煤制烯烴研究報(bào)告

1、煤制烯烴工藝研究報(bào)告一、煤制烯烴簡介制備丙烯的傳統(tǒng)方法是采用輕油（石腦油、輕柴油）裂解工藝，但石油儲(chǔ)量有限，所以世界各國開始致力于非石油路線制乙烯和丙烯類低碳烯烴的開發(fā)。其中，以煤或天然氣為原料制甲醇，再由甲醇制低碳烯烴的工藝受到重視。煤制烯烴主要指乙烯、丙烯及其聚合物。聚乙烯主要應(yīng)用于粘合劑、農(nóng)膜、電線和電纜、包裝（食品軟包裝、拉伸膜、收縮膜、垃圾袋、手提袋、重型包裝袋、擠出涂覆）、聚合物加工（旋轉(zhuǎn)成型、注射成型、吹塑成型）等行業(yè)。丙烯是僅次于乙烯的一種重要有機(jī)石油化工基本原料，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、丙烯腈、環(huán)氧丙烷、丙二醇、環(huán)氧氯丙烷、合成甘油、丙烯酸以及異丙醇等。煤

2、制烯烴簡單來說可分為煤制甲醇、甲醇制烯烴這兩個(gè)過程。主要有四個(gè)步驟：首先通過煤氣化制合成氣，然后將合成氣凈化，接著將凈化合成氣制成甲醇，甲醇在催化劑的作用下脫水生成二甲醚（DME，）形成甲醇、二甲醚和水的平衡混合物，然后轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，烯烴經(jīng)過聚合反應(yīng)生產(chǎn)聚烯烴。目前，國際上有幾種領(lǐng)先的甲醇制烯煌工藝，如美國UO心司與挪威海德魯（Lydro）公司的甲醇制烯炫工藝（MTO）、德國魯奇（Lurgi）公司的甲醇制丙烯工藝（MTP）、美國AtoFina與UO心司的烯炫裂解工藝等，其中Lurgi公司的MTPX藝已經(jīng)在國內(nèi)的生產(chǎn)裝置上應(yīng)用，在2010年最先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。二、國外煤制烯烴技術(shù)MT耀國際上對(duì)甲醇

3、制烯炫的統(tǒng)一叫法。最早提出煤基甲醇制烯烴工藝的是美孚石油公司（Mobil），隨后巴斯夫公司（BASF）、?？松凸荆‥xxon）、環(huán)球石油公司（UOP及海德魯公司（Hydro）等相繼投入開發(fā)，在很大程度上推進(jìn)了MTO勺工業(yè)化。1995年，UOP與挪威NorskHydro公司合作建成一套甲醇加工能力0.75噸/天的示范裝置，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)90天，甲醇轉(zhuǎn)化率接近100%乙烯和丙烯的碳基質(zhì)量收率達(dá)到80%1998年建成投產(chǎn)采用UOP/Hydro工藝的20萬噸/年乙烯工業(yè)裝置，截止2006年已實(shí)現(xiàn)50萬噸/年乙烯裝置的工業(yè)設(shè)計(jì)，并表示可對(duì)設(shè)計(jì)的50萬噸/年大型乙烯裝置做出承諾和保證。UOP/Hydro的

4、MTOX藝可以在比較寬的范圍內(nèi)調(diào)整反應(yīng)產(chǎn)物中C2與C3;烯凝的產(chǎn)出比，可根據(jù)市場(chǎng)需求生產(chǎn)適銷對(duì)路的產(chǎn)品，以獲取最大的收益?；萆暇┣鍧嵞茉垂煞萦邢薰炯状贾葡╈叛b置采用環(huán)球油品公司（UOP的甲醇制烯炫（MTO）/烯炫裂化（OCP技術(shù)，是全球首套采用霍尼韋爾先進(jìn)技術(shù)（Honeywell）的裝置，與傳統(tǒng)工藝相比，該項(xiàng)工藝被驗(yàn)證擁有高收率和低副產(chǎn)品形成的優(yōu)點(diǎn)。UOP/Hydr。公司的甲醇制烯姓：（MTQ工藝流程示意圖該項(xiàng)目于2013年9月下旬開車成功，產(chǎn)出合格產(chǎn)品，乙烯、丙烯全部達(dá)到并超過聚合級(jí)產(chǎn)品要求。另外，久泰能源年產(chǎn)60萬噸甲醇制烯炫項(xiàng)目、江蘇斯?fàn)柊钍邢薰灸戤a(chǎn)83萬噸甲醇制烯炫項(xiàng)目都

