甲醇制取低碳烯烃 (DMTO) 技术及工业应用
中国科学院大连化学物理研究所 新兴能源科技有限公司
吕志辉
2009年9月3日
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内容
• DMTO技术背景和意义 • DMTO技术工艺、工程简介 • DMTO万吨级工业性试验 • DMTO技术推广和应用情况 • DMTO百万吨级商业工厂
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DMTO工业性试验主要结论-1
¾ DMTO工业性试验完成了具有自主知识产权的新型专用催化剂工业放 大、试验装置工程设计、工程技术开发、工业化条件试验等过程的 技术开发。
¾ 已发明的专用分子筛合成及催化剂制备技术的可靠性得到了进一步 的验证。
¾ 对DMTO反应的各影响因素(温度,空速,定碳,循环量,停留时间等)有 了进一步的理解。
通过审查 • 2005年2月27日基础设计通过审查 • 2005年12月份装置建设竣工 • 2006年6月完成试验 • 2006年8月技术成果鉴定
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甲醇进料规模（50t/d，1.67x104t/a )
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流程图
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工业性试验历程
洛阳
冷模 试验
惰性剂流化 试验
16天
大连化物所 新兴公司 洛阳石化工程公司
2006.08— 国家发改委
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DMTO反 应 特 征
• 酸性催化特征 • 高转化率 • 低压反应 • 强放热 • 快速反应 • 分子筛催化的形状选择性效应
0.43 nm
C2H4
0.39nm
C3H6 0.43nm
C6H6 0.58nm
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反应器
¾ 取得工业化装置开停工和安全运行控制方案等一系列技术成果，为 DMTO工业化长周期安全生产提供了技术基础。
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DMTO工业性试验主要结论-2
• 确认了中试试验装置和工业化试验装置之间的内在联系 和差异。
• 进一步认识到进行工业性试验的必要性，考核了DMTO工 艺和工程技术。
• 获得了开发大型DMTO工业装置设计工艺包的基础数据， 为建设DMTO大型工业生产装置奠定了基础。
– 甲醇转化率99.83% – 乙烯选择性40.07% – 丙烯选择性39.06% – 乙烯＋丙烯选择性79.13% – 乙烯＋丙烯＋C4选择性90.21%
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现场考核结论
• 现场考核专家组认为： 该工业化试验装置是具有自主知识产权的
创新技术，装置运行稳定、安全可靠，技术指标 先进，是目前世界上唯一的万吨级甲醇制取低碳 烯烃的工业化试验装置。
2400
2740 3080 3590 4100 4440 4780 495 0 5120
对应国际原油 离岸价格
（美元/桶）
25 28
30 35 42
50 55 60 63
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两种烯烃生产路线经济性比较
原油
35美元/桶
煤
405元/吨
石脑油
3590元/吨
甲醇
1500元/吨
DMTO
5320烯元/吨 烃
中试（八五）
上海青浦化工厂(流化床) 乙烯＋丙烯>80% 中科院科技进步特等奖
工业性试验
陕西，华县 乙烯＋丙烯:~80%
目前工业化装置建 设与许可
神华60万吨/烯烃 延长60万吨/烯烃 新兴20万吨/烯烃 Titan 60万吨/烯烃
1980年代初期至今
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“七五”、“八五”“973”
2004.08-2006.08 国家发改委
应用研究与基础研究并重、具有较强技术开发实力、 以承担国家和企业重大项目为主的化学化工研究所
基础研究
催化基础国家重点实验室 分子反应动力学国家重点实验室
重大项目
燃料电池研究室 化学激光研究室（国家重点实验室）
航天催化与新材料研究室 仪器分析化学研究室
应用研究
精细化工研究室 应用催化研究室
现代化工研究室
单位烯烃（乙烯+丙烯）成本 [单位：元/吨]
3160 3780 4400 5320 6250 6860 7480 779 0 8100 800 1000 1200 1500 1800 2000 2200 230 0 2400
100 185 275 405 535 625 700 755 800
对应石脑油 价格（元/吨）
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• DMTO技术背景和意义
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产业背景
• 世界石油资源日趋紧张，石油价格波动剧烈；中国基本国情是缺油 少气，使国家的能源安全受到一定的威胁。
