第5期(總第120期)煤化工No.5 (Total No.120)2005年10月Coal Chemical Industry0ct.2005煤基甲醇制烯烴(MTO )工藝生產(chǎn)低碳烯烴的工程技術(shù)及投資分析陳香生劉昱陳俊武(中國石化集團(tuán)洛陽石化工程公司,洛陽471003)摘要煤基甲醇制低碳烯烴工藝無論從技術(shù)還是從經(jīng)濟(jì)上都具備了工業(yè)化應(yīng)用的基礎(chǔ)和條件。MTO工藝目前是將甲醇轉(zhuǎn)變?yōu)橐砸蚁?、丙烯為主低碳烯烴且最容易實(shí)現(xiàn)百萬噸級(jí)大型化進(jìn)料規(guī)模的工藝技術(shù),工程方面雖然沒有顛覆性的風(fēng)險(xiǎn)但還是需要經(jīng)過萬噸級(jí)工業(yè)化示范裝置驗(yàn)證。通過對(duì)煤基甲醇技術(shù)及投資的分析得出:MTO工藝工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵除催化劑和工藝技術(shù)本身外,煤基甲醇裝置的大型化和甲醇制造成本是否有競(jìng)爭力是最關(guān)鍵的因素。關(guān)鍵詞煤基甲醇MTO工藝工程技術(shù)投資分析文章編號(hào):1005-9598 (005)0 000-06中圈分類 號(hào):TQ22文獻(xiàn)標(biāo) 識(shí)碼:A由煤基或天然氣基生產(chǎn)的低碳烯烴并進(jìn)一步生產(chǎn)聚.1目前具備發(fā)展煤基和天然氣基碳一化學(xué)烯烴、乙二醇、環(huán)氧乙烷等石化產(chǎn)品的項(xiàng)目已經(jīng)具備.工業(yè)應(yīng)用的條件了技術(shù)和市場(chǎng)條件,是勢(shì)在必行。天然氣、煤我國能源分布狀況是富煤、貧油、少氣,因此,在.第一層次.未來相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi),煤炭仍然將占我國總能源消費(fèi)合成氣的65%~70%。從國家安全和能源戰(zhàn)略的角度出發(fā),研究開發(fā)以第二層次I碳一資源替代石油的天然氣和煤氣化化工工藝有著醇醚類(甲醇、二甲醚)極其重要的意義。煤化工屬于碳一化學(xué)工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)烴類(烯烴、油品)域,可生產(chǎn)幾乎所有種類的下游石油化工產(chǎn)品(見圖其他(H2、H/N2)1)。在目前我國原油儲(chǔ)量及開采量滿足不了國民經(jīng)濟(jì)第三層次需要(近50%原油需要進(jìn)口),而國際油價(jià)已經(jīng)攀升到下游石化產(chǎn)品60美元/桶~70美元/桶的形勢(shì)下,我國煤化工的發(fā)團(tuán)1碳一化工應(yīng)用的工業(yè)化層次結(jié)構(gòu)圖展將直接關(guān)系著國家能源戰(zhàn)略安全和基本化工產(chǎn)品的供給。在煤炭、天然氣資源比較豐富的地區(qū),經(jīng)過慎重的市場(chǎng)分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)認(rèn)證后，適度建設(shè)煤液化2甲醇制低碳烯烴的MtO工藝(包括直接液化和間接液化)制油的項(xiàng)目,建設(shè)煤或天然氣基甲醇經(jīng)MTO/MTP工藝制低碳烯烴的項(xiàng)目,建設(shè)2.1 MTO 工藝先進(jìn),但工程上有待技術(shù)完善以甲醇或二甲醚為代表的含氧有機(jī)化合物是典型的一.碳有機(jī)化合物,主要由煤基或天然氣基的合成收稿日期:2005-08-10作者簡介:陳香生(1941- ),男,1964年畢業(yè)于北京石油氣生產(chǎn)。用以甲醇為代表的含氧有機(jī)物為原料生產(chǎn)以學(xué)院煉油工程專業(yè),教授級(jí)高級(jí)工程師,一直從事煉 油技術(shù)乙烯和丙烯為主的低碳烯烴工藝有國外的MTO、MTP研究和管理工作，現(xiàn)主要從事渣油裂解制低碳烯烴工藝研工藝和中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的DMTO工究和甲醇轉(zhuǎn)化制低碳烯烴(DMT0)工藝技術(shù)開發(fā)。