分析甲醇制汽油項目可行

1、 甲醇制汽油項目可行分析1 項目概述甲醇既是重要的化工產(chǎn)品及化工原料，又是未來的清潔能源之一。作為化工的關(guān)鍵產(chǎn)品，甲醇是由天然氣或煤炭生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品或合成燃料的最佳途徑，其重要性不言而喻。在世界基礎(chǔ)有機化工原料中，甲醇消費量僅次于乙烯、丙烯和苯而居第四位。目前主要的下游產(chǎn)品有甲基叔丁基醚（MTBE）、甲醛、醋酸、甲酸甲酯（MF）、甲胺、碳酸二甲酯（DMC）、丙烯酸甲酯、二甲醚（DME）等。同時甲醇在許多其他的領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景如：1）可作為清潔燃料代替汽油或作為汽油摻混使用；2）甲醇燃料電池即將投入商業(yè)化運行；3）甲醇在變壓吸附制氫中作為裂解原料得到初步應(yīng)用；4）甲醇制取微生物蛋白；5

2、）甲醇制汽油及甲醇制烯烴；6）甲醇芳構(gòu)化制芳烴等。甲醇酯制汽油是基于世界甲醇燃料發(fā)展的基礎(chǔ)上開始推出的一個新的燃料工業(yè)工藝，甲醇雖然能直接摻和到汽油中作為甲醇汽油燃料，但把它直接轉(zhuǎn)化成汽油要比摻和到汽油中使用具有更好的經(jīng)濟效益價值。且由于世界煤炭儲存量遠比石油和天然氣多，再加上世界上的石油越來越短缺。因此，從煤出發(fā)制合成氣、甲醇，再由甲醇制汽油的研究在國外越來越多，試驗規(guī)模越來越大。時至今日，甲醇制汽油工藝發(fā)展速度越來越快，技術(shù)越來越成熟，投入工業(yè)化生產(chǎn)的裝置也越來越多，項目市場前景看好。2 甲醇制汽油工藝 目前，世界上利用甲醇制汽油的工藝主要有：?？松?美孚甲醇制汽油工藝（MTG）、費托合成

3、工藝（FT）、托普索一體化汽油合成工藝（TIGAS）、國內(nèi)一步法甲醇轉(zhuǎn)化制汽油技術(shù)工藝。其中以?？松?美孚甲醇制汽油工藝（MTG）技術(shù)最成熟，世界范圍內(nèi)工業(yè)化應(yīng)用最多。2.1 埃克森-美孚甲醇制汽油（MTG）工藝2.1.1 工藝簡述 MTG工藝是指以甲醇為原料，在一定溫度、空速和壓力下，通過特定的催化劑的脫水、低聚和異構(gòu)等作用轉(zhuǎn)化為C11以下的烴類油。MTG工藝是由mobil公司開發(fā)的甲醇于ZSM-5催化劑轉(zhuǎn)化成芳烴的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，mobil法甲醇制汽油工藝首次發(fā)表于1976年，首先是以煤和天然氣為原料生產(chǎn)合成氣，再以合成氣制甲醇，最后將粗甲醇轉(zhuǎn)化為高辛烷值汽油。 反應(yīng)工藝有固定床、流化床

4、和多管式反應(yīng)器三種工藝，工藝流程簡圖如下： MTG工藝工藝流程簡圖-1（1）固定床工藝 工藝流程介紹 原料甲醇經(jīng)預(yù)熱器、蒸發(fā)器和過熱器后，進入脫水反應(yīng)器，在Cu/Al2O3催化劑上甲醇脫水生成二甲醚。從脫水反應(yīng)器出來的未反應(yīng)的甲醇、二甲醚、水合來自汽油分離塔的的壓縮循環(huán)氣混合后，進入轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，通過ZSM-5催化劑轉(zhuǎn)化為烴。出轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的氣體，一部分預(yù)熱原料甲醇，一部分與原料氣換熱，然后去汽油分離塔，分離出液態(tài)烴、氣態(tài)烴和水。循環(huán)氣與脫出反應(yīng)氣的氣體比是9，控制溫度可增加汽油收率。固定床工藝流程圖如下：固定床工藝流程圖-2 產(chǎn)品組成 該工藝產(chǎn)品特點是生成物C1和C2極少，同時副產(chǎn)少量的C3和C

