中國煤制烯烴產(chǎn)業(yè)之技術(shù)分析課件

中國煤制烯烴產(chǎn)業(yè)之技術(shù)分析中國煤制烯烴產(chǎn)業(yè)之技術(shù)分析導(dǎo)語烯烴是國民經(jīng)濟(jì)中重要的基礎(chǔ)原料，在石油和化學(xué)工業(yè)發(fā)展中占有重要的戰(zhàn)略地位。其中乙烯是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心，是衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一；丙烯是塑料、合成橡膠和合成纖維三大合成材料的基本原料，是最為基礎(chǔ)有機(jī)化工原料之一。我國富煤少油，石油資源需要大量進(jìn)口（中國原油對外依存度在前年已超過60%）?；诖?，煤制烯烴逐漸被國家層面認(rèn)可為減少烯烴對外依賴性、有助于烯烴產(chǎn)業(yè)安全的新型煤化工路徑。導(dǎo)語烯烴是國民經(jīng)濟(jì)中重要的基礎(chǔ)原料，在石油和化學(xué)工業(yè)發(fā)展中中國煤制烯烴技術(shù)現(xiàn)狀分析目前全球煤制烯烴技術(shù)提供商有：魯奇-MTP、大連化物所-DMTO、UOP/HYDEO-MTO、中石化-SMTO、清華大學(xué)-FMTP、道達(dá)爾等。德國魯奇煤制烯烴生產(chǎn)技術(shù)是以生產(chǎn)丙烯為主的MTP工藝，其余煤制烯烴技術(shù)供應(yīng)商提供的煤制烯烴技術(shù)均為既可生產(chǎn)乙烯也可以生產(chǎn)丙烯的MTO工藝。其中DMTO煤制烯烴技術(shù)在國內(nèi)處于絕對領(lǐng)先地位，占已建、在建、籌建總產(chǎn)能的60%。其次為魯奇MTP技術(shù)，占總產(chǎn)能的15.2%。煤制烯烴技術(shù)包括煤氣化、甲醇合成及甲醇制烯烴三項核心技術(shù)。工藝路線為：煤氣化生成主要成分為C0和H2的合成氣，合成氣凈化后合成甲醇，最后將甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴。中國煤制烯烴技術(shù)現(xiàn)狀分析目前全球煤制烯烴技術(shù)提供商有：魯奇-1）主要煤氣化工藝的比較煤氣化技術(shù)有著悠久的歷史，迄今為止，已開發(fā)及處于研究發(fā)展中的氣化方法不下百種。按生產(chǎn)裝置的化學(xué)工程特征分類，可將煤氣化方法分為4大類，即固定床氣化法、流化床氣化法、氣流床氣化法和熔融床氣化法。目前世界上已實現(xiàn)工業(yè)化、技術(shù)先進(jìn)可靠、具有商業(yè)化業(yè)績的氣化方法主要有魯奇固定床層加壓氣化法、水煤漿加壓氣化法及干煤粉加壓氣化法。表1主要煤氣化工藝技術(shù)比較（以投煤量1500t/d為例的最佳值）1）主要煤氣化工藝的比較煤氣化技術(shù)有著悠久的歷史，迄今為止對比項目Shell粉煤氣化GSP粉煤氣化德士古氣化對置式多噴嘴氣化Lurgi氣化氣化工藝氣流床、液態(tài)排渣氣流床、液態(tài)排渣氣流床、液態(tài)排渣氣流床、液態(tài)排渣流化床、液態(tài)排渣適用煤種褐煤、煙煤、次煙煤、無煙煤、油渣褐煤、煙煤、次煙煤、無煙煤、油渣煙煤、次煙煤、油渣（灰熔點<1350℃，灰分<20%）煙煤、次煙煤、油渣（灰熔點<1350℃，灰分<20%）煙煤、無煙煤氣化壓力（MPa）2.0-4.02.0-4.04.0-6.54.0-6.53.0氣化溫度（℃）1400-16001400-16001300-15001300-1500850單爐最大投煤量（t/a）25001500150020006001000m3有效氣耗氧量（m3）≤400≤400≤450≤420NA1000m3有效氣耗煤量（Kg）≤590（灰分18%，水分4.7%）≤600（灰分19.9%，水分4.7%）≤650（灰分19%，水分2%）≤630（灰分19%，水分2%）NA碳轉(zhuǎn)化率（%）≤99≤99≤98≤98≤90冷煤氣效率（%）78-8377-8270-7672-78NA有效含氣量（%）90-9290-92≤79≤8168總熱效率（%）98（廢鍋流程）959090NA操作彈性（%）50-13060-12070-11060-120NA技術(shù)成熟度較高中高高低對環(huán)境的影響低低低低中軟件費高高高低低對比項目Shell粉煤氣化GSP粉煤氣化德士古氣化對置式多噴2）合成氣生產(chǎn)甲醇工藝的比較合成甲醇的主要原料氣包括CO、CO2、H2以及少量的N2和CH4。