甲醇制烯烃技术(DMTO)-发展、经济性及产业化前景-马行美

1甲醇制烯烃技术(DMTO)

发展、经济性及产业化前景中国科学院大连化学物理研究所新兴能源科技有限公司马行美2011.03.111集基础、应用及开发研究、以承担国家重大项目为主的综合性化学化工研究所主要代表成果五十年代 合成液体燃料六十年代 航空煤油、合成氨原料净化新工艺七十年代 卫星姿态控制肼分解催化剂八十年代 膜分离技术、高效农药九十年代 催化裂化干气制乙苯、化学激光本世纪初 燃料电池、氢能、太阳能、储能、

生物技术、C1化学、化学动力学大连化学物理研究所概况2研究队伍构成研究生教育化物所研究队伍（截至2010年12月）大连化学物理研究所概况3大连化学物理研究所概况三个国家工程中心:催化国家工程中心膜技术国家工程中心

色谱研究和分析国家工程中心

正在建设：洁净能源国家实验室

甲醇制烯烃国家工程实验室45洁净能源国家实验室能源转化中试总面积：37800平方米6内容

DMTO技术背景和意义

DMTO技术工艺、工程特点

DMTO万吨级工业性试验

DMTO百万吨级商业化实践

DMTO技术的产业化前景和技术经济性7内容

DMTO技术背景和意义

DMTO技术工艺、工程特点

DMTO万吨级工业性试验

DMTO百万吨级商业化实践

DMTO技术的产业化前景和技术经济性8

乙烯、丙烯等低碳烯烃是现代化学工业的基础，传统的生产方法是轻烃和石脑油热裂解法～10吨原油→约3吨石脑油→1吨乙烯(20世纪90年代);2009年我国生产的近1070万吨乙烯原料约来自于1亿吨原油。按目前炼油经济性数据：按欧Ⅳ、欧Ⅴ标准生产及芳烃原料要求，～20吨原油→约3吨石脑油→1吨乙烯.

乙烯生产消耗大量石油资源，资源短缺日益紧张我国基本国情是缺油少气，石油资源相对匮乏，国家的能源安全受到威胁。目前我国石油及石化产品的需求矛盾日益突出。背景和意义9背景和意义2010年，我国生产原油2.03亿吨，进口原油2.39亿吨，对外依存度54%;2009年乙烯产量1070万吨，当量需求量达到2400万吨，对外依存度达55%；2010年乙烯产量1418.9万吨，对外依存度~50%;2020年乙烯当量需求量预计为3800万吨左右。国内乙烯供需平衡情况——开发新的煤制烯烃(CTO)、甲醇制烯烃(MTO)技术，有利于实施石油替代战略，缓解石油供求矛盾——高油价下，采用开发成功并实施商业化工厂运行的甲醇制烯烃（MTO）技术，具有巨大的经济利益和战略意义10烯烃生产技术路线MTOMTP>800oC，+H2O，乙烯＋丙烯收率～45%>800oC，+H2O石脑油乙烷乙烯丙烯煤天然气成熟技术合成气甲醇11研发历程实验室小试地点：大连化物所前期：乙烯＋丙烯>80%后期：乙烯＋丙烯90%中试（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%大连化物所新兴公司洛阳石化工程公司2004.08-2006.08国家发改委1980年代初期“七五”、“八五”、“973”中试（七五）大连化物所(固定床)乙烯＋丙烯＋丁烯85%商业化装置神华60万吨/年烯烃延长60万吨/年烯烃****30万吨/年烯烃****33万吨/年烯烃****60万吨/年烯烃****20万吨/年烯烃****60万吨/年烯烃****60万吨/年烯烃2006.08-国家发改委大连化物所连续进行了近30年的甲醇制烯烃研究，始终处于国际领先地位在国际上最早将SAPO-34用于MTO反应（AppliedCatalysis，Vol.40,No1-2，p316，1988；AppliedCatalysis,vol.64，p31-40,1990）新一代技术工业性试验陕西，华县乙烯＋丙烯:~86%2009.04-2010.06国家发改委大连化物所陕西煤化工技术工程中心洛阳石化工程公司12技术依托工业性试验催化剂成熟的工程DICP技术支撑DMTO产业化过程甲醇制烯烃国家工程实验室陕西煤化工技术工程中心有限公司洛阳石油化工工程公司反-再流化工艺与成熟的FCC工艺相似LPEC有40多年的FCC工程实践经验世界首套万吨级工业化试验2008年投产，2000吨/年产量DICP&LPEC&SYN正大能源材料（大连）有限公司13技术推广和商业许可DMTO技术推广、技术营销、技术服务新兴能源科技有限公司陕西煤业化工集团有限责任公司中科院大连化学物理研究所正大能化集团洛阳石油化工工程公司14DMTO工业性试验大连化物所、陕西新兴煤化工科技有限公司（现新兴能源科技有限公司）、洛阳石化工程公司联合开发2006年，完成了工业性试验世界第一次万吨级工业性试验2006年8月，专家鉴定会结论：“技术指标和试验规模达国际领先水平”72小时考核标定结果甲醇转化率 99.18%选择性：乙烯 39.81%丙烯 38.90%乙烯＋丙烯 78.71%乙烯＋丙烯＋C489.15%吨烯烃甲醇消耗2.96吨15内容

