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1、煤制烯烃工艺研究报告一、煤制烯烃简介 制备丙烯的传统方法是采用轻油（石脑油、轻柴油）裂解工艺，但石油储量有限，所以世界各国开始致力于非石油路线制乙烯和丙烯类低碳烯烃的开发。其中，以煤或天然气为原料制甲醇，再由甲醇制低碳烯烃的工艺受到重视。煤制烯烃主要指乙烯、丙烯及其聚合物。聚乙烯主要应用于粘合剂、农膜、电线和电缆、包装（食品软包装、拉伸膜、收缩膜、垃圾袋、手提袋、重型包装袋、挤出涂覆）、聚合物加工（旋转成型、注射成型、吹塑成型）等行业。丙烯是仅次于乙烯的一种重要有机石油化工基本原料，主要用于生产聚丙烯、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、丙烯腈、环氧丙烷、丙二醇、环氧氯丙烷、合成甘油、丙烯酸以及异丙醇等。
2、煤制烯烃简单来说可分为煤制甲醇、甲醇制烯烃这两个过程。主要有四个步骤：首先通过煤气化制合成气，然后将合成气净化，接着将净化合成气制成甲醇，甲醇在催化剂的作用下脱水生成二甲醚（DME)，形成甲醇、二甲醚和水的平衡混合物，然后转化为低碳烯烃，烯烃经过聚合反应生产聚烯烃。目前，国际上有几种领先的甲醇制烯烃工艺，如美国UOP公司与挪威海德鲁（Lydro）公司的甲醇制烯烃工艺（MTO）、德国鲁奇（Lurgi）公司的甲醇制丙烯工艺（MTP）、美国AtoFina与UOP公司的烯烃裂解工艺等，其中Lurgi公司的MTP工艺已经在国内的生产装置上应用，在2010年最先实现工业化。 二、国外煤制烯烃技术 MTO是
3、国际上对甲醇制烯烃的统一叫法。最早提出煤基甲醇制烯烃工艺的是美孚石油公司（Mobil），随后巴斯夫公司（BASF）、埃克森石油公司（Exxon）、环球石油公司（UOP）及海德鲁公司（Hydro）等相继投入开发，在很大程度上推进了MTO的工业化。1995年，UOP与挪威Norsk Hydro公司合作建成一套甲醇加工能力0.75 吨/天的示范装置，连续运转90天，甲醇转化率接近100%，乙烯和丙烯的碳基质量收率达到80%。1998年建成投产采用UOP/Hydro工艺的20万吨/年乙烯工业装置，截止2006年已实现50万吨/年乙烯装置的工业设计，并表示可对设计的50万吨/年大型乙烯装置做出承诺和保证
4、。UOP/Hydro的MTO工艺可以在比较宽的范围内调整反应产物中C2与C3；烯烃的产出比，可根据市场需求生产适销对路的产品，以获取最大的收益。惠生(南京)清洁能源股份有限公司甲醇制烯烃装置采用环球油品公司（UOP）的甲醇制烯烃(MTO)/烯烃裂化(OCP)技术，是全球首套采用霍尼韦尔先进技术（Honeywell）的装置，与传统工艺相比，该项工艺被验证拥有高收率和低副产品形成的优点。UOP/Hydro公司的甲醇制烯烃（MTO）工艺流程示意图该项目于2013年9月下旬开车成功，产出合格产品，乙烯、丙烯全部达到并超过聚合级产品要求。另外，久泰能源年产60万吨甲醇制烯烃项目、江苏斯尔邦石化有限公司年
5、产83万吨甲醇制烯烃项目都采用霍尼韦尔技术进行项目建设。 三、国内煤制烯烃情况1、煤基甲醇制烯烃(MTO） （1）中科院大连化物技术（DMTO） DMTO是大连化物所的甲醇制烯烃专利技术。2005年由中科院大连化物所、陕西新兴煤化工科技发展有限责任公司和中国石化集团洛阳石化工程公司合作在陕西建设了生产规模以原料甲醇计为15000吨/年的DMTO工业化试验装置。该装置于2006年2月一次投料试车成功，实现了近100%甲醇转化率、低碳烯烃（乙烯、丙烯、丁烯）选择性达90%以上的结果。此外，陕西煤化集团目前正采用DMTO-技术在陕西蒲城建设70万吨/年的煤制烯烃项目。 DMTO技术应用情况宁波禾元化
