【正文】 年產(chǎn)量遠(yuǎn)低于乙烯和其下游制品的總需求，年均自給率在40%左右，因此乙烯的產(chǎn)量還存在一個(gè)很大的缺口。預(yù)計(jì)到2015年，我國(guó)的乙烯年產(chǎn)量將上升到1343104t/a，相較于2010年，%，而與此相對(duì)應(yīng)的卻是乙烯的當(dāng)量需求量將高達(dá)3455104t/a，%，可以預(yù)想未來幾年我國(guó)的乙烯缺口將更大。20052010年，由于丙烯下游產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，我國(guó)的丙烯產(chǎn)量從796104t/a上升到了1424104t/a，%，超過了乙烯年均增長(zhǎng)速度。而丙烯的當(dāng)量消費(fèi)量更是從1322104t/a上升到1947104t/a，%，由于丙烯巨大的需求量，導(dǎo)致丙烯的需求缺口越來越大。預(yù)計(jì)到2015年，我國(guó)的丙烯產(chǎn)量可以達(dá)到2204104t/a，較2010年，%。而丙烯的需求更是高達(dá)2575104t/a，%，雖然丙烯的產(chǎn)量在未來幾年將得到迅速的發(fā)展，但是由于越往后總量值就越大，則必然導(dǎo)致丙烯的缺口總量仍然將維持在一個(gè)很大的值。由以上分析可知，我們最好可以根據(jù)市場(chǎng)對(duì)于乙烯和丙烯的需求而調(diào)節(jié)乙烯和丙烯的產(chǎn)量，以此來調(diào)節(jié)市場(chǎng)的平橫。而MTO工藝剛好具備這種調(diào)節(jié)能力。 產(chǎn)品描述 乙烯的用途乙烯是合成纖維、合成橡膠、合成塑料的基本化工原料，也用于制造氯乙烯、苯乙烯、環(huán)氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸藥等，還可用作水果和蔬菜的催熟劑。其中聚乙烯為其主要產(chǎn)品。聚乙烯用途十分廣泛，主要用來制造薄膜、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等，并可作為電視、雷達(dá)等的高頻絕緣材料。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)和密度的不同，聚乙烯產(chǎn)品主要可分為低密度聚乙烯，線性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯低密度聚乙烯可以采用注塑、擠塑、吹塑等加工方法，用作農(nóng)膜、工業(yè)用包裝膜、藥品與食品包裝薄膜、機(jī)械零件、日用品、建筑材料、電線、電纜絕緣、涂層和合成紙等。線性低密度聚乙烯可以通過注塑、擠出、吹塑等成型方法，用于生產(chǎn)薄膜、日用品、管材、電線電纜等高密度聚乙烯采用注塑、吹塑、擠塑、滾塑等成型方法，生產(chǎn)薄膜制品、日用品及工業(yè)用的各種大小中空容器、管材、包裝用的壓延帶和結(jié)扎帶，繩纜、魚網(wǎng)和編織用纖維、電線電纜等。 丙烯的用途丙烯是三大合成材料的基本原料，用量最大的用途是生產(chǎn)聚丙烯，此外還可制丙烯腈、異丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂類以及制環(huán)氧丙烷和丙二醇、環(huán)氧氯丙烷和合成甘油等。工程用聚丙烯纖維以改性聚丙烯為原料可以廣泛的使用于地下工程防水，工業(yè)民用建筑工程的屋面、墻體、地坪、水池、地下室等，以及道路和橋梁工程中。是砂漿/混凝土工程抗裂，防滲，耐磨，保溫的新型理想材料。雙向拉伸聚丙烯薄膜主要用于塑料制品中的包裝材料。我國(guó)雙向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜是PP樹脂消費(fèi)量最大的領(lǐng)域之一。改性聚丙烯PP用于汽車工業(yè)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，其耐熱性可達(dá)到145℃~150℃，并能承受高溫750~1000h后不老化，不龜裂。