煤制烯烃烯烃作为重要的化工原料,作为石油化工核心产品,被称为“石化工业之母”。
乙烯产量已成为衡量一个国家石油化工发展水平的标志,其生产能力被看作是一个国家经济实力的体现。
美国、西欧、日本等发达国家地区和一些发展中国家,在经济起飞阶段,无不把石油化工作为支柱产业,加以发展。
乙烯产品直接繁衍和带动发展塑料深加工、橡胶制品、纺织、石蜡深加工、助剂加工、包装材料、建设材料、化工机械制造、工程建筑、运输、餐饮服务等产业。
大到航空航天,小到吃饭穿衣,它与国民经济、人民生活息息相关。
一个年产量百万吨级乙烯项目,除本身直接提供数目庞大的就业岗位外,还通过发展配套产品和深加工产品,建立起覆盖性的新兴加工产业。
初步测算可增加就业岗位5万余个。
1.煤制烯烃经济市场情况2010年我国乙烯产能1519万吨/年,产量1419万吨,进口量81.5万吨,出口量3.4万吨,表观消费量约1497万吨,当量消费量近2960万吨,国内保障能力达到48%,乙烯缺口达到1540万吨。
2010年国内形成6个百万吨级乙烯生产企业,蒸汽裂解乙烯企业平均规模67万吨/年、装置平均规模54万吨/年,较2005年分别提高了58.4%和44%,规模效益突出,产业竞争力明显提升。
2010年我国丙烯生产能力1583万吨/年,产量1350万吨,进口量152.4万吨,出口量0.8万吨,表观消费量约1502万吨,当量消费量约2150万吨,国内保障能力达到63%。
丙烯缺口达到800万吨。
“十二五”中国烯烃工业发展目标当前中国已经拥有三个CTO示范项目,设计总产能156万吨/年。
其中神华宁夏煤业集团旗下50万吨/年甲醇制丙烯(MTP)项目已于2010年10月开始试运;神华包头煤化工有限公司旗下60万吨/年MTO项目已于2010年8月投产;大唐国际发电旗下46万吨/年MTP项目于2011年6月试运。
这三套装置的生产已经稳定。
河南中原石化旗下20万吨/年CTO装置已于2011年投产。
除这四个项目外,中国还有另外5个CTO项目将在2013年前陆续投产。
这些项目已获得政府部门批准。
包括宁波禾元化工有限公司旗下一套60万吨/年MTO装置(包括20万吨/年乙烯和40万吨/年丙烯)当前正在建设之中,预计在2012年投产;浙江星星新能源股份有限公司旗下60万吨/年MTO装置(30万吨/年乙烯和30万吨/年丙烯)计划在2012年投产;惠生(南京)清洁能源位于江苏的一套29.5万吨/年MTO装置(13.5万吨/年乙烯和16万吨/年丙烯)当前正在建设之中,预计在2013年投产;大唐国际(榆林)一套60万吨/年MTP装置预计在2013年投产;华运煤电公司位于山西的21.2万吨/年MTO装置预计在2013年投产。
以神华煤制烯烃项目为例:5.5吨煤可以生产1吨聚烯烃产品,在煤矿坑口附近建设煤制烯烃工厂,1吨煤的价格可以控制在500元以内,而目前国内聚烯烃产品的市场价格在1万元/吨上下,按保守价格7000元/吨计算,发展煤制烯烃项目可以实现较大增值。
2.我国煤制烯烃拟在建项目1、大唐国际煤基烯烃项目正式启动大唐国际发电股份有限公司将在锡盟多伦县建设总规模年产138万吨煤基烯烃煤化工项目,其中包括一项百万吨级甲醇项目。
一期工程建设年产煤基烯烃46万吨,于2005年3月底前完成公司注册,7月初开始煤基烯烃土建工程施工。
大唐国际多伦煤基烯烃MTP项目位于内蒙古自治区多伦县东约7公里,占地面积110公顷,距水源地约15公里,距煤源地289公里。
