煤经甲醇制烯烃技术成就20110416-宁波.ppt

1、1,煤经甲醇制低碳烯烃技术开创石化原料多元化的时代,中国科学院大连化学物理研究所 新兴能源科技有限公司 2011年04月16日,2,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,3,甲醇制烯烃国家工程实验室,2008年8月国家发改委批准 主要任务 开发甲醇制烯烃技术：围绕甲醇制烯烃关键技术，建设甲醇转化创新研发平台，持续地为现代煤制烯烃工业提供具有自主知识产权的新技术，促进产业化进程 功能 国家层面上构建完整的甲醇制烯烃技术支撑和服务体系 完善和优化技术工艺 制定甲醇制烯烃

2、相关技术标准，引领和带动煤制烯烃工业的顺利发展。,4,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,5,一、煤经甲醇制烯烃技术研发背景和意义 二、中国石化工业的高速发展及投资机会 三、中国石化工业、精细化工发展的“瓶颈”是烯烃原料的供应 四、CTO（煤制烯烃）、GTO（天然气制烯烃）、MTO （甲醇制烯烃）、MTP（甲醇制丙烯）技术为烯烃生产开辟了新途径 五、煤经甲醇制烯烃工艺技术的经济分析 六、全球首个投入运行的CTO商业化工厂神华包头煤化工公司投资与效益分析,内容,6,一、煤经甲醇制烯烃技术研发背景和意义 二、中国石化工业的高速发展及投资机会

3、三、中国石化工业、精细化工发展的“瓶颈”是烯烃原料的供应 四、CTO（煤制烯烃）、GTO（天然气制烯烃）、MTO （甲醇制烯烃）、MTP（甲醇制丙烯）技术为烯烃生产开辟了新途径 五、煤经甲醇制烯烃工艺技术的经济分析 六、全球首个CTO商业化工厂神华包头煤化工公司介绍,7,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。 1吨乙烯约 3吨石脑油 10吨原油(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、欧标准生产及芳烃原料要求， 1吨乙烯 约3吨石脑油 20吨原油。 乙烯生产消耗大量石油资源，资源短

4、缺日益紧张 中国基本国情是缺油少气相对富煤。而石油资源相对匮乏，使国家的能源安全受到威胁，目前中国石油及石化产品的需求矛盾日益突出。,技术研发背景和意义,8,8,中国人均能源资源拥有量,中国资源特点,9,9,资料来源：国家发改委能源经济与发展战略研究中心；IEA,Million Barrels/Day,中国石油供应情况,10,10,单位：万吨,国内乙烯供需平衡情况,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。,11,一、煤经甲醇制烯烃技术研发背景和意义

5、二、中国石化工业的高速发展及投资机会 三、中国石化工业、精细化工发展的“瓶颈”是烯烃原料的供应 四、CTO（煤制烯烃）、GTO（天然气制烯烃）、MTO （甲醇制烯烃）、MTP（甲醇制丙烯）技术为烯烃生产开辟了新途径 五、煤经甲醇制烯烃工艺技术的经济分析 六、全球首个CTO商业化工厂神华包头煤化工公司介绍,12,“十一五”末的2010年，中国炼油工业在自产2.03亿吨和进口2.39亿吨原油的支持下，原油加工量达到了5亿吨, 位列世界第二；乙烯是最重要的石油化工基础原料之一，在主要靠自产2500万吨化工轻油的支持下，达到了1418.9万吨，位列世界第二；五大合成纤维产量达到1500万吨，位列世界第

6、一；合成树脂，合成橡胶产量均上升至位列世界第四。,二. 中国石化工业的高速发展及投资机会,13,作为衡量一个国家石化工业发展水平标志的乙烯产量，根据有关单位预测，中国乙烯供需情况如表1所示。,*当量需求量,表 1,14,中国“十二五”发展目标，为中国的石化行业有效发展提供了充分的空间和良好的机遇。鉴于世界石化行业仍将处于第四次景气周期，全球石油及石油化工业总体保持了良好的发展势头，乙烯产品链亦将是未来数年中，具有最佳投资机会的领域之一。 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（MT

