煤制烯烃研究报告

1、煤制烯烧研究报告作者:日期:煤制烯煌工艺研究报告一、煤制烯炫简介制备丙烯的传统方法是采用轻油（石脑油、轻柴油）裂解工艺，但 石油储量有限，所以世界各国开始致力于非石油路线制乙烯和丙烯类 低碳烯炫的开发。其中，以煤或天然气为原料制甲醇，再由甲醇制低碳 烯炫的工艺受到重视。煤制烯炫主要指乙烯、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、丙烯睛、环氧丙烷、丙二醇、

2、环氧氯丙烷、合成甘油、丙烯酸以及异丙醇等。煤制烯凝简单来说可分为煤制甲醇、 甲醇制烯炫这两个过程。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醍（D ME，形成甲醇、二甲醍和水的平衡混合物，然后转化为低碳烯炫,烯炫经过聚合反应生产聚烯炫。目前，国际上有几种领先的甲醇制烯 煌工艺，如美国UOP公司与挪威海德鲁（Lydro）公司的甲醇制烯炫 工艺（MTO、德国鲁奇（L u r g i ）公司的甲醇制丙烯工艺（MTP ）、 美国AtoFin a与UOP公司的烯炫裂解工艺等，其中 Lurgi公司的 MTP工艺已经在国内的生产装置

3、上应用，在2 0 10年最先实现工业 化。二、国外煤制烯炫技术MTO国际上对甲醇制烯炫的统一叫法。最早提出煤基甲醇制烯煌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（Exxo n ）、环球石油公司（UO P ）及海德鲁公司（Hyd r o） 等相继投入开发，在很大程度上推进了 MT）的工业化。1 995年，UOP 与挪威Nor s k Hy d r o公司合作建成一套甲醇加工能力 0. 7 5吨 /天的示范装置，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U OP /Hydro工艺 的20万吨/年乙烯工业

4、装置，截止2006年已实现50万吨/年乙烯装 置的工业设计，并表示可对设计的50万吨/年大型乙烯装置做出承诺 和保证。UOP/Hydro的MTD工艺可以在比较宽的范围内调整反应产物 中C 2与C3;烯凝的产出比，可根据市场需求生产适销对路的产品， 以获取最大的收益。惠生（南京）清洁能源股份有限公司甲醇制烯炫装置采用环球油 品公司（U O P）的甲醇制烯炫（MT O）/烯炫裂化（OCP ）技术，是全球首 套采用霍尼韦尔先进技术（Honeywe 1 l ）的装置，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。UO%Hy dro公司的甲醇制烯姓（MT Q工艺流程示意图该项目于2 01

5、3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6 0万吨甲醇制烯炫项目、江苏斯尔邦石化有限公司年产83万吨甲醇制烯凝项目都采用霍尼韦尔技术进行项目建设。三、国内煤制烯凝情况1、煤基甲醇制烯炫（MT。（1）中科院大连化物技术（DMT）DMT O是大连化物所的甲醇制烯炫专利技术。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D MT O工业化试验装置。该装置于 2 0 06年2月一次投料 试车成功，实现了近1 0 0狮醇转化率、低碳烯炫（乙烯

6、、丙烯、丁 烯）选择性达90刈上的结果。止匕外，陕西煤化集团目前正采用D MTO_ II技术在陕西蒲城建设70万吨/年的煤制烯炫项目。DMT O技术应用情况宁波禾元化学有限公司投资约 6 0亿元，通过外购甲醇，采用DM TO工艺技术建设的180万吨/年甲醇制烯炫装置（含烯炫分离）、4 0万吨/年聚丙烯装置、50万吨/年乙二醇装置，于20 1 3年1月投料 试车成功，并生产出合格烯炫（乙烯、丙烯）。神华集团采用DMT微术，投资17 0亿，于2010年5月在内蒙 古包头建成1 8 0万吨/年甲醇、60万吨/年甲醇制烯炫项目，是世 界首套百万吨级煤基甲醇制烯炫大型工业化示范装置。自 2011年1 月

7、正式投入商业运营以来，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 套煤制低碳烯凝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9 9.9 5刈上，烯炫（乙烯+丙烯）选择性达78%以上神华集团煤制烯燃工艺流程图神华包头煤基甲醇制烯炫项目气化装置主要工艺技术：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1 500 吨/天的气化炉，由中国天辰工程公司详细设计。空分：采用杭州杭氧股份有限公司4套单套规模为6000 0立方 米/小时（氧气）规模的空分设备