藝。這些工藝的原料基本相同,只是催化劑各有特色，2005年10月陳香生等:煤基甲醇制烯烴(MTO)工藝生產(chǎn)低碳烯烴的工程技術(shù)及投資分析目的產(chǎn)品有所不同。嚴(yán)格地說,這些工藝都是將含氧核和驗(yàn)證。針對(duì)MTO工藝特殊要求的許多工程技術(shù)盡有機(jī)化合物催化轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，稱之為0TO(0xy-管從發(fā)表的文獻(xiàn)來看是有理有據(jù),但畢竟處于概念狀genate To 0lefins)工藝更為貼切。以美國UOP公司、態(tài),還沒有單獨(dú)或集成在-起在工業(yè)上實(shí)施過。從中中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所為代表專利商提供試一步到百萬噸級(jí)規(guī)模還是存在許多不確定的因素。的MTO、DMTO工藝所用的催化劑均是經(jīng)金屬改性的百萬噸級(jí)裝置的工藝包編制和工程設(shè)計(jì)一定要準(zhǔn)確、SAPO系列含磷硅鋁氧化物分子篩，各家制造工藝盡優(yōu)化,不宜用投人數(shù)十億元資金的百萬噸級(jí)工業(yè)化裝管不同,最終產(chǎn)品均是[Si02]、[P02]、[A102]四面體構(gòu)置來作工藝和催化劑性能的工業(yè)化驗(yàn)證試驗(yàn)，作工程成的8~12元環(huán)籠型狀的晶體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，適合MTO、技術(shù)的開發(fā)和驗(yàn)證試驗(yàn)。因此,MTO 技術(shù)當(dāng)前是處于DMTO工藝的SAPO分子篩催化劑的籠子環(huán)型口直徑即將工業(yè)化應(yīng)用的階段,是先進(jìn)但在工業(yè)上尚不成熟約為0. 40nm~0. 45nm,非常適合甲醇、二甲醚等含氧的技術(shù),需要經(jīng)過工程技術(shù)開發(fā)階段并在工業(yè)化示范化合物分子進(jìn)入籠子內(nèi)部與活性中心發(fā)生生成乙烯、裝置上得到驗(yàn)證。丙烯等目的產(chǎn)品的催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)。總烯烴的選擇性目2.2 MTO 工藝的機(jī)理前已經(jīng)可以達(dá)到約90%,乙烯質(zhì)量產(chǎn)率約為21%~25%，MTO的反應(yīng)機(jī)理是甲醇先脫水生成二甲醚丙烯質(zhì)量產(chǎn)率約為12%-15%。通過改變工藝條件,MT0(DME)，然后DME與原料甲醇的平衡混合物脫水繼續(xù)工藝的Cj/ C2* 的質(zhì)量比率可在0.75和1.5之間改轉(zhuǎn)化為以乙烯、丙烯為主的低碳烯烴,少量Cr-C5的變。如果將生成物中C$以上組分進(jìn)一步反應(yīng)和轉(zhuǎn)化,低碳烯烴進(jìn)一步由環(huán)化、脫氫、氫轉(zhuǎn)移、縮合、烷基化.Cq、C;的收率將進(jìn)一步提高,如果將一部分烯烴進(jìn)行等反應(yīng)生成分子量不同的飽和烴、芳烴、Cg'烯烴及焦岐化反應(yīng),乙烯、丙烯的選擇性還會(huì)進(jìn)-步提高。德國炭。天然氣制合成氣技術(shù)是已經(jīng)大型化的成熟技術(shù);Lurgi公司的MTP工藝所用的催化劑是改性的ZSM系煤氣化制合成氣技術(shù)盡管在大型化方面比較復(fù)雜，尚列催化劑,具有非常高的丙烯選擇性,副產(chǎn)少量的乙未達(dá)到天然氣制合成氣那樣的大型化程度,也應(yīng)該屬烯、丁烯和C/C%烯烴,對(duì)甲醇進(jìn)料而言,丙烯質(zhì)量產(chǎn)于比較成熟的技術(shù);天然氣或煤基合成氣制甲醇則是率可達(dá)到28%~30%。