6、学有限公司投资约60亿元，通过外购甲醇，采用DMTO工艺技术建设的180万吨/年甲醇制烯烃装置(含烯烃分离)、40万吨/年聚丙烯装置、50万吨/年乙二醇装置，于2013年1月投料试车成功，并生产出合格烯烃（乙烯、丙烯）。 神华集团采用DMTO技术，投资170亿，于2010年5月在内蒙古包头建成180万吨/年甲醇、60万吨/年甲醇制烯烃项目，是世界首套百万吨级煤基甲醇制烯烃大型工业化示范装置。自2011年1月正式投入商业运营以来，在产品方向、工艺路线、技术可靠性、工程放大、技术装备、水资源、环境影响、经济可行性、运营管理等方面形成了一系列具有示范及推广意义的工程化技术，并攻克了世界首套煤制低碳烯
7、烃工艺技术工程化及实现长周期稳定运转等世界性难题，甲醇转化率达到99.95%以上，烯烃（乙烯+丙烯）选择性达78%以上。神华集团煤制烯烃工艺流程图神华包头煤基甲醇制烯烃项目气化装置主要工艺技术： 气化：采用美国GE公司的水煤浆气化技术，共七台单炉投煤量为1500 吨/天的气化炉，由中国天辰工程公司详细设计。 空分：采用杭州杭氧股份有限公司4套单套规模为60000立方米/小时（氧气）规模的空分设备。空气压缩机采用德国MAN透平公司设备。 耐硫变换：采用青岛庄信恒瑞的K8-11HR 催化剂，合成气净化采用德国林德公司低温甲醇洗工艺包。 硫回收：采用山东三维石化工程股份公司的SSR工艺技术。设计规模
8、为22000吨/年硫磺产品。甲醇合成：采用英国庄信万丰公司下属DAVY工艺技术公司的甲醇合成技术，庄信万丰公司的甲醇合成催化剂。 甲醇制烯烃：采用中国科学院大连化物所的甲醇制烯烃（DMTO）技术。反应器和工艺设计单位是中石化洛阳工程公司，DMTO催化剂由正大集团正大能源材料有限公司提供。烯烃分离回收采用美国鲁姆斯公司（Lummus）技术。聚丙烯装置采用美国陶氏化学公司（DOW）的UNIPOLPP技术；聚乙烯装置采用陶氏化学公司Unipol工艺。 （2）上海石化院技术（SMTO） SMTO技术是中石化上海石化研究院开发的甲醇制烯烃技术，SMTO反应系统由流化床反应器和催化剂再生器组成。2005年
9、建立一套12t/年的循环流化床热模试验装置，实现甲醇转化率大于99.8%，乙烯和丙烯选择性大于80%，乙烯、丙烯和C4选择性超过90%。2007年11月，100t/d甲醇制烯烃（SMTO）工业试验装置成功投产运行。2011年10月采用SMTO技术在中原石化建成60万吨/年甲醇制20万吨/年烯烃装置，并投入正常运行，并于2014年1月通过竣工验收。 2013年获得发改委“路条”的中石化贵州项目（投资约200亿元，180万吨甲醇、60万吨烯烃、30万吨聚乙烯和30万吨聚丙烯等）与河南项目（投资170亿元，180万吨甲醇、60万吨烯烃），均采用SMTO技术。 2、煤基甲醇制丙烯(MTP） （1）采用
10、国外技术建设的MTP装置 德国鲁奇公司是世界上最早开发成功MTP技术的公司，该公司还拥有大型甲醇(mega methanol)低压合成技术，大型甲醇技术与MTP技术两者结合，可以建设大型MTP工业装置。当前国内用于生产的煤基甲醇制丙烯都采用该技术。采用GSP气化技术的神华宁煤年产52万吨的MTP项目，总投资约195亿元，于2010年10月投料试车成功，产出合格丙烯产品，目前生产平稳，取得了较好的经济效益。该项目采用德国西门子GSP干煤粉气化工艺，四合一装置采用德国鲁奇公司变换、低温甲醇洗、硫回收、大甲醇合成技术，MTP装置采用德国鲁奇公司MTP技术，聚丙烯装置采用德国ABB公司气相法聚丙烯技术
11、。神华宁煤第二套年产50万吨甲醇制烯烃项目，于2014年8月27日一次性投料试车成功，经试运行，产出纯度99.88%的合格丙烯及牌号为1102K的合格聚丙烯产品。大唐多伦在内蒙古锡盟多伦县建设年产46万吨的MTP项目，2011年6月开车成功，2012年3月进入试生产阶段。该项目以锡林浩特市胜利煤田褐煤为原料，集成Shell干煤粉气化、部分变换、鲁奇低温甲醇洗、鲁奇低压甲醇合成、鲁奇MTP丙烯生产工艺、Spheripol聚丙烯生产工艺等系列技术、最终生产46万吨聚丙烯及其副产品。（2）国内MTP技术情况目前，国内从事MTP技术研发的机构主要有中国石化和清华大学等。中国石化已完成固定床MTP技术的
