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1、目录1.项目背景及建设意义21.1 项目背景21.2 建设意义22.需求预测及拟建经济22.1项目拟建22.2 产品方案22.3主要物料规格及消耗23.厂址的选择及厂区的规划23.1厂址概况23.2厂址选择23.3 厂址布置24.主要的工艺及设备的选型24.1 工艺路线的确定24.1.1生产规模24.1.2原料及产品24.1.3工艺路线的比较24.1.3.1 ExxonMobil的MTO工艺24.1.3.2 UOP/Hydro公司的MTO工艺24.1.3.3 大连化物所的DMTO工艺24.1.3.4上海化工研究院的SMTO工艺24.1.3.5鲁奇（Lurgi）公司的MTP工艺24.1.3.6
2、结论24.2 工艺流程24.2.1流程简述24.2.2 工艺流程描述24.2.3 反应工段24.2.4 分离工段24.3 设备计算与选型24.3.1反应器的设计24.3.1.1反应器操作条件24.3.1.2催化剂的装填量24.3.1.3反应器的直径24.3.2 设备选型24.3.2.1塔板的选择24.3.2.2塔整体结构设计25. 项目经济效益评价21.项目背景及建设意义1.1 项目背景（1）乙烯是现代化工的基础，而我国的乙烯需求逐年增大，且增速快，到2016年需求量高达3700万吨。（2）低碳烯烃市场广阔，需求量大，但长期以来国内自给率只有50%左右，需要进口大量的石油作为原料用于制取低碳烯
3、烃。（3）中国的甲醇生产能力快速增长，市场出现过剩局面，需要产业转化。1.2 建设意义近十年来，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,面临着越来越严重的短缺局面。中国当前能源矿产结构特点是多煤、少气、缺油。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，加快了该工艺的工业应用，实现乙烯生产原料多元化，目前我国石脑油和轻柴油等原料资源短缺，如果还是以它们作为低碳烯烃生产唯一原料来源，来满足我国每年对低碳烯烃的增产需
4、求显然不行，必须找到一种新的方法。如果在我国煤炭资源丰富的地区，加快MTO工艺的工业发展，实现以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃生产原料多元化，不失是解决我国石油资源紧张，促进我国低碳烯烃工业快速发展的最有效途径，也有利于实现我国内地产煤大省实现煤炭资源优势转化。煤制烯烃将大大降低对传统方式生产烯烃的需求，等同于提高了单位原油的汽柴油产量，在确保中国能源安全方面具有更为积极的意义。乙丙烯项目的建设对于促进下游产品发展，活跃市场、繁荣经济、提供社会就业机会等方面，都会起到十分重要的作用。2.需求预测及拟建经济2.1项目拟建本项目为武汉一煤化公司新建一MTO（甲醇制烯烃）分厂。该煤化公司年产140万吨甲
5、醇，将30万吨甲醇用于生产烯烃。以焦炉气制得的甲醇为原料，经Co-SAPO-34催化合成，再经分离、提纯后得到8万吨的乙烯（体积分数99.95%）、2.7万吨的丙烯（体积分数99.2%），并副产1499吨的乙基叔丁基醚（质量分数97%）。全过程无三废产生，绿色环保。本项目注册资金为32064.389万元人民币，由总公司注入部分自有资金，并通过武汉市政府向银行贷款筹措资金16000万元人民币。项目建设进度在考虑建设过程中的各环节时间安排情况和干扰因素的影响，建设期为2年，投资回收期3年。2.2 产品方案本厂产品主要是优等品乙烯、一等品丙烯，及由副产物C4利用得到的乙基叔丁基醚。具体产品方案如表2
6、.1所示。表2.1 产品方案产品名称本厂规格（体积分数）产量（吨/年）单价（元/吨）乙烯99.95%800007500丙烯99.2%2700010950乙基叔丁基醚97%1499360002.3主要物料规格及消耗表2.2 主要物料规格及消耗序号原料规格数量1甲醇一等品30万吨/年2催化剂Co-SAPO-34工业级293吨/年3单乙醇胺工业级87.4吨/年4乙醇工业级1152吨/年5催化剂树脂工业级91.1吨/年3.厂址的选择及厂区的规划3.1厂址概况长江工业园区位于湖北省武汉市，是湖北省重点发展区域之一。长江工业园区规划开发面积161.06平方公里，集产业物流、产业发展、行政商住三大功能于一体
7、。长江工业园区拥有得天独厚的区位优势，交通网络四通八达，地理位置优越。目前长江工业园区已经形成了石油化工、机械制造、汽车零部件、生物制药、基础建材、粮食深加工、食品加工等工业体系。3.2厂址选择厂址选择在长江工业园区，它是湖北省重点发展区域之一。长江工业园区煤炭资源丰富，拥有得天独厚的区位优势，交通网络四通八达，地理位置优越，拥有大量未开发的土地资源，有利于发展煤化工产业。工业区内已有煤化工综合企业，基础设施健全。3.3 厂址布置全厂总平面布置分为生产区、储运区、辅助生产区及办公生活区，总占地面积161.06平方公里。全厂俯视图如图3.1所示：图3.1 全厂俯视图4.主要的工艺及设备的选型4.
