煤制芳烃简介一、产品市场情况我国高质量芳烃产品的生产主要来自石油技术路线，由乙烯裂解生产芳烃产品。

随着对芳烃需求的日益增长，作为芳烃生产原料的石油资源，面临着越来越严重的短缺局面，已成为制约我国芳烃发展的主要瓶颈之一。

芳烃为大宗基础有机化工原料，目前我国年消费量超过2000万吨。

是化纤、工程塑料及高性能塑料等的关键原料，广泛用于服装面料、航空航天、交通运输、装饰装修，电器产品、移动通讯等。

目前芳烃97%以上来源依赖于石油原料，由于受到产能影响，多年来对外依存都接近总需求量的50%。

芳烃产品中产能最大、与国民经济密切相关的对二甲苯，2012年的产量是773万吨，表观消费量1382万吨，自给率55.9％。

2012年，我国芳烃进口量达609万吨，对外依存度为44%。

截止2013年国内PX产能仅896万吨，对外依存度达46%。

预测2015PX进口1000万吨，投资空间3000亿元。

同时，中国PX产能增长一直比较缓慢。

一些拟建或建成的PX装臵因种种原因未能按计划投产，导致国内PX产不足需矛盾加剧。

随着厦门、福州、大连、咸阳等PX项目因当地群众抗议而被迫搁浅。

中国PX正遭遇后续项目断档的危机，这为煤制芳烃的成长与发展提供了巨大的空间。

‚页岩气大规模开发，已经将石油化工领域‘三烯三苯’格局打破，将页岩气作为原料生产烯烃，产品大部分是乙烯，丙烯很少，几乎没有芳烃。

造成了国际上芳烃价格的上涨。

未来十年内芳烃还会处于紧缺状态，5-6年内价格还会上涨。

与芳烃缺口形成鲜明对比的是甲醇的产能过剩。

来自氮肥工业协会统计数据显示，2012年我国甲醇产量为3164万吨，同比增加19.08%，装臵开工负荷仅61.3%。

近年来，我国每年芳烃缺口约为600万至700万吨，如果按1吨芳烃消耗3吨甲醇计算，那么仅用来制芳烃的甲醇就将达到每年2000多万吨。

截止2013底，我国只建成陕西华电榆横煤化工有限公司万吨级中试装臵和内蒙庆华集团10 万吨甲醇制芳烃装臵，国内总产能达11万吨。

陕西华电榆横煤制芳烃示范项目于2011年3月正式开工建设，先行建设万吨级煤制芳烃中试装臵，同时启动百万吨级工业示范项目，规模为300万吨煤制甲醇和100万吨芳烃装臵。

2012年，万吨级甲醇制芳烃中试试验装臵在陕西榆林煤化工基地建成。

2013年1月13日，第一次投料原料甲醇转化率高于99.99%，油相产物中甲基苯（主要指甲苯、二甲苯和三甲苯）的含量达到90%以上。

截止1月15日中午15时，原料甲醇累计进料约100吨，装臵平稳运转54小时，工业试验装臵实现了一次点火成功，一次投料试车成功，打通关键流程。

2013年3月18日，该项中试技术通过了国家能源局委托和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。

中试结果显示，3.07 吨甲醇就可以生产1吨芳烃，并副产大量氢气，工艺废水不含氨氮，废气不含硫氮。

2013年3月，由赛鼎公司设计的内蒙庆华集团10 万吨甲醇制芳烃装臵一次试车成功，项目顺利投产。

这是赛鼎运用与中科院山西煤化所合作开发的‚一种甲醇一步法制取烃类产品的工艺‛专利技术设计的我国第一套甲醇制芳烃装臵。

另外，国内煤制芳烃新建拟建项目5个，总产能445万吨，在建产能165万吨。

见表1。

表1我国建成和在建煤制芳烃项目万吨建成项目新建拟建项目二、生产技术传统芳烃由石油路线制得，近来石油资源紧张造成了芳烃中苯(B)、甲苯(T)、二甲苯(X)的价格居高不下。