5、采用霍尼韋爾技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)。三、國內(nèi)煤制烯烴情況1、煤基甲醇制烯烴（MTO）（1）中科院大連化物技術(shù)（DMTO）DMT星大連化物所的甲醇制烯炫專利技術(shù)。2005年由中科院大連化物所、陜西新興煤化工科技發(fā)展有限責(zé)任公司和中國石化集團(tuán)洛陽石化工程公司合作在陜西建設(shè)了生產(chǎn)規(guī)模以原料甲醇計(jì)為15000噸/年的DMTOE業(yè)化試驗(yàn)裝置。該裝置于2006年2月一次投料試車成功，實(shí)現(xiàn)了近100%甲醇轉(zhuǎn)化率、低碳烯烴（乙烯、丙烯、丁烯）選擇性達(dá)90%U上的結(jié)果。止匕外，陜西煤化集團(tuán)目前正采用DMTO-技術(shù)在陜西蒲城建設(shè)70萬噸/年的煤制烯烴項(xiàng)目。DMT微術(shù)應(yīng)用情況寧波禾元化學(xué)有限公司投資約60億元，通過外購甲

6、醇，采用DMTO工藝技術(shù)建設(shè)的180萬噸/年甲醇制烯烴裝置（含烯烴分離）、40萬噸/年聚丙烯裝置、50萬噸/年乙二醇裝置，于2013年1月投料試車成功，并生產(chǎn)出合格烯烴（乙烯、丙烯）。神華集團(tuán)采用DMT孩術(shù)，投資170億，于2010年5月在內(nèi)蒙古包頭建成180萬噸/年甲醇、60萬噸/年甲醇制烯烴項(xiàng)目，是世界首套百萬噸級(jí)煤基甲醇制烯烴大型工業(yè)化示范裝置。自2011年1月正式投入商業(yè)運(yùn)營以來，在產(chǎn)品方向、工藝路線、技術(shù)可靠性、工程放大、技術(shù)裝備、水資源、環(huán)境影響、經(jīng)濟(jì)可行性、運(yùn)營管理等方面形成了一系列具有示范及推廣意義的工程化技術(shù)，并攻克了世界首套煤制低碳烯烴工藝技術(shù)工程化及實(shí)現(xiàn)長周期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)等世

7、界性難題，甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.95%以上，烯烴（乙烯+丙烯）選擇性達(dá)78%以上。神華集團(tuán)煤制烯姓工藝流程圖神華包頭煤基甲醇制烯炫項(xiàng)目氣化裝置主要工藝技術(shù)：氣化：采用美國GE公司的水煤漿氣化技術(shù)，共七臺(tái)單爐投煤量為1500噸/天的氣化爐，由中國天辰工程公司詳細(xì)設(shè)計(jì)?？辗郑翰捎煤贾莺佳豕煞萦邢薰?套單套規(guī)模為60000立方米/小時(shí)（氧氣）規(guī)模的空分設(shè)備。空氣壓縮機(jī)采用德國MAN!平公司設(shè)備。耐硫變換：采用青島莊信恒瑞的K8-11HR催化劑，合成氣凈化采用德國林德公司低溫甲醇洗工藝包。硫回收：采用山東三維石化工程股份公司的SSRX藝技術(shù)。設(shè)計(jì)規(guī)模為22000噸/年硫磺產(chǎn)品。甲醇合成：采用英國莊信萬

8、豐公司下屬DAV竹藝技術(shù)公司的甲醇合成技術(shù)，莊信萬豐公司的甲醇合成催化劑。甲醇制烯炫：采用中國科學(xué)院大連化物所的甲醇制烯炫（DMTO技術(shù)。反應(yīng)器和工藝設(shè)計(jì)單位是中石化洛陽工程公司，DMTO崔化劑由正大集團(tuán)正大能源材料有限公司提供。烯炫分離回收采用美國魯姆斯公司（LummuS技術(shù)。聚丙烯裝置采用美國陶氏化學(xué)公司（DOWV的UNIPOLP技術(shù)；聚乙烯裝置采用陶氏化學(xué)公司Unipol工藝。（2）上海石化院技術(shù)（SMTO）SMT微術(shù)是中石化上海石化研究院開發(fā)的甲醇制烯炫技術(shù)，SMTO反應(yīng)系統(tǒng)由流化床反應(yīng)器和催化劑再生器組成。2005年建立一套12t/年的循環(huán)流化床熱模試驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)甲醇轉(zhuǎn)化率大于99.

