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煤制烯烃简介


煤制烯烃项目简介
一、煤制烯烃 煤制烯烃简单来说可分为煤制甲醇、甲醇制烯烃这两个过程。主要有 四个步骤:首先通过煤气化制合成气,然后将合成气净化,接着将净化合 成气制成甲醇,甲醇在催化剂的作用下脱水生成二甲醚(DME),形成甲醇、 二甲醚和水的平衡混合物,然后转化为低碳烯烃,烯烃经过聚合反应生产 聚烯烃。 煤制烯烃主要指乙烯、丙烯及其聚合物。聚乙烯主要应用于粘合剂、 农膜、电线和电缆、包装(食品软包装、拉伸膜、收缩膜、垃圾袋、手提 袋、重型包装袋、挤出涂覆)、聚合物加工(旋转成型、注射成型、吹塑 成型)等行业。 丙烯是仅次于乙烯的一种重要有机石油化工基本原料,主要用于生产 聚丙烯、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、丙烯腈、环氧丙烷、丙二醇、环氧氯 丙烷、合成甘油、丙烯酸以及异丙醇等。 二、国外煤制烯烃技术 MTO 是国际上对甲醇制烯烃的统一叫法。 最早提出煤基甲醇制烯烃工艺 的是美孚石油公司(Mobil),随后巴斯夫公司(BASF)、埃克森石油公司 (Exxon)、环球石油公司(UOP)及海德鲁公司(Hydro)等相继投入开发, 在很大程度上推进了 MTO 的工业化。1995 年,UOP 与挪威 Norsk Hydro 公 司合作建成一套甲醇加工能力 0.75 吨/天的示范装臵,连续运转 90 天,甲 醇转化率接近 100%,乙烯和丙烯的碳基质量收率达到 80%。1998 年建成投 产采用 UOP/Hydro 工艺的 20 万吨/年乙烯工业装臵, 截止 2006 年已实现 50 万吨/年乙烯装臵的工业设计,并表示可对设计的 50 万吨/年大型乙烯装臵 做出承诺和保证。 UOP/Hydro 的 MTO 工艺可以在比较宽的范围内调整反应产 物中 C2 与 C3;烯烃的产出比,可根据市场需求生产适销对路的产品,以获 取最大的收益。