利用煤资源弥补石油资源的不足来生产基础化学品，是近年来煤化工发展迅速的主要因素之一。

其中，煤制芳烃就是一条被认为有前景的工艺路线。

煤制芳烃技术是最近几年才受世人关注的新技术，是煤化工的研究与开发的热点之一。

但截至目前，多数处于中试阶段或实验室阶段，只有少数技术(如FMTA)进入工业化试验。

1、合成气直接制芳烃技术以煤为原料生产芳烃技术可分两大类：一是合成气直接制芳烃技术，二是合成气经甲醇再制芳烃的间接制芳烃技术。

其中，合成气经甲醇间接制芳烃技术又分为：从甲醇起步，以生产芳烃BTX为目的的甲醇芳构化技术、以生产对二甲苯为目的的甲苯甲基化技术以及以生产烯烃为主联产芳烃的组合技术等。

合成气直接制芳烃的催化剂大致可以分为两类：第一类为F-T合成催化剂组分与芳构化催化剂复合而成;第二类为合成甲醇/脱水催化剂与芳构化催化剂复合而成。

该技术还处于试验室的研究阶段，主要有：Mobil公司技术采用的是固定床，催化剂为Zn-Zr组分与微孔硅铝分子筛复合的催化剂，分子筛的硅铝比大于12。

BP公司技术催化剂为含Ga2O3或In2O3的组分与微孔硅铝分子筛复合的催化剂。

南京大学技术采用Fe-MnO-ZnZSM-5催化剂，Fe-Mn0为F-T合成常用的F-T合成活性组分，ZnZSM-5为烃类芳构化催化剂的活性组分。

山西煤化所技术两段复合床合成气直接芳构化技术，上床层采用合成甲醇催化剂与脱水催化剂复合，下床层采用SAPO与NKF-5分子筛负载Zn、Ga等脱氢组分所构成的复合催化剂。

2、合成气经甲醇制芳烃技术（1）甲醇芳构化技术沙特基础工业公司技术采用稀土元素镧、铈改性的ZSM-5分子筛催化剂，固定床评价，在反应压力0.1MPa，反应温度450℃，甲醇WHSV=9h-1的条件下，总芳烃收率9%～19%,BTX选择性70%～80%，BTX产率7%～14%。

清华大学的流化床技术(FMTA)清华大学在国际上首次开发了以流化床甲醇制芳烃(FMTA)工艺技术，包括连续两段流化床反应(双层构件湍动流化床技术)—再生、中低温冷却及变压吸附—轻烃回炼、液相芳烃非清晰分离—苯/甲苯回炼。

该技术将多段流化床反应再生系统成功用于FMTA过程，MTA过程的转化率99.99%,FMTA全流程的甲醇到芳烃的烃基收率为74.47%。

合3.07吨甲醇/吨芳烃，工艺废水中未检出甲醇和催化剂粉尘，再生烟气中不含SOx和NOx。

单位甲醇原料催化剂消耗为0.20千克。

该技术已在陕西榆林建成了年处理甲醇3万吨的FMTA全流程工业化试验装臵，工业试验持续运行443小时。

甲醇到芳烃的烃基总收率74.47%(折3.07吨甲醇/吨芳烃)。

山西煤化所的两段固定床MTA技术两个固定床反应串联，第一芳构化反应器的气相组分进人第二反应器继续进行芳构化。

催化剂为负载脱氢功能的Ga、Zn或Mo组分的分子筛(ZSM-5或11)催化剂。

北京化工大学MTA技术2010年6，河南煤化集团研究院与北京化工大学合作进行煤基甲醇制芳烃技术开发。

上海石油化工研究院技术甲醇制芳烃催化剂及工艺的前期探索性研究。

甲醇芳构化催化剂采用负载脱氢氧化物的分子筛(ZSM-5)催化剂。

（2）甲醇芳构化催化剂研究进展甲醇芳构化，即甲醇在催化剂的作用下，经脱水、脱氢、聚合及环化为芳香烃的过程，是轻烃芳构化的一个延伸。

甲醇芳构化，催化剂是关键环节。

例如，甲醇在ZSM-5的催化作用下，虽有一定的芳构化活性，但在芳构化过程中伴有裂解、氢解、氢转移等副反应，产生大量的低碳烯烃，制约了芳烃选择性的提高，而以Ga、B、Fe、Sn、V、1n、Cr、Zr等杂原子同晶臵换ZSM-5中的部分或全部硅或铝，对分子筛进行改性，将极有可能获得催化性能的分子筛催化剂。

甲醇在ZSM—5分子筛上芳构化的实现存在以下主要问题：ZSM-5分子筛表面酸性中心不但是反应的活性中心，同时也是积炭中心，这使得这类催化剂不仅具有很高的催化反应活性，同时也很容易结焦失活。

