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1、300万吨甲醇制烯烃(MTO)项目可行性研究报告300万吨甲醇制烯烃(MTO)项目可行性研究报告总论、建厂意义、建厂规模、工艺流程、C4综合利用、企业集成系统方案、厂址选择、经济效益分析、社会效益分析、研究结论与建议。“三井化学杯”第五届大学生 化工设计大赛300万吨MTO项目项目可行性研究报告目录第一章 总论11.1 项目概况11.2 设计依据11.3 项目背景11.3.1 MTO的国内外研究21.3.2 MTO的工业展望41.4 研究结论61.4.1 项目产品及生产规模61.4.2 工艺路线简介61.4.3 建设周期71.4.4 项目投资及资金来源71.4.5 项目结论7第二章 建设规模7
2、2.1规模确定72.1.1 市场需求72.1.2 产品描述82.1.3 原料来源102.1.4 建厂规模122.2产品方案12第三章 MTO技术133.1甲醇制烯烃的基本原理133.2 催化剂的研究173.2.1 催化剂的发展173.2.2 催化剂的使用203.2.3 催化剂的再生233.3 MTO工艺的优点233.4 甲醇制烯烃工艺条件243.4.1 反应温度243.4.2 反应压力243.5 甲醇制烯烃工艺流程及主要设备253.5.1 MTO工艺流程253.5.2 MTO主要设备30第四章 C4的综合利用304.1 C4馏分的利用现状304.1.1 综述304.1.2 工业利用途径314.
3、1.3 C4馏分的分离及化工利用334.2 提高C4资源利用价值374.2.1 加氢精制，作乙烯裂解原料374.2.2 C4烯烃歧化制丙烯384.2.3 C4烃类回炼增产乙烯、丙烯384.2.4 异丁烷氧化法生产环氧丙烷，联产叔丁醇384.2.5 MTBE-烷基化油联合装置394.3 本厂C4情况404.3.1 方案设计404.3.2 C4裂解增产丙烯404.3.3 烯烃歧化制丙烯41第五章 厂址选择425.1 厂区选择基本原则425.2 厂址选定445.2.1 概况445.2.2 选址优势455.2.3 政府政策475.2.4 总结49第六章 组织机构与系统集成方案506.1 组织结构506
4、.2 机构职权516.2.1 股东会516.2.2 董事会516.2.3 监事会526.2.4 总经理526.2.5部门设置536.3 管理机制556.3.1 公司管理策略556.3.2 公司激励策略556.4 企业文化576.5 生产班制586.6 员工培训586.6.1 工人、技术人员和生产管理人员来源586.6.2 人员培训规划586.7 系统集成方案59第七章 经济效益分析617.1 甲醇交易617.1.1 甲醇交易简介617.1.2 中国甲醇交易市场627.1.3 甲醇对本厂建设的意义637.2 乙烯、丙烯交易637.3 经济分析647.3.1 工艺装置及单元装置资产估算647.3.