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惠生(南京)清洁能源股份有限公司甲醇制烯烃装臵采用环球油品公司 (UOP)的甲醇制烯烃(MTO)/烯烃裂化(OCP)技术,是全球首套采用霍尼韦 尔先进技术(Honeywell)的装臵,与传统工艺相比,该项工艺被验证拥有 高收率和低副产品形成的优点。设计年产乙烯和丙烯 30 万吨,其中乙烯出 售给位于同一园区内的下游用户,丙烯将用于生产 25 万吨/年丁辛醇。该 项目于 2013 年 9 月下旬开车成功,产出合格产品,乙烯、丙烯全部达到并 超过聚合级产品要求。另外,久泰能源年产 60 万吨甲醇制烯烃项目、江苏 斯尔邦石化有限公司年产 83 万吨甲醇制烯烃项目都采用霍尼韦尔技术进行 项目建设。 三、国内煤制烯烃情况 1、煤基甲醇制烯烃(MTO) (1)中科院大连化物技术(DMTO) DMTO 是大连化物所的甲醇制烯烃专利技术。2005 年由中科院大连化物 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 公司合作在陕西建设了生产规模以原料甲醇计为 15000 吨/年的 DMTO 工业 化试验装臵。该装臵于 2006 年 2 月一次投料试车成功,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%以上的结果。此外, 陕西煤化集团目前正采用 DMTO-Ⅱ技术在陕西蒲城建设 70 万吨/年的煤制烯 烃项目。 DMTO 技术应用情况 宁波禾元化学有限公司投资约 60 亿元,通过外购甲醇,采用 DMTO 工 艺技术建设的 180 万吨/年甲醇制烯烃装臵(含烯烃分离)、40 万吨/年聚丙 烯装臵、50 万吨/年乙二醇装臵,于 2013 年 1 月投料试车成功,并生产出 合格烯烃(乙烯、丙烯)。 神华集团采用 DMTO 技术,投资 170 亿,于 2010 年 5 月在内蒙古包头 建成 180 万吨/年甲醇、60 万吨/年甲醇制烯烃项目,是世界首套百万吨级 煤基甲醇制烯烃大型工业化示范装臵。自 2011 年 1 月正式投入商业运营以
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来,在产品方向、工艺路线、技术可靠性、工程放大、技术装备、水资源、 环境影响、经济可行性、运营管理等方面形成了一系列具有示范及推广意 义的工程化技术,并攻克了世界首套煤制低碳烯烃工艺技术工程化及实现 长周期稳定运转等世界性难题,甲醇转化率达到 99.95%以上,烯烃(乙烯+ 丙烯)选择性达 78%以上。 神华包头煤基甲醇制烯烃项目气化装臵主要工艺技术: ①气化: 采用美国 GE 公司的水煤浆气化技术, 共七台单炉投煤量为 1500 吨/天的气化炉,由中国天辰工程公司详细设计。 ②空分:采用杭州杭氧股份有限公司 4 套单套规模为 60000 立方米/小 时(氧气)规模的空分设备。空气压缩机采用德国 MAN 透平公司设备。 ③耐硫变换:采用青岛庄信恒瑞的 K8-11HR 催化剂,合成气净化采用 德国林德公司低温甲醇洗工艺包。 ④硫回收:采用山东三维石化工程股份公司的 SSR 工艺技术。设计规 模为 22000 吨/年硫磺产品。 ⑤甲醇合成:采用英国庄信万丰公司下属 DAVY 工艺技术公司的甲醇合 成技术,庄信万丰公司的甲醇合成催化剂。 ⑥甲醇制烯烃:采用中国科学院大连化物所的甲醇制烯烃(DMTO)技 术。反应器和工艺设计单位是中石化洛阳工程公司,DMTO 催化剂由正大集 团正大能源材料有限公司提供。烯烃分离回收采用美国鲁姆斯公司 (Lummus)技术。聚丙烯装臵采用美国陶氏化学公司(DOW)的 UNIPOLPP 技术;聚乙烯装臵采用陶氏化学公司 Unipol 工艺。 (2)上海石化院技术(SMTO) SMTO 技术是中石化上海石化研究院开发的甲醇制烯烃技术,SMTO 反应 系统由流化床反应器和催化剂再生器组成。2005 年建立一套 12t/年的循环 流化床热模试验装臵,实现甲醇转化率大于 99.8%,乙烯和丙烯选择性大于 80%,乙烯、丙烯和 C4 选择性超过 90%。

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2007 年 11 月, 100t/d 甲醇制烯烃 (SMTO) 工业试验装臵成功投产运行。 2011 年 10 月采用 SMTO 技术在中原石化建成 60 万吨/年甲醇制 20 万吨/年 烯烃装臵,并投入正常运行,并于 2014 年 1 月通过竣工验收。 2013 年获得发改委“路条”的中石化贵州项目(投资约 200 亿元,180 万吨甲醇、60 万吨烯烃、30 万吨聚乙烯和 30 万吨聚丙烯等)与河南项目 (投资 170 亿元,180 万吨甲醇、60 万吨烯烃),均采用 SMTO 技术。 2、煤基甲醇制丙烯(MTP) (1)采用国外技术建设的 MTP 装臵 德国鲁奇公司是世界上最早开发成功 MTP 技术的公司,该公司还拥有 大型甲醇(mega methanol)低压合成技术,大型甲醇技术与 MTP 技术两者结 合,可以建设大型 MTP 工业装臵。当前国内用于生产的煤基甲醇制丙烯都 采用该技术。 采用 GSP 气化技术的神华宁煤年产 52 万吨的 MTP 项目,总投资约 195 亿元,于 2010 年 10 月投料试车成功,产出合格丙烯产品,目前生产平稳, 取得了较好的经济效益。该项目采用德国西门子 GSP 干煤粉气化工艺,四 合一装臵采用德国鲁奇公司变换、低温甲醇洗、硫回收、大甲醇合成技术, MTP 装臵采用德国鲁奇公司 MTP 技术, 聚丙烯装臵采用德国 ABB 公司气相法 聚丙烯技术。神华宁煤第二套年产 50 万吨甲醇制烯烃项目,于 2014 年 8 月 27 日一次性投料试车成功,经试运行,产出纯度 99.88%的合格丙烯及牌 号为 1102K 的合格聚丙烯产品。 大唐多伦在内蒙古锡盟多伦县建设年产 46 万吨的 MTP 项目,2011 年 6 月开车成功,2012 年 3 月进入试生产阶段。该项目以锡林浩特市胜利煤田 褐煤为原料,集成 Shell 干煤粉气化、部分变换、鲁奇低温甲醇洗、鲁奇 低压甲醇合成、鲁奇 MTP 丙烯生产工艺、Spheripol 聚丙烯生产工艺等系列 技术、最终生产 46 万吨聚丙烯及其副产品。 (2)国内 MTP 技术情况