8、1 工艺路线的确定本节介绍了煤基甲醇制取低碳烯烃及C4利用的具体情况，通过比较不同的方法来确定本厂的工艺路线，并简要阐述了本厂工艺流程及特点。4.1.1生产规模本设计为某一煤化公司拟建一套年处理30万吨煤基甲醇制取低碳烯烃（MTO）生产装置，年产8万吨聚合级乙烯，联产2.7万吨丙烯，另合成乙基叔丁基醚1499吨。4.1.2原料及产品本设计采用甲醇为原料制取乙烯和少部分丙烯，副产丁烯。乙烯和丙烯作为产品直接销售，而副产物C4则可作为原料与乙醇进一步合成乙基叔丁基醚（ETBE）产品。甲醇（Methanol）在常温常压下为无色澄清易挥发液体，微有乙醇样气味，能与多种化合物形成共沸混合物。能与水、乙醇
9、、乙醚、苯、酮类和其他有机溶剂混溶。溶解性能优于乙醇，能溶解多种无机盐类，相对密度0.7915，熔点-97.8，沸点64.7，折光率1.3292，闪点12。易燃，蒸气能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.0%36.5%(体积)。有毒，一般误饮15ml可致眼睛失明，致死量为100-200ml。乙烯（Ethylene），分子式C2H4，结构式CH2=CH2，相对分子质量28.05。无色可燃性气体。熔点-169.4，沸点-103.7，液体密度0.5699g/cm3，闪点-66.9。溶于醇和醚，难溶于水。具有烃类特有的臭味，属低毒类气体。乙烯与空气混合形成爆炸性气体，爆炸极限3.1%-32.0%。丙烯
10、(Popylene)，分子式C3H6，结构式CH3-CH =CH2，相对分子质量42.081。无色气体。熔点-185.2，沸点-47.8。液体相对密度d420=0.5139。溶于水和醇。丙烯与空气混合，可形成爆炸性气体，爆炸极限为2.0% -11.1%。高浓度时对人有麻醉性。丁烯（Butylene），分子式C4H8，有四种异构体：正丁烯包括1-丁烯（CH3CH2CH=CH2）和2-丁烯（CH3CH=CHCH3），异丁烯（CH3C(CH3)=CH2）；有顺式和反式。丁烯各异构体的理化性质基本相似，常态下均为无色气体，不溶于水，溶于有机溶剂。易燃、易爆。正丁烯有微弱芳香气味。分子量56.1，密度0
11、.5951g/cm3(20/4)。异丁烯有不愉快臭味。爆炸极限为1.8%-9.6%，沸点-6.90。丁烯各异构体毒性相似，均属低毒类。乙基叔丁基醚（Ethyl Tertiary Butyl Ether，简称ETBE），分子式C6H14O，结构式C2H5OC(CH3)3，相对分子质量为102.18。无色透明液体。水中溶解度1.2g/100ml(20)，密度0.75g/cm3，熔点-94，沸点70，折光率(n20D)1.3750，闪点-19。ETBE 是一种性能优良的高辛烷值汽油调和组分，是美国法定的汽油改良剂（包括甲基叔丁基醚、乙醇和乙基叔丁基醚）的一种。4.1.3工艺路线的比较用以甲醇为代表的