5、2 成本费用估算657.3.3 公用工程费667.3.4 资金来源及筹措方式707.3.5 盈利分析717.3.6 不确定性分析76第八章 社会效益分析788.1 对能源紧缺的影响788.2 对当地经济发展的影响798.3 对推广科技进步的影响798.4 对当地环境的影响798.4.1 项目对当地环境的影响798.4.2 生产过程对当地环境的影响798.5 对长远发展的影响80第九章 可行性研究结论与建议80常州大学E&P 1第一章 总论1.1 项目概况本项目是为徐州某化工有限公司建设的一套甲醇制烯烃（MTO）工艺，年处理甲醇300万吨。鉴于我国的自然资源条件，减少烃原料化工对石油资源的过度依
6、赖，是我国经济和社会可持续发展所面临的一项重要任务。因此发展以煤、气资源为源头的烃原料生产技术成为我国科技界的一个热点研究领域。在反应器设计时，我们参考了大连化物所的相关数据及文献，通过讨论和修改最终定稿。工艺中产生大量的废水，经处理后作为冷凝水循环使用，基本达到了零排放。在C4的利用上，我们设计了C4裂解增产乙烯和C4歧化制丙烯两套方案，各有优缺点。乙烯、丙烯产品市场需求量大，是重要的化工原料，本项目采用目前较为成熟MTO工艺技术，每年将300万吨甲醇转化为乙烯、丙烯，社会效益与经济效益显著。同时，我们将厂址选在徐州，当地政府为此提供的政策支持可为本项目的顺利开工带来诸多便利。1.2 设计依
7、据1. 2010“三井化学杯”第四届大学生化工设计竞赛指导书；2. 化工工程设计相关准则及规定；3. 化工部规划院编制的化工建设项目可行性研究内容和深度的规定。1.3 项目背景乙烯和丙烯是现代化学工业的基础原料，近年来随着乙烯、丙烯下游产品应用领域的不断扩展，乙烯和丙烯的需求量也在不断增加。现有的低碳烯烃生产技术严重依赖石油资源，其中乙烯大部分来源于石脑油蒸汽裂解，丙烯大部分来自蒸汽裂解制乙烯副产，少部分来自炼油厂流化催化裂化副产， 而以丙烯为目的产物的丙烷脱氢所占比例甚微。但在世界范围内对于石油而言，短期有价格上涨、供应不稳定的问题；长期有资源储藏量有限，石油价格上涨的问题。倘若能在非石油的
8、乙烯、丙烯制取路线取得工业化进展，可以使国家不仅可以避免石油储量有限带来的“石油危机”，而且可以据此有效抑制石油及石油产品价格的快速上涨。因此世界各国开始致力于非石油路线制乙烯和丙烯等低碳烯烃的技术开发，其中以天然气或煤为原料经甲醇制取低碳烯烃的技术逐渐成为研究开发的热点。考虑到我国的能源结构为“多煤，缺油，少气”，所以开发以天然气或煤为原料取代以石油为原料制取低碳烯烃工业化应用方案意义尤为重大，这关系到我国的能源安全问题。1.3.1 MTO的国内外研究美国Mobil提出一种使用ZSM-5催化剂，在列管式反应器中进行甲醇转化制烯烃的工艺流程，并于1984年进行过9个月的中试试验，试验规模为10
9、0桶/d。以碳选择性为基础，乙烯质量收率可达60%，烯烃总质量收率可达80%，大体相当于采用常规石脑油/粗柴油管式炉裂解法收率的2倍，但催化剂的寿命尚不理想。1980年德国BASF 采用沸石催化剂， 在德国路德维希港建立了一套消耗甲醇30 t/ d 的中试装置。其反应温为300450 ，压力为0. 10. 5MPa ，用各种沸石做催化剂，初步试验结果是C2C4 烯烃的质量收率为50 %60 % ，收率低。取得突破性进展的是Norsk Hydro与UOP于1995年6月在挪威合作建设的一套加工粗甲醇能力为0.75 t/ d 的MTO工艺演示装置，装置连续运转了90d ，各系统操作正常、稳定甲醇的
10、转化率接近100，乙烯+丙烯的产率稳定在80%左右，而且乙烯和丙烯的纯度均在99.6 %以上，可直接满足聚合级丙烯和乙烯的要求。在90d运转中催化剂经过450次反应再生循环，其性能仍然非常稳定，反应后通过取样分析，催化剂的强度也满足要求，而且可以改变操作条件可以使m (乙烯)m(丙烯)在0.751.5之间调节。自工业演示装置建立以来，HYDRO公司和UOP公司又合作进行了多项试验工作，包括进料的变化 ，乙烯、丙烯质量比的调整，质量稳定性，工艺放大可靠性等。试验结果表明，工艺流程完善，催化剂性能稳定，初步具备工业放大条件，有良好的工业应用前景。为了降低甲醇原料消耗，在甲醇进料量不变的情况下，增产