5、4，80%左右的是C5+。每噸甲醇可產(chǎn)碳氫化合物438kg（100%轉(zhuǎn)化率），其中燃料氣組成占1.4%，液化氣占18.6%，汽油組成占80%，辛烷值（研究法）可達93以上。（2）流化床工藝 工藝流程特點 該工藝是從固定床工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，原料甲醇和水按一定的比例配料并進行汽化，過熱后進入流化床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器頂部出來的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)除去夾帶的催化劑后進行冷卻，分離為水、穩(wěn)定的汽油和輕組分。流化床中反應(yīng)為急劇的放熱反應(yīng)，采用外部冷卻器移走了部分熱量。流化床工藝流程圖如下： 流化床工藝流程圖-3 產(chǎn)品組成 該工藝每噸甲醇可產(chǎn)碳氫化合物438kg（100%轉(zhuǎn)化率），其中燃料氣組成占5.6%，液

6、化氣占34.6%，汽油組成為60%（其中烷烴占56%，烯烴占7%，芳烴占33%），辛烷值（研究法）可達97以上。（3）多管式反應(yīng)器工藝 工藝流程 原料甲醇和循環(huán)氣與反應(yīng)器出來的氣體進行熱交換，將溫度調(diào)整到所需要的反應(yīng)溫度。氣體和甲醇的混合物從上部進入多管式反應(yīng)器，與管內(nèi)的催化劑接觸轉(zhuǎn)化為烴，反應(yīng)熱由多管式反應(yīng)器殼層循環(huán)的熔融鹽帶入蒸汽發(fā)生器中，產(chǎn)生高壓蒸汽，從多管反應(yīng)器出來的生成物通過熱交換冷卻至常溫，液態(tài)烴、水合循環(huán)氣分離后，循環(huán)氣由壓縮機循環(huán)回轉(zhuǎn)化工序。從分離器出來的烴進入穩(wěn)定塔，在塔上部將C4以下的烴和惰性組分分離，塔底產(chǎn)物為C4以上的烴。將C4以上的組分送入甲醇合成裝置作為工藝氣或燃氣

7、。工藝流程圖如下：多管式反應(yīng)器工藝流程圖-4 產(chǎn)品組成 該工藝每噸甲醇原料可產(chǎn)碳氫化合物438kg（100%轉(zhuǎn)化率），其中燃料氣組成占2.3%，液化氣占16.2%，汽油組成為81.5%（其中烷烴環(huán)烷烴占57.7%，烯烴占10.4%，芳烴占31.9%），辛烷值（研究法）可達93以上。2.2 費托合成工藝（FT） 費托合成工藝是煤間接液化工藝之一，它以合成氣（CO和H2）為原料在催化劑（主要是鐵系）和適當(dāng)反應(yīng)條件下合成以石蠟基為主的液體燃料工藝過程。 FT合成工藝主要包括煤氣化、氣體凈化、變換和重組、合成和產(chǎn)品精制等過程，合成氣中的氫氣和一氧化碳的摩爾比要求在2-2.5,。反應(yīng)器采用固定床和流化床

8、兩種形式，如以生產(chǎn)柴油為主，宜選用固定床工藝，如以生產(chǎn)汽油為主，宜選用流化床工藝。2.3 托普索一體化汽油合成技術(shù)（TIGAS） 托普索一體化汽油合成技術(shù)（TIGAS）早在80年代初期就已經(jīng)開發(fā)，與“美孚”開發(fā)的傳統(tǒng)甲醇制汽油工藝不同，TIGAS工藝的工業(yè)應(yīng)用被驗證可延伸至上游實現(xiàn)一步法，即直接在單條回路中將合成氣轉(zhuǎn)化為汽油，不需要對甲醇冷凝和后續(xù)再沸。 TIGAS工藝主要包括兩步：聯(lián)合甲醇/二甲醚合成和汽油合成，甲醇/二甲醚合成和汽油合成發(fā)生在單條回路，其中有兩個循環(huán)點：一條在上游甲醇/二甲醚合成（以達到合成氣的高轉(zhuǎn)化率），另一條在甲醇/二甲醚和汽油合成之間（以控制放熱），對于H2/CO比更

9、少的煤基合成氣，內(nèi)部CO2系統(tǒng)也包括其中。工藝流程圖如下所示：TIGAS工藝流程圖-52.4 國內(nèi)一步法甲醇轉(zhuǎn)化制汽油工藝2006年中科院山西煤化所開發(fā)的以MTG工藝為基礎(chǔ)優(yōu)化發(fā)展的一步法MTG工藝，已在其能源化工中試基地完成中試，于2009年已取得國家發(fā)明專利，一步法甲醇制汽油新工藝與國外MTG工藝的區(qū)別是：以粗甲醇為原料一步制取汽油，省略了甲醇轉(zhuǎn)化制二甲醚的步驟，可大大節(jié)省甲醇精餾裝置和甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚的運行費用。此外，該工藝選用了中科院煤化所的ZSM5分子篩催化劑，與購買國外同類型催化劑相比可節(jié)省費用。一步法甲醇轉(zhuǎn)化制汽油工藝流程簡單，設(shè)備投資小，產(chǎn)品質(zhì)量高。該工藝生產(chǎn)的汽油具有低烯烴、