9、8%，乙烯和丙烯選擇性大于80%，乙烯、丙烯和C4選擇性超過90%。2007年11月，100t/d甲醇制烯炫（SMTO工業(yè)試驗(yàn)裝置成功投產(chǎn)運(yùn)行。2011年10月采用SMTOi術(shù)在中原石化建成60萬噸/年甲醇制20萬噸/年烯烴裝置，并投入正常運(yùn)行，并于2014年1月通過竣工驗(yàn)收。2013年獲得發(fā)改委“路條”的中石化貴州項(xiàng)目（投資約200億元，180萬噸甲醇、60萬噸烯烴、30萬噸聚乙烯和30萬噸聚丙烯等）與河南項(xiàng)目（投資170億元，180萬噸甲醇、60萬噸烯烴），均采用SMT皺術(shù)。2、煤基甲醇制丙烯（MTP）（1）采用國外技術(shù)建設(shè)的MT喋置德國魯奇公司是世界上最早開發(fā)成功MT叱術(shù)的公司，該公司還

10、擁有大型甲醇（megamethanol）低壓合成技術(shù)，大型甲醇技術(shù)與MTP技術(shù)兩者結(jié)合，可以建設(shè)大型MTPT業(yè)裝置。當(dāng)前國內(nèi)用于生產(chǎn)的煤基甲醇制丙烯都采用該技術(shù)。采用GS汽化技術(shù)的神華寧煤年產(chǎn)52萬噸的MTP0目，總投資約195億元，于2010年10月投料試車成功，產(chǎn)出合格丙烯產(chǎn)品，目前生產(chǎn)平穩(wěn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)目采用彳i國西門子GS阡煤粉氣化工藝，四合一裝置采用德國魯奇公司變換、低溫甲醇洗、硫回收、大甲醇合成技術(shù)，MT喋置采用德國魯奇公司MT限術(shù)，聚丙烯裝置采用德國ABB公司氣相法聚丙烯技術(shù)。神華寧煤第二套年產(chǎn)50萬噸甲醇制烯烴項(xiàng)目，于2014年8月27日一次性投料試車成功，經(jīng)試運(yùn)

11、行，產(chǎn)出純度99.88%的合格丙烯及牌號(hào)為1102K的合格聚丙烯產(chǎn)品。大唐多倫在內(nèi)蒙古錫盟多倫縣建設(shè)年產(chǎn)46萬噸的MT頃目，2011年6月開車成功，2012年3月進(jìn)入試生產(chǎn)階段。該項(xiàng)目以錫林浩特市勝利煤田褐煤為原料，集成Shell干煤粉氣化、部分變換、魯奇低溫甲醇洗、魯奇低壓甲醇合成、魯奇MTP丙烯生產(chǎn)工藝、Spheripol聚丙烯生產(chǎn)工藝等系列技術(shù)、最終生產(chǎn)46萬噸聚丙烯及其副產(chǎn)品。（2）國內(nèi)MT限術(shù)情況目前，國內(nèi)從事MT限術(shù)研發(fā)的機(jī)構(gòu)主要有中國石化和清華大學(xué)等。中國石化已完成固定床MT豉術(shù)的中試研究，正在組織進(jìn)行以甲醇為原料150萬噸/年的SMT喋置工藝包研發(fā)，并在揚(yáng)子石化建設(shè)5000噸/

12、年的工業(yè)試驗(yàn)裝置，該裝置于2012年12月成功開車，產(chǎn)出合格丙烯。裝置各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行周期超過設(shè)計(jì)值，且凈化水和粗甲醇均可回收利用，同時(shí)，獲取了大型工業(yè)化裝置SMTP成套技術(shù)開發(fā)所需的大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，促進(jìn)了SMT豉術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)化步伐，為下一階段180萬噸/年甲醇制丙烯工藝包的設(shè)計(jì)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。清華大學(xué)聯(lián)合中國化學(xué)工程集團(tuán)、安徽淮化集團(tuán)共同開發(fā)了流化床甲醇制丙烯（FMTP技術(shù)。2009年12月，在淮南建設(shè)了規(guī)模為3萬噸/年的FMTPH式裝置。利用該技術(shù)生產(chǎn)以丙烯為目標(biāo)產(chǎn)物的烯炫產(chǎn)品，丙烯總收率達(dá)77%，原料消耗為3噸甲醇/噸丙烯；生產(chǎn)以丙烯為主的烯烴產(chǎn)品，雙烯（乙烯+丙烯）總收率達(dá)