MTP 工藝所用的催化劑由南方化非常成熟的工業(yè)化技術(shù);低碳烯烴的下游的精制分離學(xué)(Sud-chemie)公司提供,因?yàn)镸TP工藝的催化劑不技術(shù)也是成熟可靠的技術(shù)。由表1所列MTO工藝與石像MTO工藝催化劑那樣會(huì)迅速結(jié)焦失活,其結(jié)焦很緩腦油管式裂解爐工藝反應(yīng)氣組成比較可以看出,由于慢，因而不必要用連續(xù)反應(yīng)-再生的流化床型式,可原料單純和潔凈，混合低碳烯烴氣體除再生帶人的煙以用固定床反應(yīng)器型式,由于結(jié)焦失活,反應(yīng)器要切氣雜質(zhì)比管式裂解爐工藝稍高外,H2、CH,和其他雜質(zhì)換到另一個(gè)反應(yīng)器后通人氮?dú)夂涂諝獾幕旌衔镞M(jìn)行含量甚至還更低,因此下游的精制分離系統(tǒng)流程有可燒焦,以恢復(fù)催化劑的活性,大約一個(gè)月需再生一次。能比傳統(tǒng)的石腦油管式裂解爐簡化。所以天然氣制低經(jīng)過近20年的研究和完善,MTO、MTP工藝實(shí)驗(yàn)碳烯烴的技術(shù)關(guān)鍵是MTO、DMTO及MTP工藝本身及其室階段及中試階段的工作已經(jīng)基本結(jié)束,數(shù)據(jù)已經(jīng)比催化劑性能,是該工藝由中試規(guī)模放大到工業(yè)化規(guī)模較完善,但尚未經(jīng)工業(yè)化示范裝置或工業(yè)化裝置的考時(shí)的工程技術(shù)放大問題。表1 MTO 工藝與管式裂解爐工藝裂解氣組成(摩爾)對(duì)比組成HN2C0 CO2 HSCHCH2CH。CHCHg_CH.裂解爐工藝裂解氣/%4.13 0.00 0.00 0.18 0.05 0.03 23.68 0.45 6.41 31.69 0.23 9.44MTO工藝裂解氣/%1.72 0.27 0.01 0.85 0.38 0.00 8.09 0.00 1.64 51.10 2. 0620. 91CH,nc'"ic°nc,;"c;Cc*s2 tcr21.3 c;°ncs'icncs°C.5-Cg 非芳烴裂解爐工藝裂解氣/%0.46 0.09 0.00 1.20 1.03 0.50 0. 501.65 0.50 0.50 0. 100. 69MTO工藝0.00 0.68 0.00 3.81 0.00 0.00 0. 000.00 0.32 0.00 0. 000.00早期的MTO研究多以中孔沸石ZSM-5 為催化劑，又發(fā)現(xiàn),孔徑在0.45nm左右的八元氧環(huán)小孔沸石,如雖然ZSM-5的水熱穩(wěn)定性好,但生成乙烯和丙烯的選菱沸石、毛沸石、T沸石、ZK-5、Sapo-17、Sapo-34 等,擇性差,乙烯加丙烯的選擇性低于20%。進(jìn)一步研究由于孔徑的限制,只能吸附直鏈烴、伯醇等,不吸附帶煤化工2005年第5期支鏈的異構(gòu)烴、環(huán)烷烴和芳烴組分,因此在這些小孔好,反應(yīng)速度快。美國UOP公司MT0-100和大連化物沸石上甲醇容易轉(zhuǎn)化為Cz-C;烯烴，很少生成C*的所D0-123兩種催化劑的性能相當(dāng),C2+C;烯烴的選化合物,低碳烯烴的選擇性好。MTO及DMTO工藝中所擇性均在80%左右。目前大連化物所新近研究表明，用催化劑的催化材料均是SAPO系列分子篩，僅僅是其Cz+Cj烯烴的選擇性可以提高到85%, Ci+Cj+生產(chǎn)工藝不同，所使用的模板劑不同。目前常用的Cq烯烴的選擇性可大于90%。大連化物所的催化劑Sapo-34分子篩孔徑比2SM-5小，為0. 4nm~0. 5nm價(jià)格低廉，具有比較好的市場(chǎng)競(jìng)爭力。中試評(píng)價(jià)結(jié)而且孔道密度大,可以利用的表面積多,水熱穩(wěn)定性果見表2。表2大連化物所與UOP公司的中試裝置評(píng)價(jià)結(jié)果比較烯烴選擇性(質(zhì)量)/%原料中試規(guī)模/t.d+分子篩類型反應(yīng)器類型 乙烯 乙烯+丙烯乙烯+丙烯+丁烯UOP公司甲醇0. 