【文章內容簡介】 MTO 工藝、通用乙烯生產工藝進行了技術經(jīng)濟分析比較 ， 確立 MTO 工藝技術的可行性。 2020 年 1 月歐洲化學技術公司、新加坡 Eurochem 技術公司旗下的 Viva 公司 在尼日利亞的 Lekki 建設 330 萬 t／ a 甲醇裝置．下游配套建設 MTO 裝置。采用 UOP／ Hydro 的 MTO 技術和 UOP 烯烴裂解工藝技術 (OCP)，組成 MTO— OCP加工技術方案，計劃 2020 年建成投產。 Viva 甲醇公司表示，尼日利亞 1 萬 t/d甲醇生產裝置將是世界上最大的甲醇生產裝置 ， 甲醇用作 MTO 裝置進料， MTO裝置乙烯和丙烯設計生產能力均為 40 萬噸 /年， 這是 UOP/Hrdro 的 MTO 工藝在世界上第一次大規(guī)模商業(yè)化應用。 在國內， 2020 年大連化物所、陜西新興煤化工科技發(fā)展有限責任公司和中國石化集團洛陽石化工程公司合作，進行 DMTO 成套工業(yè)技術開發(fā)，建成了世界第一套萬噸級（甲醇處理量 50 t/d）甲醇制烯烴工業(yè)性試驗裝置。并 在 2020年 l2 月 成功 投料試車， 2020 年 8 月 23 日通過了國家級鑒定。經(jīng)國家科技成果鑒定，認定此項目自主創(chuàng)新的工業(yè)化技術處于國際領先水平。 現(xiàn)場考核組專家認為 ， 該工業(yè)化試驗裝置是具有自主知識產權的創(chuàng)新技術 ， 裝置運行穩(wěn)定、300 萬噸甲醇制烯烴 (MTO)項目?可 行性研究報告 常州大學 Eamp。P 5 安全可靠 ， 技術指標先進， 在日處理甲醇 50 t 的工業(yè)化試驗裝置上實現(xiàn)了近100％甲醇轉化率，低碳烯烴 (乙烯、丙烯、丁烯 )選擇性達 90％以上。 通過催化劑工業(yè)放大試驗和工藝的工業(yè)性試驗，取得了專用分子 篩合成及催化劑制備、工業(yè)化 DMTO 工藝包設計基礎條件、工業(yè)化裝置開停工和運行控制方案等系列技術成果。 2020 年，大連化物所同神華集團簽訂 60 萬噸 /年甲醇制取低碳烯烴技術許可合同，這也是世界首套煤制烯烴技術許可合同。它主要以煤為原料，通過煤氣化生產甲醇、甲醇轉化制烯烴、烯烴聚合工藝路線生產聚乙烯和聚丙烯。總體工程包括 180 萬噸 /年煤基甲醇裝置、 60 萬噸 /年甲醇制烯烴裝置、 30 萬噸 /年聚乙烯裝置、 30 萬噸 /年聚丙烯裝置、 24 萬標準立方米 (氧氣 )/小時空分裝置等。核心技術為中科院大連化學物理研究所具有完全自主知 識產權的甲醇制烯烴技術。 2020 年 1 月，內蒙古包頭神華煤化工有限公司 600 kt/a 煤經(jīng)甲醇制烯烴項目開工，建設內容包括 1800 kt 甲醇裝置、 600 kt 甲醇制烯烴（ MTO）裝置、 300 kt 聚乙烯裝置、 300 kt 聚丙烯裝置。 這是該項目是 DMTO 技術首次應用于百萬噸級工業(yè)化裝置，它標志著具有自主知識產權的 DMTO 技術在走向大規(guī)模產業(yè)化的道路上邁出關鍵一步。 2020 年 12 月 26 日 180 萬噸 /年煤基甲醇聯(lián)合化工裝置聯(lián)合中交。 2020 年 5 月 30 日，煤氣化裝置第一臺氣化爐順利投煤，拉開了聯(lián)合化工 裝置投料試車的序幕。項目建設者采取逐臺氣化爐投料的方式，穩(wěn)步推進空分裝置、煤氣化裝置、凈化裝置和甲醇裝置的投料試車工作，在 7 月 3 日一次成功生產出 MTO 級甲醇。 8 月 8 日，采用中國自主知識產權甲醇制烯烴技術的世界首套甲醇制烯烴工業(yè)裝置在包頭投料試車一次成功，甲醇制烯烴裝置進行惰性催化劑流化試驗。聚乙烯裝置和聚丙烯裝置擠壓造粒機帶料試車已產出合格聚烯烴顆粒。 9 月實現(xiàn)煤制烯烴項目“打通全流程、投料試車一次成功生產出合格聚烯烴產品”的目標。 2020 年 1 月 1 日正式進入商業(yè)化運行以來，連續(xù)高負荷（裝置負荷達到 95%以上） 安全穩(wěn)定運行，各項技術指標均達到或接近設計值，300 萬噸甲醇制烯烴 (MTO)項目?可 行性研究報告 常州大學 Eamp。P 6 產品質量合格。進入 3 月份后，甲醇制烯烴裝置一直都在接近滿負荷狀態(tài)下運轉。 此外，據(jù)陜西省的有關報道，由正大能源化工集團、陜西煤業(yè)化工集團、陜西省投資集團合資進行的年加工 300 萬噸甲醇及烯烴項目落戶榆林，項目的前期工作已全面展開。試驗裝置的成功運轉及下一步大型化 DMTO 工業(yè)裝置的建設，對我國綜合利用能源、拓展低碳烯烴原料的多樣化具有重大的經(jīng)濟意義和戰(zhàn)略意義 。 研究結論 項目產品及生產規(guī)模 本項目是為 徐州祿恒能源化工有限公司 建造的一套 甲醇制烯烴（ MTO）工藝系統(tǒng) ，年 處理甲醇 300 萬噸，并 可 利用 江蘇 省 徐州 市 便捷的水路交通 ， 利用海外甲醇發(fā)展烯烴項目。同時， 結合市場需求、發(fā)展前景，確定 確定乙烯與丙烯的產量之比 。 