7、O）技术，具有巨大的经济利益和战略意义,15,一、煤经甲醇制烯烃技术研发背景和意义 二、中国石化工业的高速发展及投资机会 三、中国石化工业发展的“瓶颈”是乙烯原料的供应 四、CTO（煤制烯烃）、GTO（天然气制烯烃）、MTO （甲醇制烯烃）、MTP（甲醇制丙烯）技术为烯烃生产开辟了新途径 五、煤经甲醇制烯烃工艺技术的经济分析 六、全球首个CTO商业化工厂神华包头煤化工公司介绍,16,生产乙烯的原料主要是来自油田伴生气和炼油厂生产过程中产生的乙烷、丙烷、轻烃、石脑油及轻柴油等，在加拿大、中东及拉美等国家和地区，由于富产油田伴生气和轻烃，其乙烯原料中石脑油所占的比重很低，一般不到30，美国为39%

8、。而在亚洲及欧洲等国和地区乙烯原料中石脑油的份额一般均超过60，日本高达93%。图1, 列出了中国2005年乙烯原料的构成，,三. 中国石化工业发展的“瓶颈”是乙烯原料的供应,17,图1. 2005年中国乙烯原料构成,从图中可以明显看到，中国的乙烯原料中石脑油、轻柴油、加氢尾油及抽余油等几乎占了90，它们均来自石油加工过程的产品或副产品，源于石油。 2008年，中国乙烯原料中石脑油比重为67%。,18,为了使有限的石油资源，生产更多的汽、煤、柴油等石油产品，按目前炼油经济性数据：按欧、欧标准生产及芳烃原料要求， 1吨乙烯 约3吨石脑油 20吨原油；乙烯裂解原料一般约占加工原油的1015左右，根

9、据预测的2015年及2020年中国原油的加工量，缺口乙烯原料大体为2100万吨及3500万吨左右，而这一缺口，已大大超过了世界目前石脑油贸易所能提供的量。 因此，乙烯原料的供应已成了中国进一步发展乙烯工业的“瓶颈”。,19,一、煤经甲醇制烯烃技术研发背景和意义 二、中国石化工业的高速发展及投资机会 三、中国石化工业、精细化工发展的“瓶颈”是烯烃原料的供应 四、CTO（煤制烯烃）、GTO（天然气制烯烃）、MTO （甲醇制烯烃）、MTP（甲醇制丙烯）技术为烯烃生产开辟了新途径 五、煤经甲醇制烯烃工艺技术的经济分析 六、全球首个CTO商业化工厂神华包头煤化工公司介绍,20,中国的化石能源资源结构中的

10、特点是缺油少气，煤炭蕴藏量相对比较丰富。 煤或天然气制烯烃的过程主要由三部分构成，即煤（或天然气）首先转换成合成气（一氧化碳与氢气）；合成气制甲醇；甲醇制烯烃（MTO），以及烯烃的进一步分离。目前，国内外对前两部分已有先进、成熟及可靠的技术并进行着大型工业化生产。而最关键技术是甲醇制烯烃技术，即MTO/MTP工艺技术；催化剂的开发；以及烯烃的分离技术。 2007年，神华集团率先采用具有自主知识产权、甲醇制烯烃（DMTO）的技术进行商业化装置建设并顺利运行。DMTO技术对比国内外的MTOMTP技术的特点论述如下：,四、CTO、GTO、MTO 、MTP技术为烯烃生产开辟了新途径,21,DMTO技术

11、方案和技术特征,80%,甲醇,混合烯烃,C2= + C3=,C4+,+,分离,流化反应,中间产品,85-90%,DMTO,DMTO-II,2.93吨甲醇1吨烯烃,2.62.7吨甲醇1吨烯烃,技术方案,22,DMTO工业性试验,2006年6月完成DMTO工业性试验,甲醇进料规模（50-75 t/d，1.67104 t/a ),2010年5月完成DMTO-II 工业性试验,23,DMTO工业性试验,大连化物所、新兴能源科技有限公司、洛阳石化工程公司联合开发 2006年6月，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