75SAP0-34流化床34~46 .76~7985~-90大連化物所二甲醚相當(dāng)甲醇0.08~0. 15流化床.5> 80~90原料消耗/單位質(zhì)量混合烯烴已經(jīng)運(yùn)行的反應(yīng)-再生次數(shù)催化劑價(jià)格催化劑牌號(hào)2. 659>450次MT0-100大連化物所相當(dāng)2.567甲醇~1 500次比較低D01232.3 MTO工藝流程和試驗(yàn)數(shù)據(jù)脫炔烴塔;精制分離脫甲烷塔;精制分離脫乙烷塔;精2.3.1 MT0工藝 流程制分離碳2分餾塔;精制分離碳3分餾塔;精制分離MTO工藝的工藝流程(見圖2)前部分與催化裂化脫丙烷塔;精制分離低溫制冷系統(tǒng);精制分離深冷制裝置相似,包括反應(yīng)再生、急冷分餾、氣體壓縮、煙氣冷系統(tǒng)。能量利用和回收、反應(yīng)取熱、再生取熱等部分。后部系整個(gè)MT0生產(chǎn)裝置大約有150臺(tái)(件)反應(yīng)器、再統(tǒng)與管式裂解爐工藝的精制分離部分相似，包括堿生器、塔器、壓縮機(jī)、主風(fēng)機(jī)、容器、機(jī)泵、換熱器、加洗、干燥、壓縮、制冷、脫碳2塔、炔烴前加氫、脫碳1熱爐等。塔、碳2分餾塔、脫碳3塔、碳3分餾塔、脫碳4塔等。2.3.2反應(yīng)器 的選擇根據(jù)對(duì)低碳烯烴產(chǎn)品是化學(xué)級(jí)還是聚合級(jí)的不同要甲醇轉(zhuǎn)化的總一級(jí)反應(yīng)速率為250m2/ (m' 催化求，流程可以有適當(dāng)改變。主要有以下部分:MTO反應(yīng)劑.s),屬于快速反應(yīng)的類型。研究表明,決定催化劑再生器;MTO進(jìn)料系統(tǒng);MTO主風(fēng)系統(tǒng);MTO煙氣熱量選擇性的重要因素之一是催化劑上的積炭量,為了調(diào)利用系統(tǒng);MTO冷熱催化劑儲(chǔ)罐;MTO原料預(yù)熱換熱系節(jié)(C= /C;)比值,除了改變工藝條件,也要適當(dāng)調(diào)節(jié)統(tǒng);MT0水冷、急冷塔;MT0分餾塔;MTO油氣壓縮系催化劑上積炭量。小孔SAPO類型沸石由于孔徑結(jié)構(gòu)統(tǒng);精制分離堿洗塔;精制分離干燥塔;精制分離加氫的限制,容易在催化劑上積炭,適合催化含氧有機(jī)化Hh混合C,取熱器|c|轉(zhuǎn)|急|水脫分脫|冷洗取熱器生廣應(yīng)|應(yīng)文|塔塔塔餾塔+C"C°空氣十C+重組分圈2DMTO工藝流程示意圖2005年10月陳香生等:煤基甲醇制烯烴(MTO)工藝生產(chǎn)低碳烯烴的工程技術(shù)及投資分析合物轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng),容易滿足待生劑對(duì)生焦大型化的連續(xù)反應(yīng)一再生的流化床反應(yīng)器型式率的要求。而中孔沸石，如十元氧環(huán)孔道的HZSM-5,用得最多和最成熟的是煉油行業(yè)的催化裂化技術(shù)。表由于獨(dú)特的孔結(jié)構(gòu)不利于縮合芳烴的生成和積累,生3表明了MTO、DMTO工藝與催化裂化技術(shù)在反應(yīng)-再焦率和催化劑的失活率低于小孔沸石。不過目前也有生方式上的主要不同點(diǎn)。洛陽石化工程公司為了拓寬研究報(bào)道稱改進(jìn)后的ZSM類型分子篩也適合催化含我國乙烯工業(yè)原料的范圍，利用公司40年來積累的氧有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)。催化裂化工程技術(shù)理論和工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),對(duì)MTO、DM-以，上催化劑的反應(yīng)機(jī)理決定了催化劑的反應(yīng)周TO工藝的工程技術(shù)特點(diǎn)作了詳細(xì)的分析和研究。研期非常短,需要頻繁地再生,從而決定了MTO工藝不.