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目前,国内从事 MTP 技术研发的机构主要有中国石化和清华大学等。 中国石化已完成固定床 MTP 技术的中试研究,正在组织进行以甲醇为原料 150 万吨/年的 SMTP 装臵工艺包研发, 并在扬子石化建设 5000 吨/年的工业 试验装臵,该装臵于 2012 年 12 月成功开车,产出合格丙烯。装臵各项技 术指标达到设计要求,运行周期超过设计值,且净化水和粗甲醇均可回收 利用,同时,获取了大型工业化装臵 SMTP 成套技术开发所需的大量基础数 据,促进了 SMTP 技术实现工业转化步伐,为下一阶段 180 万吨/年甲醇制 丙烯工艺包的设计提供了坚实基础。 清华大学联合中国化学工程集团、安徽淮化集团共同开发了流化床甲 醇制丙烯(FMTP)技术。2009 年 12 月,在淮南建设了规模为 3 万吨/年的 FMTP 中试装臵。利用该技术生产以丙烯为目标产物的烯烃产品,丙烯总收 率达 77%,原料消耗为 3 吨甲醇/吨丙烯;生产以丙烯为主的烯烃产品,双 烯(乙烯+丙烯)总收率达 88%,原料消耗为 2.62 吨甲醇/吨双烯。 3、国内甲醇制烯烃生产情况及市场 随着甲醇制烯烃技术的日益成熟,国内兴起了利用廉价甲醇建设甲醇 制烯烃项目的热潮。目前在建或拟建甲醇制烯烃项目大部分位于西部、北 方富煤地区或东部沿海消费市场集中、交通运输便利的地区,富煤地区以 煤基甲醇制烯烃为主,沿海地区以甲醇制烯烃为主。受煤炭价格较低的影 响,煤基甲醇制烯烃成本优势较为明显,利润较以油为原料丰厚。同时中 石化和中石油上游扩能速度逐渐减弱,加上各地政府煤化工产业投资支撑, 国内煤基甲醇制烯烃产业进而得以迅速发展。国内目前共有神华包头、神 华宁煤、大唐多伦、中原石化、宁波富德等装臵开车成功,产能达到 440 万吨/年。 中国已投产煤基甲醇制烯烃装臵情况 业主 神华包头 神华宁煤 开车时间 2010.08 2010.10
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产能(万吨/年) 烯烃工艺 60 52 大化所 DMTO 鲁奇 MTO