催化剂表面积炭可以毒化酸性中心、堵塞孔道，从而引起催化剂失活。

另外，ZSM-5对单组分芳香烃的选择性不高，总芳烃收率低也是甲醇芳构化的难点之一。

不同结构沸石催化剂的甲醇转化反应显示，十元环的ZSM-5沸石的十元环的孔口尺寸与BTX轻芳烃的分子尺寸相当，有利于抑制重芳烃的生成，而且三维的孔道结构有利于反应物、产物的扩散与抑制积碳的形成，因而使其具有优异的甲醇芳构化性能。

在三种催化剂中，ZSM-5分子筛上的芳烃收率最低，而负载具有较强脱氢活性的Ag+与Zn2+后，ZSM-5基催化剂的芳构化活性有了显著提高。

（3）甲苯甲基化技术随着甲苯甲醇烷基化技术的不断发展以及芳烃市场的逐步演变，该工艺竞争优势逐渐显现。

越来越多公司或研究机构投人大量精力研究该课题，如ExxonMobil、GTC、沙特基础工业公司、大连化学物理研究所、大连理工大学和中石化上海石化研究院等。

但甲苯甲基化技术开发绝大多数仍处于实验室阶段，至今未有成功的中试经验，催化剂稳定性差、转化率低、反应放热剧烈等均是制约该技术应用推广的难题。

中石化甲苯甲基化技术催化材料选用较高硅铝比的ZSM-5分子筛，改性方法包括金属/非金属氧化物负载和水蒸汽处理。

改性后催化剂择形效果良好，对二甲苯选择性超过94%,而甲苯转化率接近20%。

该技术在中国石化扬子石化已进行了侧线试验。

由LPEC设计的20万吨甲苯甲基化制混合二甲苯工业装臵于2012年底开车成功。

大连物化所的甲苯甲基化技术目前完成中试并经过了评审。

三、装臵投资芳烃为大宗基础有机化工原料，是化纤、工程塑料及高性能塑料等的关键原料，广泛用于航空航天，交通运输、装饰装修等。

目前我国年消费量超过2000万吨。

我们根据陕西华电FMTA装臵300万吨煤制甲醇和100万吨煤制芳烃总投资285亿元估计，大约芳烃每万吨投资约2.8-3亿元。

装臵的初步投资估算见表2。

表2装臵的初步投资估万吨投资案例项目采用引进碎煤熔渣气化先进技术，实现优质煤分级分质高效利用，符合国家煤化工产业发展政策导向。

通过煤化工生产工艺生产出的芳烃产品是改性塑料的上游产品，可延长芳烃产业链条。

主要生产工艺技术包括碎煤加压熔渣气化工艺、低温甲醇洗脱除二氧化碳工艺、甲烷深冷分离工艺、甲醇低压合成工艺、甲醇一步法合成芳烃工艺。

项目投资：40亿元。

建设规模：年产煤制芳烃20万吨。

副产品有LNG、LPG、甲醇、焦油、粗酚等。

效益分析：项目投产达效后，预计年销售收入20亿元，销售利润4亿元，税金3亿元。

2013年10月17日，赛鼎工程与双鸭山龙煤天泰有限公司签署煤制10万吨/年芳烃项目工程承包合同。

工期预计为36个月，总金额约23.3亿元。

四、经济性分析1、万吨级装臵初步的消耗定额2013年1月15日，由东华科技总承包的世界首套《万吨级甲醇制芳烃工业化试验项目》在陕西华电榆林顺利开车并通过现场考核。

该工业化试验项目采用清华大学自主研发的流化床甲醇制芳烃技术，东华科技承担了该工业化试验项目的总承包工作，负责项目可行性研究报告编制、全过程设计、建筑安装，参加装臵试车、试验开车和试验装臵的测试、评价、总结、验收等工作。

试验期间，整个装臵运行平稳，验证了小试成果，产出合格的芳烃，并取得了为今后工业化放大服务的数据和经验，为百万吨芳烃装臵奠定基础。

2013年3月18日，‚流化床甲醇制芳烃（FMTA）成套工业技术开发‛和‚流化床甲醇制芳烃（FMTA）催化剂开发‛两项科技成果通过由国家能源局委托中国石化联合会组织的鉴定。