究的結(jié)果表明,MTO、DMTO工藝所用的SAPO催化劑不宜選擇固定床反應(yīng)器而只能選擇連續(xù)反應(yīng)-再生的同于催化裂化的分子篩催化劑,有其獨(dú)特的對(duì)工程設(shè)流化床反應(yīng)器。循環(huán)快速流化床反應(yīng)器和湍流流化床計(jì)的要求。MTO、DMTO工藝從本質(zhì)上是不同于催化裂反應(yīng)器是能夠?qū)崿F(xiàn)MTO工藝(C2/C*)>1的反應(yīng)器系化的工程技術(shù),僅僅是借鑒催化裂化兩器流化的反應(yīng)統(tǒng)。-再生形式,決不能沿用原有的催化裂化的工程設(shè)計(jì)UOP/HYDRO-MTO的反應(yīng)器型式是類似流化催化裂規(guī)范。MTO、DMTO工藝在工程技術(shù)上對(duì)催化劑流化、催化的連續(xù)反應(yīng)-再生方式,大連化物所中試階段所用化劑循環(huán)、劑醇比.催化劑再生、反應(yīng)器過剩熱量的取的反應(yīng)器是密相循環(huán)流化床型式。有的專利推薦利用出、再生器的取熱油氣脫雜質(zhì)、含氧有機(jī)化合物的進(jìn)氣固并流下行式超短接觸時(shí)間流化床反應(yīng)器,催化劑料方式等均與催化裂化有本質(zhì)的差異或區(qū)別。有豐富與原料下行,認(rèn)為這樣能夠及時(shí)終止反應(yīng)進(jìn)行,能夠催化裂化工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的洛陽石化工程公司與大連有效地抑制二次反應(yīng)的發(fā)生,低碳烯烴等目的產(chǎn)品的化物所在MTO工藝方面已經(jīng)合作了近10年，通過深選撣性更好,但這種下行式反應(yīng)器目前在煉油行業(yè)尚人消化MTO、DMTO工藝和催化劑的特點(diǎn)，雙方認(rèn)為這未見工業(yè)化運(yùn)用。些工程技術(shù)的區(qū)別是在已掌握技術(shù)范圍之內(nèi)。表3 DMTO 技術(shù)與FCC工程技術(shù)的主要不同點(diǎn)內(nèi)容反應(yīng)原料原料進(jìn)反應(yīng)熱劑油比或水油比或反應(yīng)溫度生焦率熱平衡布方式進(jìn)料分主風(fēng)風(fēng)量流化介質(zhì)料狀態(tài)醇油比水醇比C/%蠟油、常吸熱FCC技術(shù)渣、減渣等液相反應(yīng)6-8注水量少 500-5205~9自平衡、取熱噴嘴大油氣、空氣MTO或甲醇或氣相放注水量大400~550~2自平衡、分布板較小甲醇、低碳DMTO技術(shù)二甲 醚取熱、補(bǔ)熱烯烴等,空氣備注差別大在較大相差大量水差別生成有較大相差較大差別大差別大 大差別有差別差非常大基于上述認(rèn)識(shí),為了積極穩(wěn)妥地開發(fā)具有我國自數(shù)百t/a規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室中試裝置一步放大到百萬主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DMTO工藝技術(shù)，洛陽石化工程公司與t/a規(guī)模則是近萬倍的放大倍數(shù),風(fēng)險(xiǎn)比較大。根據(jù)大連化物所、陜西新興煤化工有限公司合作決定分洛陽石化工程公司幾十年的從事催化裂化的工程放兩步實(shí)施幾十萬t級(jí)/a到百萬t級(jí)/a規(guī)模甲醇制大經(jīng)驗(yàn),一次放大100倍是比較適宜和穩(wěn)妥的工程放低碳烯烴DMTO裝置建設(shè)，第一步先建設(shè)一套規(guī)模為50t/d (1.8萬 t/a)的工業(yè)化試驗(yàn)裝置，驗(yàn)證大連2.3.3 MTO 工藝的中試試驗(yàn)數(shù)據(jù)化物所的DMTO工藝及其工業(yè)化放大的SAPO催化劑，UOP/HYDR0-MTO工業(yè)性示范裝置(甲醇進(jìn)料規(guī)模驗(yàn)證工程設(shè)計(jì)方面許多不同于催化裂化的工程設(shè)計(jì)為0.75t/d)采用最大量生產(chǎn)乙烯方案時(shí)的物料見表參數(shù)。