因此，改性PP用作汽車配件具有十分廣闊的開發(fā)前景。最近幾年來，汽車工業(yè)在我國(guó)飛速發(fā)展，并保持著良好的增長(zhǎng)勢(shì)頭，預(yù)計(jì)未來幾年對(duì)于改性聚丙烯PP還有更大的需求聚丙烯還用于家電產(chǎn)品。近幾年我國(guó)家用電器產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，這對(duì)改性PP來說，是一個(gè)極好的商機(jī)。目前，我國(guó)一些塑料原料廠商已經(jīng)開發(fā)出洗衣機(jī)專用料如PP 1947系列、K7726系列等，受到了洗衣機(jī)制造廠商的歡迎。聚丙烯還用于管材，塑料管材是我國(guó)化學(xué)建材推廣應(yīng)用的重點(diǎn)產(chǎn)品之一。早期PP管材主要用作農(nóng)用輸水管，近年來采用進(jìn)口PPR料生產(chǎn)的輸送冷、熱水用的管材已經(jīng)得到市場(chǎng)認(rèn)可。 原料來源甲醇可以從天然氣，煤中產(chǎn)生。由于世界煤儲(chǔ)藏量遠(yuǎn)比石油和天然氣多得多，因此從煤出發(fā)制合成氣、甲醇，最后制低碳烯烴的是符合可持續(xù)發(fā)展需要新舉措，而且滿足經(jīng)濟(jì)規(guī)模甲醇制烯烴裝置所需的大型煤氣化技術(shù)、百萬噸級(jí)甲醇生產(chǎn)技術(shù)均成熟可靠。我國(guó)的煤炭資源相對(duì)豐富，保有儲(chǔ)量超過1 萬億噸 ，利用豐富的煤炭替代石油是一條適合我國(guó)國(guó)情的化工產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展道路，是國(guó)家能源安全的一個(gè)重大戰(zhàn)略課題。近年來我國(guó)以煤為主的甲醇生產(chǎn)有著巨大的增長(zhǎng)，據(jù)市場(chǎng)報(bào)道，中國(guó)已延后2200萬噸的甲醇產(chǎn)能擴(kuò)張。以天然氣為原料制取甲醇在我國(guó)也是一條可行的路線，目前我國(guó)已經(jīng)在25 個(gè)省市自治區(qū)及海域發(fā)現(xiàn)天然氣氣田150多個(gè)，總儲(chǔ)量約38萬億立方米，最終可探明儲(chǔ)量9~12萬億立方米。另外我國(guó)還在積極引進(jìn)周邊國(guó)家的天然氣資源。豐富而且低附加值的天然氣資源為MTO提供了堅(jiān)實(shí)的原料基礎(chǔ)。而且天然氣經(jīng)由合成氣制備甲醇的工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，單套生成能力為80100萬噸/年的裝置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。目前包括丹麥托普索在內(nèi)的多家國(guó)外公司已開發(fā)了單套裝置生產(chǎn)能力達(dá)500010000t/d的大型甲醇生產(chǎn)技術(shù)，這些即將工業(yè)化的技術(shù)可大幅度降低甲醇裝置投資和生產(chǎn)成本。UOP 曾經(jīng)對(duì)天然氣為原料經(jīng)合成氣、甲醇制乙烯的過程和石腦油裂解制乙烯過程進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，以50萬噸/年乙烯為基準(zhǔn)，他們的結(jié)果表明，前一種路線的投資回報(bào)率遠(yuǎn)高于后者。當(dāng)然，隨石油價(jià)格的波動(dòng)，這兩種路線的差距大小也會(huì)有所波動(dòng)。（1）世界甲醇資源世界甲醇生產(chǎn)以天然氣為主要原料，生產(chǎn)能力總體增長(zhǎng)較快，2005 年至 2008 年間，世界甲醇生產(chǎn)能力年均增長(zhǎng)率達(dá) %，而同期甲醇需求年均增長(zhǎng)率為 %。到 2008 年，全球甲醇生產(chǎn)能力已達(dá) 6859萬噸/年，而當(dāng)年實(shí)際生產(chǎn)量為4126萬噸，裝置平均開工率為 %，全球甲醇供應(yīng)已呈過剩狀態(tài)。