目前，主要采用氣相合成工藝，催化劑是以銅和氧化鋅為主要物質(zhì)，并加入鋁或鉻的氧化物。各工藝采用的設(shè)備基本相同，但不同工藝使用的反應(yīng)器和操作單元的組合相差較大。氣相法工藝技術(shù)主要有ICI低壓甲醇合成技術(shù)和Lurgi低壓甲醇合成工藝。主要反應(yīng)器有TEC新型反應(yīng)器、托普索徑向流甲醇合成反應(yīng)器和卡薩利新型等溫甲醇合成反應(yīng)器。氣相合成甲醇工藝具有合成效率低、能耗高等多種不利因素，而液相合成法可彌補(bǔ)此不足。目前，液相法使用的設(shè)備主要是滴流床和漿態(tài)床，但大型的甲醇合成裝置還沒有商業(yè)化運行的業(yè)績，目前主要還是使用氣相合成的工藝。2）合成氣生產(chǎn)甲醇工藝的比較合成甲醇的主要原料氣包括CO、對比項目Lurgi法ICI法CasaleIMC法合成壓力（MPa）5-105-11.85-10合成溫度（℃）225-250230-270220-250催化劑組成Cu-Zn-Al-VCu-Zn-AlCu-Zn-Al-V產(chǎn)率（t/m3*h）0.720.700.76進(jìn)塔氣CO含量（%）≤12≤9≤10出塔氣甲醇含量（%）10-12.95-610-12.5循環(huán)氣/合成氣2.5-3.552.3-3.5副產(chǎn)蒸汽（t/t甲醇）2.5-4.01.0-1.5≤2.5合成塔形式管束式激冷式板式水循環(huán)形式自然循環(huán)NA強(qiáng)制循環(huán)設(shè)備尺寸設(shè)備緊湊設(shè)備較大設(shè)備緊湊合成開工不設(shè)開工要設(shè)開工不設(shè)開工設(shè)備加熱爐加熱爐加熱爐對比項目Lurgi法ICI法CasaleIMC法合成壓力（3）甲醇合成低碳烯烴工藝的比較甲醇制烯烴已有數(shù)十年的研究歷史，早期主要是正對催化劑的研究。近年來，隨著催化劑開發(fā)成功，研究工作逐漸轉(zhuǎn)向生產(chǎn)工藝技術(shù)發(fā)展。目前國內(nèi)外具有代表性的工藝技術(shù)主要有魯奇公司開發(fā)的甲醇制丙烯技術(shù)、UOP/NORSKHydro開發(fā)的甲醇制烯烴技術(shù)、中國大連化物所開發(fā)的甲醇制烯烴技術(shù)以及清華大學(xué)的流化床甲醇制丙烯技術(shù)。3）甲醇合成低碳烯烴工藝的比較甲醇制烯烴已有數(shù)十年的研究歷對比項目UOP的MTO工藝大連化物所的DMTO工藝中石化的SMTO工藝Lurgi的MTP工藝清華大學(xué)的FMTP工藝Exxon的MTO工藝道達(dá)爾的MTO工藝合成壓力（MPa）0.1-0.30.10.1-0.30.13-0.160.1-0.5NANA合成溫度（℃）400-500450-600400-500450-480450-500NANA催化劑氧化物催化劑NASAPO分子篩催化劑ZSM催化劑ZSM催化劑SAPO分子篩催化劑NA甲醇轉(zhuǎn)化率（%）≥95≥98≥99≥95≥98≥90≥95低烯烴（乙烯，丙烯）選擇性（%）80≥90≥8065-7075≥6075-80對環(huán)境影響中中中中中高中技術(shù)成熟度高高高高中低高對比項目UOP的MTO工藝大連化物所的DMTO工藝中石化的S4）主要甲醇制烯烴的工藝特點UOP的MTO工藝Lurgi的MTP工藝大連化物所的DMTO工藝清華大學(xué)的FMTP工藝產(chǎn)品乙烯和丙烯，并副產(chǎn)LPG、丁烯、C5及以上產(chǎn)品丙烯，并副產(chǎn)LPG和汽油乙烯和丙烯，并副產(chǎn)LPG和汽油丙烯，并副產(chǎn)液化氣產(chǎn)品反應(yīng)器特征采用流化床反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資較大；反應(yīng)有結(jié)焦，催化劑存在磨損，并需要設(shè)置催化劑再生反應(yīng)器；反應(yīng)溫度控制較固定床容易采用固定床反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)簡單，投資較低，反應(yīng)器較大；反應(yīng)結(jié)焦少，催化劑無磨損，可就地再生；反應(yīng)溫度控制比流化床難采用流化床反應(yīng)器、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