期望通過較短時(shí)間的工業(yè)化試驗(yàn)，取得編制4,乙烯/丙烯為1. 45。如果將工藝條件改變?yōu)槎喈a(chǎn)百萬t級(jí)DMTO工藝裝置工藝包的全套數(shù)據(jù)。該試驗(yàn)丙烯方案,乙烯/丙烯可降低到0.75。目前大連化物裝置的施工圖設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，正在進(jìn)行工程建設(shè)，所中試的對(duì)甲醇原料的乙烯質(zhì)量收率與UOP公司相預(yù)計(jì)2005年底可建成并進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn)。當(dāng),質(zhì)量收率可以達(dá)到22%~24%,丙烯質(zhì)量收率達(dá)到從50t/d規(guī)模的工業(yè)化試驗(yàn)裝置放大到5 00012%~ 14%。t/d規(guī)模大型化工業(yè)裝置的放大倍數(shù)是100倍,而由- 10煤化工2005年第5期表4UOP公司MTO工業(yè)示范裝置的物料平衡和產(chǎn)率乙烯丙烯丁烯CH+C-C,飽和烴C0.+焦炭生成水產(chǎn)率(對(duì)進(jìn)料)/%21. 1014. 564.22 1. 061. 561. 4856. 02產(chǎn)率(對(duì)碳基)/%48. 033.09.62.43.63.43甲醇價(jià)格是技術(shù)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵表6的數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)于100萬t甲醇進(jìn)料/a的MTO裝置，甲醇的原料費(fèi)用如果為1 000元/t,甲醇MTO是為下游石化產(chǎn)品制造低碳烯烴單體原料原料費(fèi)用約占制造成本的76%,甲醇的原料費(fèi)用如果.的工藝裝置，其生產(chǎn)低碳烯烴成本主要由甲醇原料為1 600元/t,甲醇原料費(fèi)用約占成本的83%。其余的價(jià)格所控制，根據(jù)規(guī)模的不同，甲醇原料的完全17%~24%的成本費(fèi)用則為燃料動(dòng)力、催化劑消耗、人成本占低碳烯烴完全制造成本的70%~85%,由表5和.工成本和制造費(fèi)用。表5100萬 t/a甲醇MTO裝置單位生產(chǎn)成本甲醇價(jià)格甲醇原料乙烯生產(chǎn)丙烯生產(chǎn)混合烯烴的甲醇占烯烴/元.t1_成本/元.t+成本/元.t1成本比例/%1 0002 8573 8523 6663 759761 3003 7144 76145314 6468140040005 06348194 9411 5004 2865 3665 1075 2368:1 6004 5715 6695 3955 532由表5可以看出,如果甲醇原料價(jià)格可以降低到化，達(dá)到100萬t/a~150 萬t/a甲醇生產(chǎn)規(guī)模，有1000元/t的水平,MT0或DMTO工藝生產(chǎn)低碳烯烴可能使甲醇生產(chǎn)成本降低到1 000元/t以下，使煤會(huì)有比較好的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭力。對(duì)于這樣的原基甲醇的MTO或DMTO工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行。如果是生料價(jià)格,如果用天然氣為原料生產(chǎn),反算天然氣價(jià)格產(chǎn)裝置20萬 t/a~50萬t/a甲醇規(guī)模，經(jīng)濟(jì)效益則必須是0.6元/m2~0.7元/m',即2.05美元/ MMBTU~很難可行。這就是國外MTO工業(yè)化裝置都是大型化2.39美元/MBTU,由于我國的天然氣生產(chǎn)成本高,天的原因所在，所配套的甲醇裝置原料處理能力都在.然氣價(jià)格難以低到這樣的水平。