從世界范圍看，甲醇產(chǎn)能主要分布在亞洲、中東和中南美地區(qū)等天然氣和煤炭資源較為豐富的地區(qū)，2008年這 3個(gè)地區(qū)的產(chǎn)能已占到全球總產(chǎn)能的82%，其中亞洲占 45%、中東占 19%、中南美地區(qū)占 18%。而甲醇消費(fèi)主要集中在亞洲、西歐和北美地區(qū)， 這些地區(qū)的消費(fèi)量占全球總消費(fèi)量的 80%以上。 從甲醇的全球貿(mào)易來看，2008年的貿(mào)易量約為2440萬噸，占當(dāng)年總產(chǎn)量的 59%，其貿(mào)易量較 2005年增長(zhǎng)約 300萬噸。 全球甲醇的貿(mào)易流向大致是從中南美、中東及非洲流向亞洲、北美和西歐地區(qū)。（2）國(guó)內(nèi)甲醇資源我國(guó)甲醇生產(chǎn)以煤炭為主要原料，但產(chǎn)能不足以滿足國(guó)內(nèi)的需求。從 2003 年至 2009 年我國(guó)甲醇的進(jìn)口情況的列表中可以看出，在 2008年前甲醇進(jìn)口量總體保持在非常穩(wěn)定的狀態(tài)，年進(jìn)口量在 140萬噸上下浮動(dòng)。而自 2008年全球性的金融危機(jī)爆發(fā)以來， 由于其他地區(qū)甲醇需求萎縮， 大量過剩的甲醇開始涌入我國(guó)，2009 年我國(guó)甲醇的進(jìn)口量創(chuàng)歷史記錄，達(dá)到 529萬噸。2009 年 6 月我國(guó)商務(wù)部發(fā)布對(duì)原產(chǎn)于沙特、馬來西亞、印尼和新西蘭的甲醇實(shí)施“反傾銷立案調(diào)查”，國(guó)內(nèi)甲醇進(jìn)口量出現(xiàn)縮量整理的趨勢(shì)，但預(yù)計(jì)2010全年甲醇進(jìn)口量仍將保持在高位。年份2003200420052006200720082009進(jìn)口量14013613611384143529（3）未來甲醇資源的預(yù)測(cè)目前，我國(guó)和中東地區(qū)的沙特、卡塔爾、阿曼及伊朗等國(guó)仍有大量的甲醇裝置正在建設(shè)，將在今后幾年內(nèi)陸續(xù)投產(chǎn)， 預(yù)計(jì)到 2013年全球甲醇產(chǎn)能將達(dá)到 11200萬萬噸?？梢灶A(yù)期，未來全球甲醇的過剩狀態(tài)將更加嚴(yán)重。 建廠規(guī)模鑒于我國(guó)的自然資源條件，減少烴原料化工對(duì)石油資源的過度依賴，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展所面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。因此發(fā)展以煤、氣資源為源頭的烴原料生產(chǎn)技術(shù)成為我國(guó)科技界的一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。烯烴市場(chǎng)需求很大，但國(guó)內(nèi)生產(chǎn)不能滿足內(nèi)需，本廠利用MTO技術(shù)實(shí)現(xiàn)300wt甲醇制100wt烯烴項(xiàng)目。本廠生產(chǎn)乙烯、丙烯。產(chǎn)品執(zhí)行國(guó)標(biāo)GB/T 3727 1983 優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。、丙烯標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)指標(biāo)名稱指標(biāo)試驗(yàn)方法優(yōu)等品一等品1丙烯的體積分?jǐn)?shù)/%≥GB/T 33922烷烴的體積分?jǐn)?shù)/%余量余量GB/T 33923乙烯的含量/(ml/m3)≤50100GE /1 33924乙炔的含量/（ml/m3) ≤25GB/T 33955甲基乙炔、丙二烯的含量( L/ m3)≤520GB/T 33926氧的含量/(L/m3)≤510GB/T 33967一氧化碳的含量/( mL/m3)≤25GB/T 33948二氧化碳的含量/( mL/m3) ≤510GB/T 33949丁烯和丁二烯的含量/(mL/m3)≤520GB/T 339210硫的含量/(mg/kg)≤15GB/T 111411水的含量/(mg/kg) ≤1010附錄A39。