資較大；反應(yīng)有結(jié)焦，催化劑存在磨損，并需要設(shè)置催化劑再生反應(yīng)器；反應(yīng)溫度控制較固定床容易采用流化床反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資較大；反應(yīng)有結(jié)焦，催化劑存在磨損，并需要設(shè)置催化劑再生反應(yīng)器；反應(yīng)溫度控制較固定床容易4）主要甲醇制烯烴的工藝特點UOP的MTO工藝Lurgi的M中國已投產(chǎn)煤制烯烴裝置技術(shù)選擇截至2016年6月底，中國已投產(chǎn)煤制烯烴裝置17套，煤制烯烴總產(chǎn)能達(dá)688萬噸/年。中國已投產(chǎn)煤制烯烴裝置技術(shù)選擇截至2016年6月底，中國已投表5中國已投產(chǎn)煤質(zhì)烯烴裝置技術(shù)來源統(tǒng)計（1）裝置名稱烯烴產(chǎn)能（萬噸）配套甲醇裝置產(chǎn)能（萬噸）技術(shù)來源神華寧煤100252德國魯奇-MTP神華包頭煤化工有限公司60180大連化物所-DMTO大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司46168德國魯奇-MTP中國石化中原石油化工有限責(zé)任公司20/中石化S-MTO/OCC寧波富德能源有限公司60/大連化物所-DMTO南京惠生3030UOP/HYDRO-MTO/OCP山東壽光魯清石化有限公司2060德國魯奇-MTP陜西延長中煤榆林能化60180大連化物所-DMTO陜西中煤榆林能化60180大連化物所-DMTO表5中國已投產(chǎn)煤質(zhì)烯烴裝置技術(shù)來源統(tǒng)計（1）裝置名稱烯烴產(chǎn)能表5中國已投產(chǎn)煤質(zhì)烯烴裝置技術(shù)來源統(tǒng)計（2）裝置名稱烯烴產(chǎn)能（萬噸）配套甲醇裝置產(chǎn)能（萬噸）技術(shù)來源山東玉皇金宇化工有限公司10/常州瑞華化工工程技術(shù)有限公司碳四裂解裝置改造寧夏寶豐60180大連化物所-DMTO山東神達(dá)化工一期（聯(lián)泓集團(tuán)烯烴項目）34/大連化物所-DMTO山東東營瑞昌化工一期1030洛陽設(shè)計院MTPG沈陽蠟化1030MTPG陜西蒲城清潔能化一期68180GE煤氣化技術(shù)和中科院大連化物所DMTO-II山東齊成石化有限公司（華濱）2060MTP龍港2060MTP總計6881506/表5中國已投產(chǎn)煤質(zhì)烯烴裝置技術(shù)來源統(tǒng)計（2）裝置名稱烯烴產(chǎn)能表5分析上表中的17套裝置中，神華寧煤、神華包頭兩套裝置投產(chǎn)時間最早。大唐多倫煤制烯烴裝置因配套甲醇裝置運行問題，導(dǎo)致其煤制烯烴裝置運行情況并不理想，甲醇對外采購依存度較大。中原石化20萬噸甲醇制烯烴裝置運行整體運行平穩(wěn)，其甲醇全部外采。寧波富德能源及南京惠生均為2013年新投產(chǎn)裝置，其甲醇全部外采，貨源由進(jìn)口甲醇及國產(chǎn)甲醇構(gòu)成。表5分析上表中的17套裝置中，神華寧煤、神華包頭兩套裝置投產(chǎn)表6現(xiàn)有煤制烯烴工藝占比工藝來源數(shù)量產(chǎn)能套數(shù)占比萬噸/年占比德國魯奇-MTP637.50%20633.77%大連化物所-DMTO637.50%33454.75%中石化-SMTO16.25%203.28%UOP/HYDRO-MTO/OCP16.25%304.92%MTPG212.50%203.28%總計16/610/表6現(xiàn)有煤制烯烴工藝占比工藝來源數(shù)量產(chǎn)能套數(shù)占比萬噸/年占表7新增煤制烯烴裝置應(yīng)用技術(shù)統(tǒng)計序號廠家產(chǎn)能（萬噸）采用技術(shù)1山東陽煤恒通30UOPMTO2貝特爾控股集團(tuán)30MTO3浙江興興新能源69大連化物所DMTO4青海大美煤炭60大連化物所DMTO5山東大澤化工有限公司16MTP6青海鹽湖100大連化物所DMTO7中安聯(lián)合煤化70MTO8神華榆林60/9陜西神華神木有限公司//10中煤蒙大新能源化工有限公司60大連化物所DMTO11山東東營瑞昌化工10洛陽設(shè)計院MTPG12富德常州33大連化物所DMTO-Ⅱ13久泰能源內(nèi)蒙古有限公司60UOP霍尼韋爾MTO工藝表7新增煤制烯烴裝置應(yīng)用技術(shù)統(tǒng)計序號廠家