而對(duì)于以煤炭為原料100萬t/a以上，甚至是150萬t/a~250萬t/a 的能制甲醇而言,如果煤炭價(jià)格低廉,而且生產(chǎn)裝置大型力表6甲醇生產(chǎn)低碳烯烴(MTO)單位制造成本初步估算原料甲醇輔助材料燃料及動(dòng)力工資及附制造費(fèi)用制造成本乙烯制造丙烯制造/萬元消耗/萬元.加/萬元/萬元.合計(jì)成本/元.t .130 0006 22524 14925012 169172 7934 531注:原料甲醇以單價(jià)1 300元/t,消耗100萬t計(jì)算。由表6可以分析出,在甲醇原料價(jià)格為1 300元總之,要降低甲醇的原料費(fèi)用,關(guān)鍵之一是裝置/t時(shí)，低碳烯烴單位制造成本中原料成本占75%,即大型化，一般甲醇裝置的規(guī)模在100萬t/a以上,煤大約3700元;催化劑和輔助材料費(fèi)用一般占3%~基甲醇裝置的氣化部分按目前技術(shù)需要2套氣化裝.5%;燃料及動(dòng)力一般占4%~6%;工資及附加占不到置,天然氣基甲醇的合成氣部分目前技術(shù)能力已經(jīng)非1%;制造費(fèi)用及利潤一般占10%~13%。 很明顯,甲醇價(jià)常大,單系列就可以滿足后續(xù)175萬t/a~250萬t/a格是制約因素。國外大型化的天然氣制甲醇裝置由于甲醇合成部分的合成氣要求。關(guān)鍵之二是天然氣和煤天然氣價(jià)格非常低廉，甲醇的制造成本比較低,使炭的價(jià)格要比較低廉，即使在原油價(jià)格比較高的今MTO工藝生產(chǎn)的低碳烯烴有價(jià)格竟?fàn)巸?yōu)勢(shì)。天,原料煤炭價(jià)格如果高于150元/t~200元/t ,MTO2005年10月陳香生等:煤基甲醇制烯烴(MTO)工藝生產(chǎn)低碳烯烴的工程技術(shù)及投資分析-11-生產(chǎn)的低碳烯烴對(duì)于下游化工生產(chǎn)而言仍然難有競(jìng)(1)原料煤炭價(jià)格(中間列225元/t為基準(zhǔn)價(jià))X爭力。對(duì)于生產(chǎn)聚乙烯、聚丙烯而言一般是如此,對(duì)于原料煤單耗(1. 442t/t甲醇)=生產(chǎn)成本中原料煤的生產(chǎn)乙二醇等其他精細(xì)化工產(chǎn)品而言還需要作比較費(fèi)用;細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估。(2)甲醇生產(chǎn)成本中動(dòng)力煤炭的費(fèi)用計(jì)算按照:煤炭價(jià)格對(duì)甲醇生產(chǎn)成本的影響較大,煤炭原料確認(rèn)1t動(dòng)力煤可以產(chǎn)生5. 27t蒸汽;假設(shè)動(dòng)力價(jià)格每增加50元/t,甲醇生產(chǎn)成本將增加100元/t煤價(jià)格比原料煤低40元/t;噸醇單耗蒸汽量為.左右,低碳烯烴的生產(chǎn)成本就將增加近300元/t,影2.54t;動(dòng)力煤價(jià)/5. 27=每噸蒸汽中動(dòng)力煤的價(jià)格;響非常大。表7為在15萬t/a德士古水煤漿氣化急(動(dòng)力煤價(jià)/5.27)X2.54=單位甲醇成本中蒸汽的冷工藝制甲醇生產(chǎn)成本分析的基礎(chǔ)上列出了煤炭價(jià)費(fèi)用。格對(duì)甲醇制造成本的影響。.(3)MTO工藝混合乙烯丙烯收率按35%計(jì)算;煤炭價(jià)格調(diào)整時(shí)的計(jì)算原則:(4)烯烴成本中甲醇成本均按照75%計(jì)算。表7 15萬t/a德士古水煤漿氣化急冷工藝甲醇生產(chǎn)成本構(gòu)成分析元/t直接材料不同原料不同動(dòng)力甲醇原料 MTO 噸烯原料煤動(dòng)力煤原料煤蒸汽循環(huán)水能化劑動(dòng)力電人工制造扣除煤價(jià)格的煤價(jià)格的甲醇制造甲醇制造t混合烯在MTO每烴的完全炭價(jià)格炭價(jià)格費(fèi)用副產(chǎn)品成本成本烴中的費(fèi)用制造成本10000144 488(040530 444 -2101 0961 0553014401915020216 57 8(311 1681 13632464 328225(基準(zhǔn)) 185324 89 8(90 444 -2101276.1 2763646.4 861250361 100 8(1 3131 3243 7835 044300260433 124 8(1 3851 4204 0575 4094小結(jié)險(xiǎn)但還是需要經(jīng)過萬噸級(jí)工業(yè)化示范裝置驗(yàn)證。