项目以内蒙古锡林浩特市胜利煤田褐煤为原料,采用荷兰壳牌(Shell)、德国鲁奇(Lurgi)、美国陶氏(Dow)等世界上最先进的工艺技术,生产聚丙烯及硫磺、汽油、LPG等副产品。
设计规模为年产49万吨聚丙烯、副产18.22万吨汽油、3.64万吨液化石油气、3.8万吨硫磺,项目总投资181.6亿元人民币。
2、陶氏化学参与国内煤制烯烃项目陶氏在中国业务的增速,可能会因为石油价格的盘踞高位而减缓,陶氏化学仍在上海宣布了数项投资及合作计划,公司将在上海张江成立一个全球第三家陶氏中心;拟在张家港投资新的化工项目;与神华能源的煤制烯烃项目进入可行性研究阶段。
陶氏化学正就煤转烯烃项目(“煤变油”)与神华集团合作,为了解大型煤化工项目可能涉及的技术性问题,特别是甲醇制烯烃(MTO)的工艺流程,国家发改委与陶氏化学在北戴河共同主办了煤化工技术交流会。
煤炭是中国的重要优势,国际上使用煤炭做化工产品也有较长历史。
不过,如何使煤炭制出的化工产品能够更加廉价,这是关键问题。
虽然陶氏化学公司不会参股神华能源,但是未来合作前景乐观。
3、神华煤制烯烃项目煤制烯烃化工项目是神华大型煤化工发展的一个方向,技术主线是煤制甲醇和甲醇制烯烃。
神华集团目前的大型煤化工项目有两个:一个是建设地点在内蒙古包头市,依托内蒙古鄂尔多斯煤田的包头煤化工项目;一个是建设地点在陕西榆林,依托陕西神府煤田的榆林煤化工项目。
包头煤化工项目:建设规模为甲醇180 万吨/年装置、60 万吨/年甲醇制烯烃装置、30 万吨/年聚乙烯装置、30 万吨/年聚丙烯装置,10 万KW 热电联产装置及其它辅助设施。
主要产品为聚乙烯、聚丙烯、丁烯、碳五馏份、乙烷、丙烷及硫磺等化工产品。
本项目以煤炭为原料,应用世界先进的煤气化、甲醇合成、甲醇制烯烃等技术,生产当前国内市场需求巨大的甲醇和聚烯烃等产品。
2005 年10 月28 日举行了项目奠基典礼,已进入实质性实施阶段。
榆林煤化工项目:项目规模为生产甲醇300 万吨/年,利用陕西榆林地区丰富的煤炭和盐矿资源,生产烯烃及下游化工产品,并有机地将煤化工与盐化工结合起来,大规模地生产PVC、甲烷氯化物。
目前已签订合作意向书。
图神化集团煤制烯烃工艺流程图3.煤制烯烃技术煤基甲醇制烯烃工艺主要由煤气化制合成气、合成气制甲醇及甲醇制烯烃等三项技术组成。
煤气化制合成气、合成气制甲醇两项技术均已较为成熟,能适应规模化经济的发展。
甲醇制烯烃技术目前世界上现行的方法主要有两种:一是MTO技术(Methanol to Olefin,甲醇制烯烃),即由合成气首先生产出甲醇,然后将甲醇转化为乙烯和丙烯混合物的工艺;二是MTP技术(Methanol to Propylene,甲醇制丙烯),即由合成气首先生产出甲醇,然后将甲醇转化成丙烯的工艺。
上述两种技术均是从天然气或煤转化成甲醇开始,然后再将甲醇转化成烯烃。
具体工艺包括ExxonMobil的MTO工艺、UOP/Hydro的MTO工艺、Lurgi的MTP工艺、中科院大连化学物理研究所的SDTO工艺和清华大学的循环流化床甲醇制丙烯(FMTP)技术等。
(1)U OP/Hydro公司的MTO工艺图1 UOP/Hydro公司的甲醇制烯烃(MTO)工艺流程示意图UOP和Norsk Hydro公司选用不同于Mobil的催化剂开发出自己独立的MTO工艺。
与Mobil的工艺相比,UOP/Hydro的MTO工艺最大的先进性在于开发了基于SAPO-34的新型分子筛催化剂。