13、88%，原料消耗為2.62噸甲醇/噸雙烯。3、國內(nèi)甲醇制烯烴生產(chǎn)情況及市場(chǎng)隨著甲醇制烯炫技術(shù)的日益成熟，國內(nèi)興起了利用廉價(jià)甲醇建設(shè)甲醇制烯炫項(xiàng)目的熱潮。目前在建或擬建甲醇制烯凝項(xiàng)目大部分位于西部、北方富煤地區(qū)或東部沿海消費(fèi)市場(chǎng)集中、交通運(yùn)輸便利的地區(qū)，富煤地區(qū)以煤基甲醇制烯炫為主，沿海地區(qū)以甲醇制烯炫為主。受煤炭價(jià)格較低的影響，煤基甲醇制烯凝成本優(yōu)勢(shì)較為明顯，利潤較以油為原料豐厚。同時(shí)中石化和中石油上游擴(kuò)能速度逐漸減弱，加上各地政府煤化工產(chǎn)業(yè)投資支撐，國內(nèi)煤基甲醇制烯凝產(chǎn)業(yè)進(jìn)而得以迅速發(fā)展。國內(nèi)目前共有神華包頭、神華寧煤、大唐多倫、中原石化、寧波富德等裝置開車成功，產(chǎn)能達(dá)到440萬噸/年。中國

14、已投產(chǎn)煤基甲醇制烯燒裝置情況業(yè)主開車時(shí)間產(chǎn)能（萬噸/年）烯姓工藝神華包頭2010.0860大化所DMTO神華寧煤2010.1052魯奇MTO大唐多倫2010.1046魯奇MTO中原石化2011.1020中石化S-MTO寧波富德2013.0260大化所DMTO惠生（南京）2013.0930UOP-MTO延長中煤榆能化2014.0660大化所DMTO中煤榆林能化2014.0760大化所DMTO神華寧煤2014.0852魯奇MTO陜西蒲城清潔能源2015.270-合計(jì)510到2015年底，我國煤制烯凝總產(chǎn)能達(dá)1450萬噸/年。預(yù)計(jì)2017年底前，我國煤制烯凝總產(chǎn)能將達(dá)1950萬噸/年。4、煤制烯炫的

15、經(jīng)濟(jì)性分析（1）成本分析2010年，甲醇市場(chǎng)平均價(jià)格約2200元/t左右，相當(dāng)于73美元/桶石油價(jià)格下石腦油裂解烯烴的成本，2010年原油年平均價(jià)格為78.8美元/桶，按照目前的石油價(jià)格，外購甲醇生產(chǎn)烯烴還具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。但國際油價(jià)并不穩(wěn)定，如果石油價(jià)格下滑較大，則外購甲醇生產(chǎn)烯烴難與石腦油裂解制烯烴進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。但如企業(yè)自身擁有煤礦，用自產(chǎn)煤生產(chǎn)甲醇，成本約在8001000元/t左右，則煤制烯炫與石油路線相比具有很大的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。（2）投資分析以MTC或DMT洲制烯炫工藝建設(shè)的萬噸級(jí)烯炫裝置投資約為3.03.5億元，而石腦油裂解制烯炫（包括新建廠，乙烯、丙烯、丁二烯全面深加工和公用工程）的萬噸級(jí)

16、烯炫裝置投資約為1.62.0億元。由此可見，煤制烯烴較石腦油裂解制烯烴的投資大。（3）綜合比較綜合比較煤基甲醇制烯烴和石腦油制烯烴的經(jīng)濟(jì)性可以看出，煤基甲醇制烯烴的前期一次性投資較大，但生產(chǎn)成本比石腦油制烯烴降低一半左右，特別是對(duì)于50萬t以上的裝置而言，這個(gè)成本優(yōu)勢(shì)則更為明顯。另外石腦油制烯烴工藝路線受石油資源的制約較大，而我國煤炭資源比較豐富，其價(jià)格受外部影響也相對(duì)較小，因此，煤基甲醇制低碳烯烴在我國的發(fā)展仍具備十分重要的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)，無論在資源上，經(jīng)濟(jì)上還是能源安全上已具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)5、煤基甲醇制烯烴存在問題我國是一個(gè)相對(duì)“富煤少油”的國家，發(fā)展煤制烯烴具有一定戰(zhàn)略意義，但發(fā)展煤制烯烴也