10、低苯、無硫等特點，簡單加工可以直接使用，也可作為優(yōu)質(zhì)汽油組分進行高清潔汽油（國III標(biāo)準(zhǔn)）的調(diào)和。2.5 甲醇制汽油各工藝比較2.5.1 原料 埃克森-美孚甲醇制汽油工藝（MTG）和國內(nèi)一步法甲醇轉(zhuǎn)化制汽油工藝可以以粗甲醇（純度不高）為原料，費托合成工藝（FT）和托普索一體化汽油合成工藝（TIGAS）則是以合成氣（CO和H2）為裝置開始進料。2.5.2 工藝特點 ?？松?美孚甲醇制汽油工藝（MTG）、費托合成工藝（FT）和托普索一體化汽油合成工藝（TIGAS）甲醇轉(zhuǎn)化為汽油主要采用兩步法（甲醇-二甲醚-汽油）工藝過程，流程長，設(shè)備多；國內(nèi)一步法甲醇轉(zhuǎn)化制汽油工藝甲醇轉(zhuǎn)化為汽油主要采用一步法（甲

11、醇-汽油）工藝過程，流程簡單，設(shè)備少。2.5.3 產(chǎn)品方案 ?？松?美孚甲醇制汽油工藝（MTG）和一步法甲醇轉(zhuǎn)化制汽油工藝（MTG改進工藝）主要是以生產(chǎn)汽油為目的產(chǎn)品工藝，且產(chǎn)品汽油具有收率高（可達80%以上），烯烴含量低（30%），芳烴含量較低（40%），辛烷值高（93-97），無硫（原料中不含硫）等特點，即可直接作合格產(chǎn)品銷售，又可作優(yōu)質(zhì)調(diào)和組分調(diào)和國標(biāo)汽油。費托合成工藝（FT）是以生產(chǎn)汽油或柴油為目的產(chǎn)品工藝，以生產(chǎn)汽油為目的產(chǎn)品工藝石蠟含量較高。2.6 國內(nèi)外甲醇制汽油項目簡介 國際上第一套甲醇制汽油裝置始建于新西蘭，采用?？松?美孚MTG工藝；國內(nèi)第一套甲醇制汽油裝置是云南煤化集團解

12、化公司的3.5千噸/年甲醇制汽油裝置，采用的是中科院山西煤化所基于MTG工藝自主研發(fā)的一步法甲醇轉(zhuǎn)化制汽油工藝，該裝置為中試裝置；國內(nèi)第一套采用引進工藝的是山西晉城無煙煤礦公司的10萬噸/年甲醇制汽油裝置，采用的是?？松?美孚MTG工藝。國內(nèi)外主要已建及待建裝置見下圖： 國內(nèi)外主要已建及待建裝置一覽表-6序號建設(shè)時間建設(shè)單位加工量所選工藝備注國際裝置建設(shè)情況11985年新西蘭政府73萬噸/年?？松?美孚MTG工藝世界首套，運行10年后停運22008年美國DKRW先進燃料公司65萬噸/年?？松?美孚MTG工藝美國第一套32011年Consol能源公司及SES合資公司280萬噸/年?？松?美孚MT

13、G工藝建設(shè)中，2011年投產(chǎn)國內(nèi)裝置建設(shè)情況12007年云南煤化集團解化公司3.5千噸/年國內(nèi)一步法甲醇轉(zhuǎn)化制汽油工藝中試示范裝置22009山西晉城無煙煤礦公司10萬噸/年?？松?美孚MTG工藝煤制油成套裝置，其中甲醇制汽油采用MTG工藝32010年晉煤集團天溪煤制油分公司10萬噸/年埃克森-美孚MTG工藝煤制油成套裝置，其中甲醇制汽油采用MTG工藝42011年鄂爾多斯市蒙華能源有限公司50萬噸/年埃克森-美孚MTG工藝煤制油成套裝置，其中甲醇制汽油采用MTG工藝52015年華亭縣10萬噸/年埃克森-美孚MTG工藝項目招標(biāo)3 甲醇制汽油項目建設(shè)3.1 項目概述建議擬建10萬噸/年甲醇制汽油裝置

