光是在天然气价格低廉的地区生产甲醇再把甲醇通过专用的大型容器运到欧洲的MTO工厂生产乙烯和丙烯。MTO工厂的竞争力取决于诸多因素中的甲醇运输成本。为了说明这个问题把建在西北欧的石脑油裂解装置与MTO装置进行了经济比较。石脑油裂解装置的投资利润率是原油价格的函数。在原油价格高于美元桶时甲醇价格在美元吨时MTO装置才有经济效益。如果原油的平均价格为美元吨时MTO装置的经济效益就会更好一些。当然明显的问题是假定甲醇能够以低成本(例如美元吨以下)供应到欧洲实际上是可行的。设在低成本天然气产区的百万吨级甲醇工厂可以按这个价格把甲醇供应到欧洲而且有较好的毛利。    MTO工艺可以在欧洲发挥作用的另一个因素是欧洲的丙烯需求增长远快于乙烯。欧洲的发展趋势与其它地区一样即丙烯需求与丙烯生产能力之间的缺口在扩大。石脑油蒸汽裂解装置由于丙烯乙烯的产出比低因而不能填补这个缺口。即使是包括进口丙烯在内在年以前丙烯缺口都在扩大。如上所述MTO装置改变丙烯乙烯产出比的灵活性大是在欧洲建设MTO工厂的另一个优势。因为MTO装置与OCP装置组合可以使丙烯乙烯产出比提高到。此外在减少C排放量在欧洲越来越成为一个问题的时候MTO工厂能减少C排放量增加了MTO技术的吸引力。虽然烯烃生产还没有包括在欧洲的限排法规中。目前欧洲的限排规定大约是欧元吨C。与石脑油裂解装置相比MTO装置每生产吨轻烯烃的C排放量大约要少吨因为在GTO生产链中大多数C都是甲醇生产装置产生的。因此MTO装置生产乙烯丙烯减少C排放量的优势很大。这也可能是用MTO装置替代石脑油裂解装置中裂解炉的因素之一。下游的产品回收部分可以保持不变或稍作改动。    MTO工艺提供一种把具有成本优势的原料(天然气或煤)转化为高附加值乙烯和丙烯产品有经济优势的途径。MTO工艺与OCP工艺组合和优化催化剂两方面的新进展使工艺性能有了很大的提高。轻烯烃的总收率已经从原先的提高到(以碳为基准)。丙烯乙烯产出比可以从原先的提高到。MTO工艺与OCP工艺组合实际上也转化了市场需求不多的C副产品。有理由相信MTO技术可以在今后欧洲的烯烃工业中发挥作用。独立的GTO生产链是一种现实的替代原料方案。在目前原油价格高企的情况下MTO工艺会变得很有吸引力。此外乙烯丙烯产品的灵活性大有助于满足需求快速增长的丙烯需求。MTO装置的C排放量少也增加了MTO技术工业应用的吸引力。PAGE

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