UOP和NorskHydro公司在挪威己经完成0. 5 t/d的甲醇工业示范试验,并完成50万t/ a乙烯规模的投资估算及经济评估。
道达尔石化位于比利时费卢依(Fe-luy)的全球首创的甲醇制烯烃/烯烃裂解中试装置(MTO/OCPPDU)采用UOP公司的MTO 技术,总投资4500万欧元,于2008年年末建成启动,将在长期运行的基础上验证包含甲醇制烯烃、烯烃分离、重烯烃裂解、烯烃聚合反应和聚烯烃产品应用在内的一体化工艺流程和其放大到百万吨级工业化规模的可靠性。
(2)L urgi公司的甲醇制丙烯(MTP)工艺德国Lurgi公司开发的MTP工艺,其主要产物为丙烯,同时得到市场容最巨大的副产物汽油、液化石油气(LPG)以及燃料气等。
Lurgi公司目前止在积极推进其MTP技术的工业化。
采用该技术,2001年在挪威Statoil 工厂建立了一套示范装置,该装置止常运转11000 h,证实了Lurgi MTP技术的可靠性和先进性。
采用Lurgi MTP技术的大唐多伦煤基烯烃项目,己于2009年11月投料试车。
该项目主产聚丙烯( 46万t/ a ),联产汽油(20万t/ a )、液化气(3. 6万t/a)等多种副产品,项目总投资180亿元。
神华宁煤宁东167万t甲醇、50万t聚丙烯项目,也采用鲁奇公司MTP 技术,于2010年建成。
(3)大连化物所的DMTO、SDTO工艺DMTO工艺是一种甲醇经二甲醚制烯烃工艺,SDTO是一种合成气经二甲醚制烯烃工艺。
2004年,陕西新兴煤化工科技发展有限责任公司与大连化物所和洛阳石化工程公司合作,于2005年底建成了年加工甲醇1. 67万t的DMTO工业性试验装置,成功验证了大连化物所的DMTO技术,该装置也是目前世界首套万吨级甲醇制烯烃工业化试验装置。
在建中的神华包头煤制烯烃项目采用大连化物所DMTO技术,包括180万t甲醇、30万t聚乙烯、30万t聚丙烯,其中甲醇装置2009年11月完工,整个煤制烯烃装置计划于2010年8月投料试车。
(4)清华大学循环流化床甲醇制丙烯FMTP工艺清华大学在MTP工艺方ICI也进行了改进。
利用该技术,目前止在安徽淮化集团厂区内建设一套3万t/ a的甲醇制丙烯工业试验装置,该项目由中国化学工程集团公司、清华大学和安徽淮化集团有限公司3家单位共同承担。
(5)中石化SMTO上艺和MTP上艺中石化上海石油化工研究院于2000年开始进行MTO技术的开发。
2004-2006年,SAPO-34分子筛工业放大生产成功。
2005-2006年,采用新型干燥方法的流化床催化剂SMTO-1制备成功,其价格低廉,催化性能优异,粒度分布类似于FCC催化剂,而强度优于FCC催化剂。
2003一2006年,上海石油化工研究院详细研究了MTO反应的反应行为、失活行为和积炭行为等,并于2005年建立了一套12 t/ a的循环流化床热模试验装置,将实验室研究的结果在该试验装置上进行了验证。
2007年11月,中石化在燕山石化建设的一套100t/d的甲醇制烯烃装置投产,装置产出的乙烯丙烯直接送燕山石化现有装置,实现连续运行。
装置采用类似炼油装置的FCC流化床反应器。
煤基甲醇制烯烃的发展技术上切实可行。
以煤气化合成甲醇为原料,进一步生产低碳烯烃的工艺技术是替代石油生产乙烯、丙烯等基础化工产品,减少石油消耗的有效途径。
从能源结构、经济发展、煤企整合、增大内需及环境保护等各方ICI分析,发展煤基甲醇制烯烃产业是十分必要的,是符合我国国情的重要措施。