8、。空气压缩机采用德国 MA N透平公 司设备。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。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。甲醇合成：采用英国庄信万丰公司下属 DA Y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。甲醇制烯炫：采用中国科学院大连化物所的甲醇制烯炫 （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。 烯炫分离回收采用美国鲁姆斯公司（LummuS技术。聚丙烯装置采用美国陶氏化学公司（DOW/的U

9、 NIPOLP豉术；聚乙烯装置采用陶氏化学公司U nipol工艺（2）上海石化院技术（SM TO）SMT豉术是中石化上海石化研究院开发的甲醇制烯炫技术， SM TO反应系统由流化床反应器和催化剂再生器组成。20 0 5年建立一套 12t/年的循环流化床热模试验装置，实现甲醇转化率大于 99. 8 %乙 烯和丙烯选择性大于8 0%乙烯、丙烯和C4选择|i超过90%。2 0 0 7年1 1月，100t/d甲醇制烯炫（SMTD）工业试验装置 成功投产运行。2 0 11年1 0月采用SMTOi术在中原石化建成60万 吨/年甲醇制2 0万吨/年烯炫装置，并投入正常运行，并于2 014年 1月通过竣工验收

10、。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、6 0万吨烯炫、30万吨聚乙烯和3 0万吨聚丙烯 等）与河南项目（投资170亿元，18 0万吨甲醇、6 0万吨烯炫）， 均采用SMT破术。2、煤基甲醇制丙烯（MTP ）（1）采用国外技术建设的MT艰置德国鲁奇公司是世界上最早开发成功 MT成术的公司，该公司还 拥有大型甲醇（mega methan o l ）低压合成技术，大型甲醇技术与M TP技术两者结合，可以建设大型M TP工业装置。当前国内用于生产 的煤基甲醇制丙烯都采用该技术。采用GS P气化技术的神华宁煤年产52万吨的M TP项目，总投资 约195亿元

11、，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，四合一装置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装置采用德国鲁奇公司MTPK术，聚丙烯装置采用德国ABB公司气相法聚丙烯技术。神华宁煤第二套年产 50 万吨甲醇制烯炫项目，于 20 14年8月2 7日一次性投料试车成功， 经试运行，产出纯度99. 8 8%勺合格丙烯及牌号为1102K的合格聚丙 烯厂品。大唐多伦在内蒙古锡盟多伦县建设年产46万吨的M TP项目，2011年6月开车成功，2 012年3月进入试生产阶段。该项目以锡林 浩特

12、市胜利煤田褐煤为原料，集成 Shel 1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MTTP丙烯生产工艺、Spheri p o 1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MTTP技术情况目前，国内从事MT限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S MTP装置工艺包研发，并在扬子石化建 设5 000吨/年的工业试验装置，该装置于 2012年12月成功开车， 产出合格丙烯。装置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

13、取了大型工业化装置 S MT瞰套技术开发所需的大量基础数据，促进了 SMT豉术实现工业 转化步伐，为下一阶段18 0万吨/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（FMT?技术。20 0 9年1 2月，在淮南建设了规模为 3万吨/年的FMTP中试装置。利用该技术生产以丙烯为目标产物的 烯炫产品，丙烯总收率达 77 %，原料消耗为3吨甲醇/吨丙烯；生产 以丙烯为主的烯凝产品，双烯（乙烯+丙烯）总收率达88 %，原料消耗为2.6 2吨甲醇/吨双烯。3、国内甲醇制烯凝生产情况及市场随着甲醇制烯炫技术的日益成熟，国内兴起了利用廉价

14、甲醇建设 甲醇制烯炫项目的热潮。目前在建或拟建甲醇制烯凝项目大部分位于 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炫为主，沿海地区以甲醇制烯炫为主。受煤 炭价格较低的影响，煤基甲醇制烯凝成本优势较为明显，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，国内煤基甲醇制烯凝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 富德等装置开车成功，产能达到 440万吨/年。中国已投产煤基甲醇制烯烧装置情况业主开车时间产能（万吨/年）烯姓工艺神华包头20 1 0.0860大化所D

