[小木虫emuch.net]甲醇制烯烃技术(DMTO) 发展、经济性及产业化前景-马行美

null甲醇制烯烃技术(DMTO) 发展、经济性及产业化前景*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2011.03.11大连化学物理研究所概况集基础、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化物所研究队伍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大连化学物理研究所概况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nullnull洁净能源国家实验室总面积：37800平方米内 容内 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内 容内 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背景和意义 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。背景和意义背景和意义背景和意义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烯烃生产技术路线烯烃生产技术路线>800oC，+H2O， 乙烯＋丙烯 收率～45%>800oC，+H2O石脑油乙烷乙烯 丙烯煤 天然气研发历程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 （Applied Catalysis，Vol.40, No1-2，p316，1988 ；Applied Catalysis, 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 洛阳石化工程公司技术依托技术依托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）有限公司技术推广和商业许可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DMTO工业性试验DMTO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＋C4 89.15% 吨烯烃甲醇消耗 2.96 吨 内 容内 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DMTO反应特征DMTO反应特征酸性催化特征 高转化率 (400 ℃ 近100%转化) 低压反应0.1~0.3MPa 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DMTO工业装置工艺图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，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。DMTO技术开发项目鉴定会DMTO技术开发项目鉴定会 袁啨棠、倪维斗、谢克昌三位院士 主持鉴定会内 容内 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DMTO工业性试验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，1.67×104 t/a )2010年5月完成DMTO-II 工业性试验技术和技术特征技术方案和技术特征～80%甲醇混合烯烃C2= + C3=C4++分离流化反应中间产品85-90%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DMTO-II的技术特征DMTO-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nullDMTO-Ⅱ工业化试验装置工艺流程简图技术成果鉴定技术成果鉴定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。内 容内 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 神华包头DMTO商业工厂 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。DMTO技术工业化进展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Dow神华包头煤制烯烃进展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：正稳定运行神华包头DMTO装置产品神华包头DMTO装置产品内 容内 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市场应用前景市场应用前景煤制烯烃*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；煤制烯烃市场分析*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、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。PVC行业PVC行业氯气乙炔氯化氢煤+石灰石电石乙烯氯气 PVC 单体 VCM PVC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焦化行业*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乙烯厂改造乙烯厂改造外购甲醇DMTO市场分析*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！ 20万吨/年烯烃已具备发展 精细化工品的条件在甲醇生产相对集中地区，外购甲醇DMTO市场时机成熟外购甲醇DMTO市场分析*外购甲醇DMTO市场分析风险提示甲醇产能和价格是敏感因素，外购甲醇条件成熟，认为风险可控！在发达地区，特别是东南沿海城市（港口城市），从海外外购甲醇，生产乙烯丙烯，发展下游产品，优势明显。摆脱对煤、水等资源的依赖 市场决定厂址，整合人才、资金，收益最大化 保护环境--无CO2排放 --避免了甲醇合成中高污染、高能耗的化工过程 节约资源--甲醇是与石油、天然气、煤同样重要的资源！ null两种烯烃生产路线经济性比较（IRR=12%）石脑油甲醇4000元/吨2300元/吨DMTO煤550元/吨甲醇2300元/吨总 结总 结DMTO技术是实现“石油替代”战略的重要技术途径 DMTO技术是唯一在商业化工厂中得到验证的，当今世界上最好的甲醇制烯烃技术 新一代DMTO技术吨烯烃甲醇消耗降低10%以上，具有显著技术经济优势和应用前景。 DMTO技术在煤基甲醇-聚烯烃项目、PVC行业、焦化行业、乙烯工厂改造项目中有广阔的应用前景 世界甲醇市场产能趋于过剩，价格回归理性，趋于稳定，外购甲醇建设DMTO项目时机成熟，在经济发达的沿海港口城市优势明显null