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、洛陽石化工程公司、陜1.1 在原油價(jià)格已經(jīng)飆升到60美元/桶~70美元/西新興煤化工有限公司合作的工業(yè)化試驗(yàn)將于2005桶的今天,煤基甲醇制低碳烯烴工藝無論從技術(shù)還從年年底進(jìn)行。經(jīng)濟(jì)上都具備了工業(yè)化應(yīng)用的基礎(chǔ)和條件。但一定要4.3MTO工藝工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵除催化劑和工藝技準(zhǔn)確分析市場(chǎng),經(jīng)濟(jì)規(guī)模合理。術(shù)本身外,煤基甲醇裝置的大型化和甲醇制造成本是4.2 MTO、DMTO 工藝是目前將甲醇轉(zhuǎn)變?yōu)橐砸蚁?、丙否有?jìng)爭力是最關(guān)鍵的因素。烯為主低碳烯烴且容易實(shí)現(xiàn)甲醇進(jìn)料規(guī)模為百萬t級(jí)/a大型化的工藝，工程方面雖然沒有顛覆性的風(fēng).參考文獻(xiàn)(略)Technology and Investment Analysis onLow Carbon Olefin Based on MTO Process from Coal-to MethanolChen Xiangsheng, Liu Yu and Chen Junwu(Luoyang Petrochemical Engineering Co., China Petrochem Group, Luoyang 741003)Abstract The low carbon olefin process from coal based methanol has already a foundation for commercial applicationnot only technically but also economically. The MTO process is presently one that can tum methanol into low carbon olefin,mainly ethylene and propylene, furthermore, it can most readily realize large scale production capacity of a million ton feed-stock. Although it does not have big risks from the engineering point of view, it needs to have a demonstration plant built witha capacity of 10,000 tons to prove its feasibility. The technical and investment analysis on coal -to -methanol technologyshows that the key issue of MTO commercialization does not lie in the technology itself, but lies in whether or not large ca-pacity commercial plants can be realized and whether or not the methanol production cost is competitive.Key words coal-to-methanol, MTO process, engineering technology, investment analysis