12甲醇的含量八mg/kg) ≤10GB/T 127011)該指標(biāo)也可以由供需雙方協(xié)調(diào)確定。2)本標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)，GB/T 3727 1983正在修訂中，待該國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)新版本實(shí)施之日起本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A 即停止執(zhí)行本廠的產(chǎn)品主要是乙烯、丙烯，比例為1:1，具體見下表表 產(chǎn)品名稱本廠規(guī)格國(guó)家規(guī)定產(chǎn)量（萬噸/年）單價(jià)（元/噸）乙烯%優(yōu)等品507390丙烯%優(yōu)等品5011250第三章 MTO技術(shù)在一定條件（溫度、壓強(qiáng)和催化劑）下，甲醇蒸汽先脫水生成二甲醚，然后二甲醚與原料甲醇的平衡混合物氣體脫水繼續(xù)轉(zhuǎn)化為以乙烯、丙烯為主的低碳烯烴；少量 C2～ C5的低碳烯烴由于環(huán)化、脫氫、氫轉(zhuǎn)移、縮合、烷基化等反應(yīng)進(jìn)一步生成分子量不同的飽和烴、芳烴、C6＋ 烯烴及焦炭。(1)反應(yīng)方程式整個(gè)反應(yīng)過程可分為兩個(gè)階段：脫水階段、裂解反應(yīng)階段l 脫水階段2CH3OH→CH3OCH3＋H2O ＋Ql 裂解反應(yīng)階段該反應(yīng)過程主要是脫水反應(yīng)產(chǎn)物二甲醚和少量未轉(zhuǎn)化的原料甲醇進(jìn)行的催化裂解反應(yīng)，包括：主反應(yīng)（生成烯烴）nCH3OH → CnH2n＋nH2O ＋QnCH3OCH3 → 2CnH2n＋nH2O ＋Qn ＝ 2 和3（主要），4 、5 和6（次要）以上各種烯烴產(chǎn)物均為氣態(tài)。副反應(yīng)（生成烷烴、芳烴、碳氧化物并結(jié)焦）（n＋1）CH3OH → CnH2n＋2＋C＋（n＋1）H2O ＋Q（2n＋1）CH3OH → 2CnH2n＋2＋CO＋2nH2O ＋Q（3 n＋1）CH3OH →3CnH2n＋2＋CO2＋(3n－1)H2O ＋Q n ＝ 1 ，2 ，3 ，4 ，5………n CH3OCH3 → CnH2n6＋3 H2＋n H2O ＋Qn ＝ 6 ，7 ， 8………以上產(chǎn)物有氣態(tài)（CO 、H2 、H2O 、CO2 、CH4等烷烴、芳烴等）和固態(tài)（大分子量烴和焦炭）之分。(2) 反應(yīng)機(jī)理有關(guān)反應(yīng)機(jī)理研究已有專著論述， 其中代表性的理論如下:l 氧合內(nèi)合鹽機(jī)理該機(jī)理認(rèn)為， 甲醇脫水后得到的二甲醚與固體酸表面的質(zhì)子酸作用形成二甲基氧合離子， 之后又與另一個(gè)二甲醚反應(yīng)生成三甲基氧合內(nèi)　氧鹽。接著， 脫質(zhì)子形成與催化劑表面相聚合的二甲基氧合內(nèi)合鹽物種。該物種或者經(jīng)分子內(nèi)的Stevens重排形成甲乙醚， 或者是分子間甲基化形成乙基二甲基氧合離子。兩者都通過B2消除反應(yīng)生成乙烯， 詳見下圖l 碳烯離子機(jī)理在沸石催化劑酸、堿中心的協(xié)同作用下， 甲醇經(jīng)A2消除反應(yīng)水得到碳烯(CH2)，然后通過碳烯聚合反應(yīng)或者是碳烯插入甲醇或二甲醚分子中即可形成烯烴。l 串連型機(jī)理該機(jī)理可用下式表示:2C1→C2H4+ H2OC2H4+ C1→C3H6C3H6+ C1→C4H8式中C1 來自甲醇， 并通過多步加成生成各種烯烴。l 平行型機(jī)理該機(jī)理是以SAPO34 為催化劑， 以甲醇進(jìn)料的C13標(biāo)記和來自乙醇的乙烯C12標(biāo)記跟蹤而提出的，其機(jī)理見下圖。 