• 低碳烯烃市场广阔，需求量大，但长期以来国内自给率只有50%左 右，需要进口大量的石油作为原料用于制取低碳烯烃。
• 中国作为煤炭资源大国，中国政府十分重视开发煤代石油制取低碳 烯烃的DMTO工业化技术。 DMTO工业技术可缓解我国石脑油资 源的不足，使低碳烯烃生产原料多元化。
脱碳2塔、炔烃前加氢、脱C1塔、C2分馏塔、 再生、急冷分馏、气体压缩、烟气能量利
脱C3塔、C3分馏塔、脱C4塔等。
用和回收、反应取热、再生取热等部分。
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大型工业化DMTO项目经济性分析
生产方法
甲醇制烯烃
石脑油制烯烃
烯烃成本
甲醇价格 （元/吨）
对应60万 吨煤制甲 醇装置生 产成本的 原料煤市 场价格 （元/吨）
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DMTO百万吨级商业工厂
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神华包头DMTO商业工厂
以神华万利煤矿生产的煤为原料生产甲醇，通过MTO装置转化为烯烃，经聚合装 置生产出聚乙烯和聚丙烯，同时副产硫磺、丁烯、丙烷和乙烷以及C5+等副产品。
设
上游装置：180万吨/年煤制甲醇装置
计
下游装置：30万吨/年聚乙烯装置
（Applied Catalysis，Vol.40, No1-2，p316，1988 ；Applied Catalysis, vol.64，p31-40, 1990 ）
实验室小试
地点：大连化物所 前期：乙烯＋丙烯>80% 后期：乙烯＋丙烯 90%
中试（七五）
大连化物所(固定床) 乙烯＋丙烯＋丁烯85%
• 大型化煤基或天然气基甲醇装置的工业化技术成熟，单位生产能力的投资 和成本大幅降低，有利于提高下游产品的经济竞争力。
在今后数十年内，将给以煤炭（或天然气）为原料、经由 甲醇生产低碳烯烃产业的快速发展带来前所未有的机遇。
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DMTO技术工艺、工程简介
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大连化学物理研究所概况
2006.01.14－24 2006.02.02－06
现场
投料试车 阶段
228小时
2006.02.20 －03.02
条件试 验阶段
614小时
2006.04.24 －05.20
考核运 行阶段
255小时
2006.06.09 －06.21
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考核运行阶段平均结果
• 考核运行阶段连续241小时运行的平均结果(包括 个别波动结果）
范
30万吨/年聚丙烯装置
围
甲醇
甲醇制烯烃 烯烃分离
装置
单元
单元
PP/PE 装置
¾ 美国LUMMUS公司中标承揽甲醇制烯烃反应气分离工艺包设计。 ¾ LPEC设计范围为MTO装置甲醇制烯烃单元界区的全部工程。
– DMTO的核心技术－反应再生部分应用的流化工程技术与已成熟 的FCC流化工程技术类似。我们的合作方－LPEC具有40多年的 FCC工程设计和运行经验，关键的工程技术可针对DMTO的工程技 术特点借鉴FCC工程设计经验。
– 化物所正在开发后续技术，新一代的DMTO技术即将进行工业性 试验，甲醇单耗可降至2.65左右。
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两种烯烃生产路线经济性比较
原油
60美元/桶
煤
755元/吨
石脑油
4950元/吨
甲醇
2300元/吨
DMTO
7790烯元/吨 烃
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DMTO万吨级工业性试验
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DMTO工业性试验
• 2004年8月2日正式签订三方合作合同 • 2004年8月8日项目正式启动 • 2004年10月11日项目可行性研究报告
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技术路线分析
石脑油
>800oC，+H2O，乙烯＋ 丙烯收率～45%
乙烷
煤 天然气
合成气
成熟技术
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>800oC，+H2O
乙烯
丙烯
甲醇
DMTO (MTO)
大连化物所已经完成 DMTO工业性试验， 已经进行了商业许可
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“煤代油” 战略
间接替代石油
MTO
烯烃
乙烯
成熟工业过程
再生设备材质要求适中。
• DMTO专用催化剂
• 乙烯/丙烯比例在适当的范围内可以调节
• DMTO工艺对原料和工艺设备的特殊要求
• DMTO装置的副产水
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大型化DMTO工业装置工艺流程图
精制分离部分，与管式裂解炉工艺的精制分 工艺流程前部分使甲醇转化为低碳烯烃，
离部分相似，包括碱洗、干燥、压缩、制冷、 总体流程与催化裂化装置相似，包括反应
科技部副部长曹建林
陈俊武院士 中国石油化工协会名誉会长谭竹洲 原化工部副部长李士忠