15、MTO神华宁煤20 1 0.1 052鲁奇MTO大唐多伦2010.1046鲁奇MTO中原石化20 11. 1020中石化S MTO宁波富德2 013.0260大化所DMD惠生（南京）20 1 3 .0 930UOP-MTO延长中煤榆能化2 0 1 4 .066 0大化所DM TO中煤榆林能化201 4 .0760大化所D MTO神华宁煤2014. 0 85 2鲁奇MTO陕西蒲城清洁能源2 0 15. 27 0-合计510到20 15年底，我国煤制烯凝总产能达145 0万吨/年。预计2017年底前，我国煤制烯炫总产能将达1 9 5 0万吨/年。4、煤制烯炫的经济性分析(1 )成本分析20 1 0

16、年，甲醇市场平均价格约220 0元/ t左右，相当于73美 元/桶石油价格下石脑油裂解烯炫的成本，2 0 10年原油年平均价格 为78.8美元/桶，按照目前的石油价格，外购甲醇生产烯凝还具有一 定的竞争力。但国际油价并不稳定，如果石油价格下滑较大，则外购甲 醇生产烯凝难与石脑油裂解制烯炫进行竞争。 但如企业自身拥有煤矿 用自产煤生产甲醇，成本约在8 0 01000元/ t左右，则煤制烯炫与石 油路线相比具有很大的竞争实力。(2)投资分析以MTO或DMT媒制烯炫工艺建设的万吨级烯炫装置投资约为 3. 03.5亿元，而石脑油裂解制烯炫(包括新建厂，乙烯、丙烯、丁 二 烯全面深加工和公用工程)的万吨

17、级烯炫装置投资约为1.62 .0 亿元。由此可见，煤制烯炫较石脑油裂解制烯凝的投资大。(3 )综合比较综合比较煤基甲醇制烯炫和石脑油制烯凝的经济性可以看出，煤基甲醇制烯凝的前期一次性投资较大，但生产成本比石脑油制烯凝降 低一半左右，特别是对于50万t以上的装置而言，这个成本优势则更 为明显。另外石脑油制烯凝工艺路线受石油资源的制约较大，而我国 煤炭资源比较丰富，其价格受外部影响也相对较小，因此，煤基甲醇制 低碳烯凝在我国的发展仍具备十分重要的战略优势，无论在资源上，经济上还是能源安全上已具有较强的竞争优势5、煤基甲醇制烯炫存在问题我国是一个相对“富煤少油”的国家，发展煤制烯炫具有一定战略意义，

18、但发展煤制烯凝也应该本着科学的态度，不能盲目发展，搞重 复性建设，对发展煤制烯凝的客观条件和市场风险都应有一个清醒的 认识。(1)投资强度高煤制烯炫仍然面临传统的以原油为原料的石化行业的竞争，特别是中东地区石化工业的快速发展，必将对我国的煤制烯凝产业造成一 定的冲击。因此，在发展煤制烯凝项目前应做好充分的经济分析，以 免造成不必要的损失和浪费。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 醇制烯炫项目是建设乙烯/丙烯及下游一体化的联合装置进行内部消 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

19、基甲醇制烯炫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、 聚丙烯为主要下游厂品。(2)环境资源制约在煤的转化过程中，必将有大量的碳要以二氧化碳的形式排放出 来。煤基甲醇制烯炫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吨烯炫，排放出的二氧化 碳高达1 1. 6 3吨，需要煤炭为6吨左右，吨烯炫耗水约3 3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，煤制烯凝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炫是一种能耗偏高，能量转化率偏低的工艺。在规 模为6

20、0万吨/年的前提下，目前的可研报告中给出的吨烯炫综合能耗约为180GJ，能量转化率仅为2 6%,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 . 8 6GJ能量转化率4 0 . 53 %相比较，还存在差距。(4)盲目发展，无序竞争煤基甲醇制烯炫(含外购甲醇制烯炫及煤制丙烯)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6 0万吨/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炫项目，形成了无序竞争的局面。国家进一 步明确煤制烯炫示范项目准入条件，要求煤基甲醇制烯炫项目主要包 括能源转化效率40%以上，吨标

21、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炫企业神华包头、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，煤制聚烯炫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，煤制聚烯炫在本地消化的比例为10-15 %，因地理位置的原因，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。西北烯凝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，煤基甲醇制烯炫的产能大量释放，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