大唐多伦 中原石化 宁波富德 惠生(南京) 延长中煤榆能化 中煤榆林能化 神华宁煤 合计

2010.10 2011.10 2013.02 2013.09 2014.06 2014.07 2014.08

46 20 60 30 60 60 52 440

鲁奇 MTO 中石化 S-MTO 大化所 DMTO UOP-MTO 大化所 DMTO 大化所 DMTO 鲁奇 MTO

2014 年又有中石化贵州织金 60 万吨/年、中石化河南 60 万吨/年、甘 肃华鸿汇金平凉 60 万吨/年 4 个 MTO 项目获得国家发改委“路条”;徐州 海天化工 60 万吨/年、惠生(南京)公司 29.5 万吨/年 2 个 MTO 项目,以 及甘肃华亭煤业 20 万吨/年 MTP,宁波禾元 80 万吨烯烃,大连富佳 120 万 吨烯烃,中煤集团山西能化 60 万吨,山东枣庄 60 万吨烯烃项目,嘉兴 60 万吨 MTO 项目,同煤 180 万吨甲醇/60 万吨烯烃项目,中石化贵州煤电化一 体化项目等项目正在建设;同时 2014 下半年预计陕西蒲城清洁能源 60 万 吨烯烃、联想山东神达、阳煤恒通、宁夏宝丰等多套煤基甲醇制烯烃装臵 处于建设和试车阶段,预计到 2015 年底,我国煤制烯烃总产能将达 1450 万吨/年。2017 年底前,我国煤制烯烃总产能将达 1950 万吨/年 4、煤基甲醇制烯烃存在问题 (1)投资强度高 因乙烯和丙烯运输成本和危险性较高,通常国内大多数的煤基甲醇制 烯烃项目是建设乙烯/丙烯及下游一体化的联合装臵进行内部消化,最终产 品为聚乙烯和聚丙烯,导致工艺流程长,建设投资大(万吨产品的投资约 3 亿元),对项目建设企业融资能力要求高。目前在建或拟建煤基甲醇制烯 烃项目投资主体呈现多元化态势,中央企业、地方国有企业、民营企业及 外资企业均参与其中,多数项目以聚乙烯、聚丙烯为主要下游产品。 (2)环境资源制约
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在煤的转化过程中,必将有大量的碳要以二氧化碳的形式排放出来。 煤基甲醇制烯烃生产过程中原材料及能耗大,水耗高,污染重,三废综合 利用和环境治理要求严,如生产 1 吨烯烃,排放出的二氧化碳高达 11.63 吨,需要煤炭为 6 吨左右,吨烯烃耗水约 33 吨左右。随着我国越来越重视 低碳环保,且已有征收水资源税、碳税的建议见诸于报,煤制烯烃的未来 发展空间受到一定影响。 (3)能量转化率低 煤基甲醇制烯烃是一种能耗偏高,能量转化率偏低的工艺。在规模为 60 万吨/年的前提下, 目前的可研报告中给出的吨烯烃综合能耗约为 180GJ, 能量转化率仅为 26%, 与已经过实际运行考核的 16 万吨前提下的费托合成 煤制油的综合能耗 109.86GJ、能量转化率 40.53%相比较,还存在差距。 (4)盲目发展,无序竞争 煤基甲醇制烯烃(含外购甲醇制烯烃及煤制丙烯)是国家层面比较认 可的第二个新型煤化工路径。在神华包头 60 万吨/年项目示范投产成功后, 国内一些企业缺乏对技术成熟度和系统运行合理性的考量,盲目建设煤基 甲醇制烯烃项目,形成了无序竞争的局面。国家进一步明确煤制烯烃示范 项目准入条件, 要求煤基甲醇制烯烃项目主要包括能源转化效率 40%以上, 吨标煤转化综合水耗小于 3 吨,废水和化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮 氧化物实现近零排放,二氧化碳减排潜力达到 50%等。 (5)运输仓储成本高 目前煤基甲醇制烯烃企业神华包头、神华宁煤、大唐多伦、中煤陕西 榆林能源和陕西延长中煤榆林能源等集中在西北及内蒙地区,煤制聚烯烃 行业在本地销售的资源不多,下游集中地主要位于华东、华北和华南区域, 煤制聚烯烃在本地消化的比例为 10-15%,因地理位臵的原因,目前多数资 源在华北和华东销售,华南市场处于逐渐开拓阶段。 西北烯烃产品流通至华北地区和华东地区,多采用铁路和汽车运输, 并需要建立异地库,物流和仓储成本较高。随着煤化工项目的逐渐推进,
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煤基甲醇制烯烃的产能大量释放,行业的竞争日益激烈,销售利润会进一 步缩减。从长期看,生产企业为提高自身的竞争力,应建立自身的物流和 仓储体系,以下游客户的利益为依托,在下游集中地进行仓储或者配送, 减少仓储和物流的成本,防止利润的进一步缩减,保证行业的正常运营。 (6)产品科技含量低 现阶段煤基甲醇制烯烃推向市场的多是通用料,LLDPE 拉丝料为主。中 国高端料、专用料、生物材料、环保清洁可降解材料等科技含量较高的产 品仍主要依赖进口,国内市场有一定的供应缺口。企业应通过提高自主研 发能力,创新能力,从产品结构、能源替代以及技术工艺等方面寻求突破, 降低企业生产成本,增加附加值较高产品的产出率,提高经济效益。

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