12、中试研究，正在组织进行以甲醇为原料150万吨/年的SMTP装置工艺包研发，并在扬子石化建设5000吨/年的工业试验装置，该装置于2012年12月成功开车，产出合格丙烯。装置各项技术指标达到设计要求，运行周期超过设计值，且净化水和粗甲醇均可回收利用，同时，获取了大型工业化装置SMTP成套技术开发所需的大量基础数据，促进了SMTP技术实现工业转化步伐，为下一阶段180万吨/年甲醇制丙烯工艺包的设计提供了坚实基础。清华大学联合中国化学工程集团、安徽淮化集团共同开发了流化床甲醇制丙烯(FMTP）技术。2009年12月，在淮南建设了规模为3万吨/年的FMTP中试装置。利用该技术生产以丙烯为目标产物的烯烃
13、产品，丙烯总收率达77%，原料消耗为3吨甲醇/吨丙烯；生产以丙烯为主的烯烃产品，双烯（乙烯+丙烯）总收率达88%，原料消耗为2.62吨甲醇/吨双烯。 3、国内甲醇制烯烃生产情况及市场 随着甲醇制烯烃技术的日益成熟，国内兴起了利用廉价甲醇建设甲醇制烯烃项目的热潮。目前在建或拟建甲醇制烯烃项目大部分位于西部、北方富煤地区或东部沿海消费市场集中、交通运输便利的地区，富煤地区以煤基甲醇制烯烃为主，沿海地区以甲醇制烯烃为主。受煤炭价格较低的影响，煤基甲醇制烯烃成本优势较为明显，利润较以油为原料丰厚。同时中石化和中石油上游扩能速度逐渐减弱，加上各地政府煤化工产业投资支撑，国内煤基甲醇制烯烃产业进而得以迅速
14、发展。国内目前共有神华包头、神华宁煤、大唐多伦、中原石化、宁波富德等装置开车成功，产能达到440万吨/年。中国已投产煤基甲醇制烯烃装置情况业主开车时间产能（万吨/年）烯烃工艺神华包头2010.0860大化所DMTO神华宁煤20101052鲁奇MTO大唐多伦2010.1046鲁奇MTO中原石化2011.1020中石化S-MTO宁波富德20130260大化所DMTO惠生（南京）2013.0930UOP-MTO延长中煤榆能化2014.0660大化所DMTO中煤榆林能化2014.0760大化所DMTO神华宁煤2014.0852鲁奇MTO陕西蒲城清洁能源2015.270-合计510到2015年底，我国煤
15、制烯烃总产能达1450万吨/年。预计2017年底前，我国煤制烯烃总产能将达1950万吨/年。4、煤制烯烃的经济性分析 （1）成本分析2010年，甲醇市场平均价格约 2200元/t左右，相当于73美元/桶石油价格下石脑油裂解烯烃的成本，2010年原油年平均价格为78.8美元/桶，按照目前的石油价格，外购甲醇生产烯烃还具有一定的竞争力。但国际油价并不稳定，如果石油价格下滑较大，则外购甲醇生产烯烃难与石脑油裂解制烯烃进行竞争。但如企业自身拥有煤矿，用自产煤生产甲醇，成本约在8001000元/t左右，则煤制烯烃与石油路线相比具有很大的竞争实力。 （2）投资分析以MTO或DMTO煤制烯烃工艺 建设的万吨级烯烃装置投资约为3.03.5亿元，而石脑油裂解制烯烃（包括新建厂，乙烯、丙烯、丁二 烯全面深加工和公用工程）的万吨级烯烃装置投资约为1.62.0亿元。由此可见，煤制烯烃较石脑油裂解制烯烃的投资大。 （3）综合比较综合比较煤基甲醇制烯烃和石脑油制烯烃的经济性可以看出，煤基甲醇制烯烃的前期一次性投资较大，但生产成本比石脑油制烯烃降低一半左右，特别是对于50万t以上的装置而言，这个成本优势则更为明显。另外石脑油制烯烃工艺路线受石油资源的制约较大，而我国煤炭资源比较丰富，其价格受外部影响也相对较小，因此，煤基甲醇制低碳烯烃在我国的发展仍具备十分