12、含氧有机物为原料制取以乙烯和丙烯为主的低碳烯烃的典型工艺有ExxonMobil MTO工艺、美国UOP 公司和挪威Norsk Hydro公司（以下简称UOP/Hydro公司）合作开发的MTO工艺、大连化学物理研究所的DMTO工艺、上海化工研究院的SMTO工艺以及鲁奇（Lurgi）公司的MTP工艺等。这些工艺的原料基本相同，只是催化剂各具特色，目的产品有所不同。4.1.3.1 ExxonMobil的MTO工艺MTO反应器的高效化是MTO工业放大过程中的重点和难点，UOP/Hydro的MTO工艺及大连化物所的DMTO工艺都采用的是床层式流化床反应器，如果具有高活性、短接触时间的MTO催化剂，则可以
13、借鉴流化催化裂化（FCC）工艺经验，将MTO反应器向提升管发展。ExxonMobil公司在这方面做了很多工作，1980年提出外换热式密相流化床反应器，2000年后相继提出单提升管式反应器、双提升管式反应器和多提升管式反应器。但提升管反应器用于MTO反应，会遇到很多问题，如提升管轴向温升难以控制，可能需要液体甲醇进料，要求催化剂强度高、活性高、停留时间短，存在气固滑落系数的问题，积炭的控制较难等。1999年，ExxonMobil公司在其Baytown研究中心建设了一套60 吨/天的MTO试验装置，该装置是一套全流程的MTO系统，包括深冷分离系统和聚烯烃系统。该装置于2004年建成，其规模是UOP
14、/Hydro MTO中试装置的80倍，与UOP/Hydro MTO中试装置一样采用流化床反应-再生系统，催化剂采用SAPO-34分子筛，产品乙烯和丙烯碳基选择性达到80%，乙烯与丙烯比例约为1。同时，MTO试验装置配套烯烃转化成汽油和馏分油MOGD(MObil Olefin to Gasoline/distillates)工艺，可将MTO产品中的聚合级低碳烯烃转化为汽油和馏分油。据文献报道，通过MTO与MOGD工艺的集成，60 吨/天甲醇进料规模的试验装置每天可生产约24吨的富含烯烃汽油，NOx 二排放量仅为石脑油裂解工艺的49%，CO2排放量仅为石脑油裂解工艺的53%。4.1.3.2 UOP
15、/Hydro公司的MTO工艺美国环球油品公司(UOP)和挪威海德鲁(Hydro)公司开发UOP/HydroMTO 工艺。该工艺对原料甲醇的适用范围较大，可以使用粗甲醇(浓度80%-82%)、燃料级甲醇(浓度95%)和AA级甲醇(浓度99%)。工艺采用流化床反应器和再生器设计。其反应温度由回收热量的蒸汽发生系统来控制，失活的催化剂被送到流化床再生器中用空气烧除积碳再生，并通过发生蒸汽将热量移除，然后返回流化床反应器继续反应。由于流化床条件和混合均匀催化剂的共同作用，反应器几乎是等温的。未凝气体压缩后进入碱洗塔，以脱除CO2，之后进入干燥器中脱水后进入后续分离工段。由于反应物富含烯烃，只含少量的甲烷，故流程选择前脱乙烷塔，而省去前脱甲烷塔，节省了投资和制冷能耗。当MTO以最大量生产乙烯时，乙烯、丙烯和丁烯的收率分别为46%、30%、9%，其余副产物为15%。1995年，UOP/Hydro公司在挪威建成一套甲醇加工能力0.75t/d 的示范装置，连续平稳运转90多天，甲醇转化率接近100%，乙烯和丙烯的碳基质量收率达到