11、更多的烯烃。UOP将MTO技术与道达尔的OCP进行组合，OCP 是固定床的C4+ 催化裂解反应，反应产物主要是丙烯，这样大大提高了乙烯与丙烯的收率。P/E比例可以在更大范围内调整。国内在20世纪80年代，中科院大连化物所已开始对MTO工艺的硅铝磷酸盐分子筛的研究，国内其它科研机构石油大学、中石化石科院也进行了多年的MTO 催化剂的研究，得到了与UOP 接近的结果，尤其中科院大连化物所的开发与研究工作进展迅速，在1993 年完成了以ZSM-5 为催化剂，甲醇处理量为1 t/ d 的固定床MTO工艺中试研究，20 世纪90 年代提出了由合成气制二甲醚进而制取烯烃的SDTO 工艺。SDTO 工艺与M
12、TO工艺差别很小，也采用流化床的反应-再生形式，其催化剂同样可以用于MTO工艺。该工艺首先使合成气在固定床反应器中在金属-沸石双功能催化剂的作用下，一步转化制得二甲醚，然后在流化床反应器中以小孔径硅铝磷分子筛催化剂DO123将二甲醚转化为以乙烯为主的低碳烯烃。综上所述，MTO工艺开辟了由煤炭或天然气生产基本有机化工原料的新工艺路线，是最有希望取代传统的以石脑油为原料制取烯烃的路线，也是实现煤化工向石油化工延伸发展的有效途径。1.3.2 MTO的工业展望目前道达尔石化在比利时Feluy 建设的10 吨/ 天的MTO 示范装置（包括OCP（烯烃裂解）单元）已于2009年建成开车。新加坡的欧洲化学公
13、司正在尼日利亚建设1 万吨甲醇/ 天的MTO 装置（包括OCP单元），目前已完成基础设计。采用UOPHydro工艺的20万ta乙烯工业装置已建设成功。目前UOPHydro公司已实现500 kt/ a 乙烯装置的工业设计，并表示可对设计的500 kt/ a 大型乙烯装置做出承诺和保证。此外，Chem Stystems咨询公司还对300 kt/ a MTO 工艺、通用乙烯生产工艺进行了技术经济分析比较，确立MTO 工艺技术的可行性。2008年1月欧洲化学技术公司、新加坡Eurochem技术公司旗下的Viva公司在尼日利亚的Lekki建设330万ta甲醇装置下游配套建设MTO装置。采用UOPHydr
14、o的MTO技术和UOP烯烃裂解工艺技术(OCP)，组成MTOOCP加工技术方案，计划2012年建成投产。Viva甲醇公司表示，尼日利亚1万t/d甲醇生产装置将是世界上最大的甲醇生产装置，甲醇用作MTO装置进料，MTO装置乙烯和丙烯设计生产能力均为40万吨/年，这是UOP/Hrdro 的MTO 工艺在世界上第一次大规模商业化应用。在国内，2004 年大连化物所、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，进行DMTO 成套工业技术开发，建成了世界第一套万吨级（甲醇处理量50 t/d）甲醇制烯烃工业性试验装置。并在2005年l2月成功投料试车，2006年8月23日通过了国
15、家级鉴定。经国家科技成果鉴定，认定此项目自主创新的工业化技术处于国际领先水平。现场考核组专家认为，该工业化试验装置是具有自主知识产权的创新技术，装置运行稳定、安全可靠，技术指标先进，在日处理甲醇50 t的工业化试验装置上实现了近100甲醇转化率，低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)选择性达90以上。通过催化剂工业放大试验和工艺的工业性试验，取得了专用分子筛合成及催化剂制备、工业化DMTO 工艺包设计基础条件、工业化装置开停工和运行控制方案等系列技术成果。2007年，大连化物所同神华集团签订60万吨/年甲醇制取低碳烯烃技术许可合同，这也是世界首套煤制烯烃技术许可合同。它主要以煤为原料，通过煤气化生产甲醇、甲醇转化制烯烃、烯烃聚合工艺路线生产聚乙烯和聚丙烯。总体工程包括180万吨/年煤