12、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C4 89.15% 吨烯烃甲醇消耗 2.96 吨,24,DMTO反应特征,酸性催化特征 高转化率 (400 近100%转化) 低压反应0.10.3MPa 强放热 (400-500oC, 22.422.1kJ/mol甲醇 ; 167.3164.8kcal/kg甲醇) 快速反应 分子筛催化的形状选择性效应,25,DMTO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

13、，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。,26,DMTO-II工业性试验,试验装置概况 合作三方 陕西煤化工技术工程中心有限公司（股东：陕西煤业化工集团、大连 化物所） 中国科学院大连化学物理研究所 中国石化集团洛阳石油化工工程公司 2010年5月完成DMTO-II工业性试验 装置的组成 试验装置包括原有DMTO装置部分（包括：甲醇转化制烯烃单元、空压机部分、动力站），以及为DMTO-II试验增加的C4+分离单元和C4+转化单元。 催化剂 DMTO-II和DMTO均使用同一种DMTO专用催

14、化剂。,27,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 已授权11套，560万吨/年烯烃,2006.08- 国家发改委,新一代技术 工业性试验 陕西，华县 乙烯丙烯:86%,DMTO技术研发历程和进展

15、,28,总之，甲醇制烯烃（DMTO）技术的研发成功及神华包头商业化工厂的顺利运行，使乙烯、丙烯的生产原料彻底摆脱了对石油的依赖，从世界范围来讲，开辟了一条用储量更为丰富的煤炭（或天然气）来制得乙烯及丙烯的新途径，对中国来讲找到了一条利用自己相对丰富的煤炭资源及天然气资源，使石油化工走上了可持续发展的道路。,29,一、煤经甲醇制烯烃技术研发背景和意义 二、中国石化工业的高速发展及投资机会 三、中国石化工业、精细化工发展的“瓶颈”是烯烃原料的供应 四、CTO（煤制烯烃）、GTO（天然气制烯烃）、MTO （甲醇制烯烃）、MTP（甲醇制丙烯）技术为烯烃生产开辟了新途径 五、煤经甲醇制烯烃工艺技术的经济

16、性分析 六、全球首个CTO商业化工厂神华包头煤化工公司介绍,30,由于CTO的第一步，为用煤经气化过程制合成气，进而制取甲醇，第二步才是甲醇通过MTO过程生产混合烯烃，再经分离得到产品乙烯及丙烯，因此，在对CTO的经济评价时，就必须考虑整个过程各个工序的生产成本。 对煤制烯烃项目进行了比较深入的技术经济分析，并与常规的大型石脑油水蒸汽裂解制烯烃的成本作比较，得出的结果如表所示。,五. 煤经甲醇制烯烃工艺技术的经济性分析,31,31,两种烯烃生产路线经济性比较,石脑油,甲醇,4000元/吨,2300元/吨,DMTO,煤,550元/吨,甲醇,2300元/吨,据上述测算数据可以明显看出： 1、 当原

17、油处于低价位时，石脑油水蒸汽裂解制取烯烃的成本优势明显。 2、当国际原油离岸价（FOB）高于50美元/桶时，对应的石脑油不含税价格在4000/吨 以上，石脑油裂解制取混合烯烃的税前销售成本在8300元/吨以上，此时MTO制取烯烃的甲醇不含税价可在2300元/吨左右，而对应的可承受的煤价上限约550元/吨左右。在目前的石油价格下，甲醇制烯烃MTO技术的优势不言而喻,32,一、煤经甲醇制烯烃技术研发背景和意义 二、中国石化工业的高速发展及投资机会 三、中国石化工业、精细化工发展的“瓶颈”是烯烃原料的供应 四、CTO（煤制烯烃）、GTO（天然气制烯烃）、MTO （甲醇制烯烃）、MTP（甲醇制丙烯）技

18、术为烯烃生产开辟了新途径 五、煤经甲醇制烯烃工艺技术的经济性分析 六、全球首个CTO商业化工厂神华包头煤化工公司,33,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。,34,DMTO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