17、應(yīng)該本著科學(xué)的態(tài)度，不能盲目發(fā)展，搞重復(fù)性建設(shè)，對(duì)發(fā)展煤制烯烴的客觀條件和市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)都應(yīng)有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)。1）投資強(qiáng)度高煤制烯烴仍然面臨傳統(tǒng)的以原油為原料的石化行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，特別是中東地區(qū)石化工業(yè)的快速發(fā)展，必將對(duì)我國的煤制烯烴產(chǎn)業(yè)造成一定的沖擊。因此，在發(fā)展煤制烯烴項(xiàng)目前應(yīng)做好充分的經(jīng)濟(jì)分析，以免造成不必要的損失和浪費(fèi)。因乙烯和丙烯運(yùn)輸成本和危險(xiǎn)性較高，通常國內(nèi)大多數(shù)的煤基甲醇制烯烴項(xiàng)目是建設(shè)乙烯/丙烯及下游一體化的聯(lián)合裝置進(jìn)行內(nèi)部消化，最終產(chǎn)品為聚乙烯和聚丙烯，導(dǎo)致工藝流程長，建設(shè)投資大（萬噸產(chǎn)品的投資約3億元），對(duì)項(xiàng)目建設(shè)企業(yè)融資能力要求高。目前在建或擬建煤基甲醇制烯烴項(xiàng)目投資主體呈現(xiàn)多元化

18、態(tài)勢(shì)，中央企業(yè)、地方國有企業(yè)、民營企業(yè)及外資企業(yè)均參與其中，多數(shù)項(xiàng)目以聚乙烯、聚丙烯為主要下游產(chǎn)品。（ 2）環(huán)境資源制約在煤的轉(zhuǎn)化過程中，必將有大量的碳要以二氧化碳的形式排放出來。煤基甲醇制烯烴生產(chǎn)過程中原材料及能耗大，水耗高，污染重，三廢綜合利用和環(huán)境治理要求嚴(yán)，如生產(chǎn)1噸烯烴，排放出的二氧化碳高達(dá)11.63噸，需要煤炭為6噸左右，噸烯烴耗水約33噸左右。隨著我國越來越重視低碳環(huán)保，且已有征收水資源稅、碳稅的建議見諸于報(bào)，煤制烯烴的未來發(fā)展空間受到一定影響。（ 3）能量轉(zhuǎn)化率低煤基甲醇制烯烴是一種能耗偏高，能量轉(zhuǎn)化率偏低的工藝。在規(guī)模為60萬噸/年的前提下，目前的可研報(bào)告中給出的噸烯烴綜合能

19、耗約為180GJ,能量轉(zhuǎn)化率僅為26%,與已經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行考核的16萬噸前提下的費(fèi)托合成煤制油的綜合能耗109.86GJ、能量轉(zhuǎn)化率40.53相比較，還存在差距。4）盲目發(fā)展，無序競(jìng)爭(zhēng)煤基甲醇制烯烴（含外購甲醇制烯烴及煤制丙烯）是國家層面比較認(rèn)可的第二個(gè)新型煤化工路徑。在神華包頭60萬噸/年項(xiàng)目示范投產(chǎn)成功后，國內(nèi)一些企業(yè)缺乏對(duì)技術(shù)成熟度和系統(tǒng)運(yùn)行合理性的考量，盲目建設(shè)煤基甲醇制烯烴項(xiàng)目，形成了無序競(jìng)爭(zhēng)的局面。國家進(jìn)一步明確煤制烯烴示范項(xiàng)目準(zhǔn)入條件，要求煤基甲醇制烯烴項(xiàng)目主要包括能源轉(zhuǎn)化效率40以上，噸標(biāo)煤轉(zhuǎn)化綜合水耗小于3噸，廢水和化學(xué)需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物實(shí)現(xiàn)近零排放，二氧化碳減排

20、潛力達(dá)到50等。（ 5）運(yùn)輸倉儲(chǔ)成本高目前煤基甲醇制烯烴企業(yè)神華包頭、神華寧煤、大唐多倫、中煤陜西榆林能源和陜西延長中煤榆林能源等集中在西北及內(nèi)蒙地區(qū)，煤制聚烯烴行業(yè)在本地銷售的資源不多，下游集中地主要位于華東、華北和華南區(qū)域，煤制聚烯烴在本地消化的比例為10-15%，因地理位置的原因，目前多數(shù)資源在華北和華東銷售，華南市場(chǎng)處于逐漸開拓階段。西北烯烴產(chǎn)品流通至華北地區(qū)和華東地區(qū)，多采用鐵路和汽車運(yùn)輸，并需要建立異地庫，物流和倉儲(chǔ)成本較高。隨著煤化工項(xiàng)目的逐漸推進(jìn)，煤基甲醇制烯烴的產(chǎn)能大量釋放，行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，銷售利潤會(huì)進(jìn)一步縮減。從長期看，生產(chǎn)企業(yè)為提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)建立自身的物流和倉儲(chǔ)體系