DMTO技术背景和意义

DMTO技术工艺、工程特点

DMTO万吨级工业性试验

DMTO百万吨级商业化实践

DMTO技术的产业化前景和技术经济性16DMTO反应特征0.43nmC2H40.39nmC3H60.43nmC6H60.58nm酸性催化特征高转化率(400℃

近100%转化)低压反应0.1~0.3MPa强放热(400-500oC,－22.4～－22.1kJ/mol甲醇;－167.3~－164.8kcal/kg甲醇)快速反应分子筛催化的形状选择性效应17DMTO工业装置工艺流程图工艺流程前部分使甲醇转化为低碳烯烃，总体流程与催化裂化装置相似，包括反应-再生、急冷水洗、烟气能量利用和回收、反应取热、再生取热等部分。精制分离部分，与石脑油热裂解工艺的精制分离部分相似，包括碱洗、干燥、压缩、制冷、脱C2塔、炔烃前加氢、脱C1塔、C2分馏塔、脱C3塔、C3分馏塔、脱C4塔等。18DMTO技术开发项目鉴定会袁啨棠、倪维斗、谢克昌三位院士主持鉴定会19内容

DMTO技术背景和意义

DMTO技术工艺、工程特点

DMTO万吨级工业性试验

DMTO百万吨级商业化实践

DMTO技术的产业化前景和技术经济性20DMTO工业性试验2006年6月完成DMTO工业性试验甲醇进料规模（50-75t/d，1.67×104t/a)2010年5月完成DMTO-II工业性试验21技术方案和技术特征甲醇混合烯烃C2=+C3=C4++分离流化反应中间产品～80%甲醇混合烯烃C2=+C3=C4++分离流化反应中间产品85-90%DMTODMTO-II2.9～3吨甲醇→1吨烯烃2.6～2.7吨甲醇→1吨烯烃技术方案22DMTO-II的技术特征DMTO-II是DMTO基础上的再发展，兼有DMTO的技术特征连续反应－再生的密相循环流化反应乙烯/丙烯比例在适当的范围内可以调节对原料和工艺设备无特殊要求工艺无环境污染问题DMTO-II还具有如下新的特征甲醇转化反应与C4+转化反应采用同一种催化剂在保障甲醇转化效果的同时，实现C4+的高选择性催化转化，显著提高低碳烯烃选择性甲醇转化和C4+转化均采用流化反应方式，分别在不同的反应区进行，可以共用再生器，耦合构成相互联系的完整系统利用C4+转化反应强吸热的特点，在高温区进行C4+转化反应，既符合该反应的转化要求，也能实现热量的耦合；甲醇转化和C4+转化目的产物一致，产物分布类似，可以共用一套分离系统23DMTO-Ⅱ工业化试验装置工艺流程简图甲醇空气CO、CO2等水C4+再生器再生器裂解反应器乙烯丙烯甲醇反应器空气急冷水洗塔脱丙烷塔压缩机分离精制装置预热器24技术成果鉴定2010年6月26日，中国石油和化学工业联合会在北京组织并主持召开了“新一代甲醇制低碳烯烃（DMTO-Ⅱ）技术”成果鉴定会。25内容

