中石化洛阳煤制烯烃攻关轨迹

中石化洛阳煤制烯烃攻关轨迹2020年前，国内烯炷供需将稳步增长，乙烯当量消费缺口依然较大。而在供应方面，非传统路线制烯炷将占三分之一份额，增长动力主要来自现代煤化工。在9月召开的2014中国国际石化大会上，中石化经济技术研究院院长李希宏毫不掩饰对煤制烯炷产业的期待。能源化工行业之所以对煤制烯炷市场寄予厚望，是因为这一产业链中的核心一环一一甲醇制烯炷技术取得重大突破，建设煤基甲醇制烯炷产业链成为可能。神华包头、宁波禾元、延长靖边、中煤榆横4大180万吨/年甲醇制烯炷装置的顺利投产运行进一步证实了技术的可靠性。据了解，这4个项目均采用了由中科院大连化物所、陕西新兴能源科技有限公司和中石化洛阳工程公司三方合作开发的甲醇制烯炷技术（DMTO）。目前，DMTO技术许可份额占国内市场的四分之三，其中一代技术10几套，二代技术1套，共计1100万吨烯炷产能。而在这个发展的过程中，中石化洛阳工程有限公司担负着重要角色，不仅是重要的技术开发单位之一，而且几乎所有工程均由中石化洛阳工程有限公司负责工程设计和工程总承包。中国合伙人2004年8月2日，大连化物所、陕西新兴能源科技有限公司、中石化洛阳石化工程有限公司三方携手，共同开启DMTO工业化成套技术开发。三方决定在陕西华县建设一套年加工1.67万吨甲醇的工业化试验装置。该装置甲醇处理量50〜75吨/天，以开展甲醇制烯炷技术工业性试验。按照协议规定，三方共同对外技术许可。在这三方中，中石化洛阳工程有限公司格外引人注目。这是一家搞石油化工的，怎么跻身煤化工了？据中石化洛阳工程有限公司党委书记王国良介绍，早在上世纪90年代，该公司就产生了一种危机感：石油资源有限，中国缺油少气，未来的烯炷产业走什么样的原料路线？未来的能源化工产业结构如何调整和优化？他们认为甲醇制烯炷是重要的方向之一。正好在1996年，有了一个选择的机会。当年，中石油集团打算利用四川丰富且相对便宜的天然气做甲醇，进而做烯炷。因甲醇制烯炷要用到流化床技术，于是中石油便找到流化床技术国内做得最好的中石化洛阳工程有限公司咨询。后来，因为当时国际油价才40美元/桶，用天然气制烯炷经济性比不过用石脑油制烯炷，中石油最终放弃了这个项目。但打那以后，该公司便决定投入人力物力财力，整合各种资源，开始煤化工技术的研究。所以，等到三方合作时，该公司在煤化工领域，特别是在甲醇制烯炷技术开拓方向已颇有建树。之所以要搞三方合作，正是为了结合各家优势，打造具有自主知识产权的甲醇制烯炷成套技术。这个合作基于大连化物所在甲醇制烯炷方面的多年研究成果，利用中石化洛阳工程有限公司国内一流的工程技术经验，全部投资和试验装置的建设运行和管理工作由新兴能源科技有限公司负责。2006年2月20日，陕西华县万吨级甲醇制烯炷工业试验装置安全打通全部试验流程，实现投料试车一次成功。2006年8月，该项目通过中国石化协会（现中国石油和化学工业联合会）组织的技术成果鉴定。现场考核专家组认为，该工业化试验成果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，处于国际领先水平，是当时世界上唯一的万吨级甲醇制取低碳烯烃工业化试验装置。考核结果显示，甲醇转化率达99.18%，乙丙烯加碳四的选择性达89.15%，吨烯烃甲醇消耗2.96吨，这些主要指标都达到国际领先水平。2006年8月24日，在京召开的新闻发布会上，三方正式宣布世界首套万吨级DMTO工业化成套技术获得成功。从实验室技术小试成功到华县万吨级工业化实验装置实现稳定运行，中石化洛阳工程有限公司起到了关键作用。据了解，DMTO技术的工业实践，与流化床催化裂化技术有着很多共通之处，虽然DMTO技术不能直接使用流化床催化裂化技术的工业实践指标，但是如果不对流化床催化裂化有深入的研究与实践基础，想要摸索DMTO技术的放大都无从下手。而提到流化床催化裂化技术，国内做得最好的正是中石化洛阳工程有限公司。首个总包商也是在2006年，全球首套百万吨煤经甲醇制烯烃项目一一神华集团包头煤制烯烃项目启动。开始，在该项目究竟该引进哪种技术的会议上，神华集团内部很多人都倾向于选择美国UOP技术。他们认为国内根本不具备研发成功甲醇制烯烃技术的能力。最终在遴选技术方案时，神华选定引进美国UOP技术。双方连技术许可的附件都签好了，就等着签商务合同。然而，就在项目正式投建前，神华集团毅然决然地改变了原先的技术方案，选择了DMTO技术。