平行型機(jī)理示意圖l 其它反應(yīng)機(jī)理除上述機(jī)理外， 也有的認(rèn)為反應(yīng)為自由基機(jī)理，而二甲醚可能是一種甲基自由基源。(3) 反應(yīng)熱效應(yīng)由反應(yīng)方程式和熱效應(yīng)數(shù)據(jù)可看出，所有主、副反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。由于大量放熱使反應(yīng)器溫度劇升，導(dǎo)致甲醇結(jié)焦加劇，并有可能引起甲醇的分解反應(yīng)發(fā)生，故及時(shí)取熱并綜合利用反應(yīng)熱顯得十分必要。此外，生成有機(jī)物分子的碳數(shù)越高，產(chǎn)物水就越多，相應(yīng)反應(yīng)放出的熱量也就越大。因此，必須嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，以限制裂解反應(yīng)向縱深發(fā)展。然而，反應(yīng)溫度不能過低，否則主要生成二甲醚。所以，當(dāng)達(dá)到生成低碳烯烴反應(yīng)溫度（催化劑活性溫度）后，應(yīng)該嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度的失控。(4) MTO反應(yīng)的化學(xué)平衡l 所有主、副反應(yīng)均有水蒸汽生成根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)平衡移動(dòng)原理，由于上述反應(yīng)均有水蒸汽生成，特別是考慮到副反應(yīng)生成水蒸汽對(duì)副反應(yīng)的抑制作用，因而在反應(yīng)物（即原料甲醇）中加入適量的水或在反應(yīng)器中引入適量的水蒸汽，均可使化學(xué)平衡向左移動(dòng)。所以，在本工藝過程中加（引）入水（汽）不但可以抑制裂解副反應(yīng)，提高低碳烯烴的選擇性，減少催化劑的結(jié)炭，而且可以將反應(yīng)熱帶出系統(tǒng)以保持催化劑床層溫度的穩(wěn)定。l 所有主、副反應(yīng)均為分子數(shù)增加的反應(yīng)從化學(xué)熱力學(xué)平衡角度來考慮，對(duì)兩個(gè)主反應(yīng)而言，低壓操作對(duì)反應(yīng)有利。所以，該工藝采取低壓操作，目的是使化學(xué)平衡向右移動(dòng)，進(jìn)而提高原料甲醇的單程轉(zhuǎn)化率和低碳烯烴的質(zhì)量收率。(5) MTO反應(yīng)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)研究證明，MTO反應(yīng)中所有主、副反應(yīng)均為快速反應(yīng)，因而，甲醇、二甲醚生成低碳烯烴的化學(xué)反應(yīng)速率不是反應(yīng)的控制步驟，而關(guān)鍵操作參數(shù)的控制則是應(yīng)該極為關(guān)注的問題。從化學(xué)動(dòng)力學(xué)角度考慮，原料甲醇蒸汽與催化劑的接觸時(shí)間盡可能越短越好，這對(duì)防止深度裂解和結(jié)焦極為有利；另外，在反應(yīng)器內(nèi)催化劑應(yīng)該有一個(gè)合適的停留時(shí)間，否則其活性和選擇性難以保證。 催化劑的研究 催化劑的發(fā)展早期甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴的研究主要以ZSM5等中孔分子篩作為催化劑。由于這些分子篩的孔徑相對(duì)較大， 得到的主要產(chǎn)物為丙烯及C4+烴類，同時(shí)芳烴的含量較高。以此為基礎(chǔ)發(fā)展了以Lurgi公司為主的甲醇制丙烯的MTP工藝。20世紀(jì)80年代初，UCC分子篩分部發(fā)現(xiàn)一種新型硅鋁酸鹽(SAPO)材料為基礎(chǔ)的新分子篩。這類分子篩的孔徑比ZSM5分子篩更小( nm 左右)，用于甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴，產(chǎn)物中乙烯、