DMTO技术背景和意义

DMTO技术工艺、工程特点

DMTO万吨级工业性试验

DMTO百万吨级商业化实践

DMTO技术的产业化前景和技术经济性26

神华包头DMTO商业工厂设计范围甲醇装置甲醇制烯烃单元PP/PE装置烯烃分离单元上游装置：180万吨/年煤制甲醇装置下游装置：30万吨/年聚乙烯装置

30万吨/年聚丙烯装置副产：C4+12.5万吨；燃料气4.9万吨美国LUMMUS公司中标承揽甲醇制烯烃分离单元工艺包设计LPEC设计范围为MTO装置甲醇制烯烃单元界区的全部工程以神华集团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。27DMTO技术工业化进展神华包头煤制烯烃项目（180万吨/年甲醇60万吨/年聚烯烃，2006年12月核准（发改工业[2006]2772号））国内外首次采用流化床形式的甲醇制烯烃的大型化工业装置2010年5月28日，装置全部建成。5月30日，年产180万吨煤基甲醇联合化工装置投煤，7月3日生产出合格的MTO级甲醇。甲醇180万吨/年丙烯烯烃60万吨/年乙烯合成气聚丙烯30万吨/年聚乙烯30万吨/年DMTO分离聚合GEDavyLummusUnivationDICP\SYN\LPEC煤Dow28神华包头煤制烯烃进展2010年8月8日10:48甲醇投料，当天甲醇负荷即达到90%8月15日产出合格聚丙烯，8月21日产出合格聚乙烯甲醇转化率100%，非水产物中乙烯＋丙烯选择性大于80%现在：正稳定运行29神华包头DMTO装置产品30内容

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DMTO百万吨级商业化实践

DMTO技术的产业化前景和技术经济性31市场应用前景乙烯厂改造PVC行业焦化行业发展精细化学品配套原料煤制烯烃322/4/2023煤制烯烃DMTO煤煤气化变换低温甲醇洗硫回收硫磺甲醇合成丙烯聚合乙烯聚合PPPE发改工业[2006]1350号文件：煤基甲醇DMTO项目规模为60万吨/年烯烃规模；以聚烯烃为产品，以国家产业政策为主导，带动区域煤化工产业园的发展。中国的能源消费结构具备建设煤基DMTO的资源条件；332/4/2023煤制烯烃市场分析自然资源--煤、水资源逆向分布（煤—北多南少、西多东少；水—淡水资源集中南方。）CO2排放--京都协议、哥本哈根协议--CO2的捕集和封存（CCS）越来越受到重视！人力资源资金受限因素新型煤化工产业是密集型产业：资源+技术+人才+资金在条件具备的地方，根据国家产业结构政策，在指定区域合理布局，以聚烯烃为产品，带动煤化工产业园的发展。34PVC行业氯气乙炔氯化氢煤+石灰石电石乙烯氯气PVC单体VCMPVC甲醇DMTO电石乙炔法乙烯法优势：路线先进、合理；全世界80%的PVC生产方法；产品质量高、能耗低、污染小;经济竞争力强。乙炔天然气天然气乙炔法352/4/2023焦化行业优势：加长产业链；增强企业抗风险能力；符合国家“节能减排”政策。甲醇煤焦化DMTO烯烃焦炉煤气苯焦油焦炭焦油加工产品丙烯乙烯高附加值产品36乙烯厂改造乙烯厂改造方案对比原料100%石脑油83%石脑油17%甲醇75%石脑油25%甲醇改造（万吨）909098利润增加1+4.5%+15.1%石脑油价格甲醇价格以亚洲市场2008年价格作参照$800/MT<$370/MT甲醇的最低价格为$310/MT$975/MT<$471/MT甲醇的平均价格为$419/MT$1250/MT<$725/MT甲醇的最高价格为$935/MT372/4/2023外购甲醇DMTO市场分析甲醇市场价格稳定合适，产能趋于过剩，急于寻找出路？生产规模：60万吨/年DMTO乙烯丙烯精细化学品产品附加值高，市场需求量大，下游生产受原料限制！2