这个转变的契机，正是华县万吨级甲醇制烯烃工业试验装置的开车成功。而当时美国UOP公司的甲醇制烯烃装置仍然处在实验室阶段。2007年9月17日，大连化物所、新兴能源科技有限公司、中石化洛阳石化工程有限公司三方共同与神华集团签订了180万吨煤经甲醇制烯烃项目的DMTO技术许可合同，标志着DMTO技术从前期的万吨级工业性试验，开始向百万吨级工业化生产迈出关键一步。成功拿下神华包头项目的技术合同后，更大的挑战就是如何将DMTO技术工程化。这个重担自然落到了负责总承包的中石化洛阳工程有限公司的肩上。这也是全球首个百万吨级煤经甲醇制烯烃项目总包商。经过集思广益，中石化洛阳工程有限公司于2007年3月启动了装置工艺包的开发与设计。为了实现优势互补、加快进度，中石化洛阳工程有限公司的工程技术人员首先在大连化物所提供的技术基础数据和理论支持上，依次完成技术方案比选、工艺流程设置、关键参数改进、平面布置优化和操作手册编制。尽管甲醇制烯烃技术与催化裂化技术有相似之处，但两者还是存在天壤之别。所以，工艺包设计开始后不久，就遇到了如何在不同工况下减少催化剂损失、低温热利用、反应再生取热方案、生成水处理、反应器及管道材质选择、两器结构形式确定、大口径管道热补偿等一系列问题。为了早日打通工艺流程，工艺专业采用多种计算程序反复进行工艺模拟和方案比选。其中，面对汽提塔的设计优化，项目组反复对多种进料温度下各塔负荷、换热流程的不同排布方式进行对比。面对高温醋酸工况下反应器等关键设备材质的选择、两器大型化、大口径管道多、最大限度地提高催化剂活性等问题的挑战，设备、配管等专业与防腐工程等研究室紧密配合，大胆试验。与此同时，中石化洛阳工程有限公司还积极与华东理工大学、725所等单位联合，开展了水中催化剂去除、甲醇制烯烃生成水处理等新型试验，先后完成了进料分布器、新型旋风分离器、立式换热器、大型管道补偿器等十多项课题的技术开发，首次完成了反应器三级旋风分离器、急冷塔、开工加热炉等独特设备的设计。在全体人员的共同努力下，2007年11月完成工艺包的开发与设计。随后，又用了3个多月，完成了项目基础设计。有了工艺包的保证，项目在此后的采购、施工中进展顺利。2010年6月至7月，神华包头180万吨/年煤制烯烃装置完成了各装置的联动试车工作。2010年8月8日甲醇投料一次成功，甲醇转化率达到99.9%以上，乙烯加丙烯选择性达到80%以上，所生产的乙烯、丙烯等产品完全符合聚合级烯烃产品的规格要求，各项指标均达到设计要求，整个装置运行平稳。“因为这个项目一次开车成功并运行平稳，更多的业主纷纷与我们签订合同，使用DMTO技术，并由我们公司负责工程承包。”中石化洛阳工程有限公司有关市场开发人员告诉记者。据了解，我国目前已经投产的4个甲醇制烯烃项目（神华集团包头180万吨/年甲醇制烯烃装置2010年8月投产、宁波禾元化学有限公司180万吨/年甲醇制烯烃装置2013年2月投产、陕西延长中煤榆林能源化工有限公司180万吨/年甲醇制烯烃联合装置2014年6月投产、中煤陕西榆林能源化工有限公司180万吨/年甲醇制烯烃装置2014年7月投产），均采用DMTO技术，并基本上都由中石化洛阳工程有限公司总承包建设（禾元项目为工程设计）。走出国门在现今中石化洛阳工程有限公司的业务构成中，以甲醇制烯烃为代表的现代煤化工已占到三分之一。“从1996年至今，我们与煤化工，尤其是甲醇制烯烃已结缘近20年。我们深知这样一个道理——只有技术创新才能占据工程设计市场的关键。”该公司一位市场开发人员告诉记者，为进一步确保技术的领先地位，目前DMTO二代技术已顺利在陕西蒲城清洁能源化工有限公司180万吨/年甲醇制烯烃装置上得到利用。与一代技术相比，二代技术热量利用更合理，烯烃收率更高，每吨烯烃甲醇消耗降低10%以上，可大幅度降低烯烃生产的原料成本。在工程方面，针对二代技术比一代多了1个C4反应器和1个C4再生器的情况，为保证在今年年底顺利投产，该公司已做好两手准备——运行时可以将C4回炼部分切开，从而按照一代技术的情况开车。C4回炼的系统增加了反应器、再生器、旋分器、急冷水、主风机，这一套系统可以和一代技术一起开，也可以停下来让一代单独开。不仅如此，中石化洛阳工程有限公司还将眼光放到了国外，正积极开拓甲醇制烯烃的国外发展。据该公司市场开发部相关人员介绍，寻求走出去的出发点有两个：一是我国DMTO技术先于美国UOP技术工业化，技术