14、，原料為甲醇和水，產(chǎn)品主要有汽油、液化氣和干氣。甲醇可在市場上購買，產(chǎn)品汽油可直接作93#汽油出售或作為汽油調(diào)和的優(yōu)質(zhì)調(diào)和組分；液化氣主要含烷烴，可作民用氣銷售；干氣可作裝置燃料氣燒掉。本項目預(yù)計總投資約為2億元，年利潤可達4200萬元。3.2 工藝路線選擇由于國內(nèi)外已建或待建甲醇制汽油裝置基本都是采用?？松?美孚甲醇制汽油（MTG）工藝，雖然國內(nèi)中科院山西煤化所研發(fā)的基于MTG工藝改進的一步法甲醇轉(zhuǎn)化制汽油工藝較傳統(tǒng)MTG工藝有諸多優(yōu)勢且有中試裝置，但沒有成功大型工業(yè)化裝置運用實例，因此不建議采用。MTG工藝又分為三種床層工藝即固定床、移動床和多管式反應(yīng)器工藝，移動床反應(yīng)器工藝汽油收率較低只

15、有60%，固定床和多管式反應(yīng)器工藝汽油收率都能達到80%以上，其它副產(chǎn)物如液化氣和干氣收率也相差不大，但就實際生產(chǎn)操作經(jīng)驗來看，國內(nèi)在固定床反應(yīng)器上的實際操作經(jīng)驗遠大于多管式反應(yīng)器。綜上所述，本項目工藝路線可引進?？松?美孚甲醇制汽油（MTG）固定床工藝。3.3 工藝流程原料甲醇經(jīng)預(yù)熱器、蒸發(fā)器和過熱器后，進入脫水反應(yīng)器，在Cu/Al2O3催化劑上甲醇脫水生成二甲醚。從脫水反應(yīng)器出來的未反應(yīng)的甲醇、二甲醚、水合來自汽油分離塔的的壓縮循環(huán)氣混合后，進入轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，通過ZSM-5催化劑轉(zhuǎn)化為烴。出轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的氣體，一部分預(yù)熱原料甲醇，一部分與原料氣換熱，然后去汽油分離塔，分離出液態(tài)烴、氣態(tài)烴和水。

16、循環(huán)氣與脫出反應(yīng)氣的氣體比是9，控制溫度可增加汽油收率。項目工藝流程圖如下： 項目工藝流程圖-73.4 物料平衡 本項目原料為甲醇和水，產(chǎn)品有汽油、液化氣、干氣和水（蒸汽），物料平衡如下表所示：甲醇制汽油裝置物料平衡表-8名稱進料量 x104噸/年名稱產(chǎn)量 x104噸/年原料甲醇30產(chǎn)品汽油10.5水6.15液化氣2.441干氣0.184水（蒸汽）23.025合計36.15合計36.153.5 經(jīng)濟效益分析3.5.1 項目投資情況本項目預(yù)計總投資20000萬元，其中建設(shè)投資16000萬元，建設(shè)期利息800萬元，流動資金3200萬元。項目總投資估算匯總表（104元）-9序號費用名稱估算值占總投資

17、備 注比例%建設(shè)項目總投資20000100一建設(shè)投資160000.81固定資產(chǎn)費用144000.722無形資產(chǎn)費用6000.033其他資產(chǎn)費用1000.0054預(yù)備費9000.045二建設(shè)期利息8000.04三流動資金32000.163.5.2 項目產(chǎn)值估算 項目產(chǎn)品以2011年5月市場報價為準(zhǔn)，項目總產(chǎn)值見下表：項目產(chǎn)品產(chǎn)值表-10序號產(chǎn)品和副產(chǎn)品名稱產(chǎn)量（萬噸/年）單價（元）產(chǎn)值（萬元）1汽油10.59000945002液化氣2.441650015866.53干氣0（蒸汽）23.025501151.25合計36.15112437.753.5.3 成本估算 項目成本

18、估算見下表所示： 項目生產(chǎn)成本估算表-11序號項 目單位年耗量 萬噸/年單價生產(chǎn)成本萬元備注生產(chǎn)負荷100%1原材料及輔助材料甲醇30.00 290087000.00 水6.15 5.00 30.75 催化劑（Cu/Al2O3）0.02 20000400.00 催化劑（ZSM-5）0.02 3000006000.00 合計93430.75 2燃料和動力循環(huán)水x104t2500.00 0.20 500.00 新鮮水x104t20.00 1.75 35.00 蒸汽（0.4MPaG）x104t24.00 220.00 5280.00 壓縮空氣x104t34.00 0.30 10.20 儀表空氣x104Nm390.00 0.30 27.00 氮氣x104Nm334.00 0.56 19.04 電x104kwh420.00 0.56 235.20 燃料氣x104t0.30 5000 1500.00 合計7606.44 3生產(chǎn)工人工資和福利費680.00 4制造費用4.1折舊費1440.00 4.2修理費408.00 4.3其他制造費用600.00 合計2448.00