工藝路線 簡介 工藝路線如下圖所示： 采用 流化床反應器和流化床再生器，反應連續(xù)進行，催化劑不斷再生，產品出反應器后，經(jīng)過急冷、水洗、壓縮、堿洗、干燥后，冷卻為液態(tài)，進入 烯烴回300 萬噸甲醇制烯烴 (MTO)項目?可 行性研究報告 常州大學 Eamp。P 7 收工段，先后經(jīng)過脫 C4+塔，脫甲烷塔， C2C3分離 塔，乙烯精餾塔，丙烯精餾塔，最終得到產品聚 合級 乙烯，聚 合級 丙烯。 建設周期 從建設進度及建設過程中 各個環(huán)節(jié)時間安排及干擾因素影響，本項目建設周期為 3 年。 項目投資及資金來源 本項目總投資額約為 1027466萬 元，其中從 銀行貸款 500000萬元，貸款利率為 %，其余由企業(yè)自有資金注入。 本項目建設期按一年考慮，建設期貸款利息為 2880萬元，項目生產期為 10 年，建設投資在建設期內全部投入。 項目結論 經(jīng)工藝方案論證、產品市場分析、建廠地址選擇及經(jīng)濟分析，最后得出本 設計 方案能耗 較 低，產品生產工藝流程簡單，經(jīng)濟效益好，原料來源便捷，產品銷售渠道廣闊 、綠色環(huán)保 、 市場需求量 大 ，生產過程中 “三廢 ”排放少，符合原子經(jīng)濟型 、綠色化學的發(fā)展道路 ； 碳四的綜合利用分析全面 ?？傊?，本項目是可行的。 第 二 章 建設 規(guī)模 規(guī)模確定 市場需求 20202020 年，我國的乙烯的產量從 755 104t/a，上升到 1209 104t/a，年300 萬噸甲醇制烯烴 (MTO)項目?可 行性研究報告 常州大學 Eamp。P 8 均增長率為 %，其中 2020 年由于受全球金融危機的影響，較前一年產量略有下降，但產量仍高于 2020 年和 2020 年。至于 20202020 年，隨著中國經(jīng)濟的復蘇，乙烯的產量也隨之增長，尤其是 2020 年，相比前一年增長率高達 %，達到了歷史 新高。而 20202020 年我國的乙烯當量需求量卻從 1861 104t/a 上升到了 2724 104t/a，年均增長速度為 %，雖然增速有些不及產量增速，但是由于巨大的需求總量，致使乙烯的年產量遠低于乙烯和其下游制品的總需求，年均自給率在 40%左右，因此乙烯的產量還存在一個很大的缺口。 預計到 2020 年，我國的乙烯年產量將上升到 1343 104t/a，相較于 2020 年，年均增長速度僅為 %，而與此相對應的卻是乙烯的當量需求量將高達 3455 104t/a，年均增速為 %，可以預想未來幾年我國的 乙烯缺口將更大。 20202020 年，由于丙烯下游產品的迅猛發(fā)展，我國的丙烯產量從 796 104t/a上升到了 1424 104t/a，年均增速為 %，超過了乙烯年均增長速度。而丙烯的當量消費量更是從 1322 104t/a 上升到 1947 104t/a，年均增速為 %，由于丙烯巨大的需求量，導致丙烯的需求缺口越來越大。 預計到 2020 年，我國的丙烯產量可以達到 2204 104t/a，較 2020 年，年均增速為 %。而丙烯的需求更是高達 2575 104t/a，年均增速為 %，雖然丙烯的產量在未來 幾年將得到迅速的發(fā)展，但是由于越往后總量值就越大，則必然導致丙烯的缺口總量仍然將維持在一個很大的值。 由以上分析可知，我們最好可以根據(jù)市場對于乙烯和丙烯的需求而調節(jié)乙烯和丙烯的產量，以此來調節(jié)市場的平橫。而 MTO 工藝剛好 具 備這種調節(jié)能力。 產品描述 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、300 萬噸甲醇制烯烴 (MTO)項目?可 行性研究報告 常州大學 Eamp。P 9 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、雷達等的高頻絕緣材料。根據(jù)分子結構和密度的不同，聚乙烯產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，用作農膜、工業(yè)用包裝膜、藥品與食品包裝薄膜、機械零件、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 。 我國雙向拉伸聚丙烯（ BOPP）薄膜是 PP 樹脂消費量最大的領域之一 。 改性聚丙烯 PP 用于汽車工業(yè)具有較強的競爭力，其耐熱性可 達 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300 萬噸甲醇制烯烴 (MTO)項目?可 行性研究報告 常州大學 Eamp。P 10 配件具有十分廣闊的開發(fā)前景 。最近幾年來，汽車工業(yè)在我國飛速發(fā)展，并保持著良好的增長勢頭，預計未來幾年對于改性聚丙烯 PP 還有更大的需求 聚丙烯 還用于家電產品。 近幾年我國家用電器產業(yè)發(fā)展迅速 ， 這對改性 PP來說，是一個極好的商機 。 目前，我國一些塑料原料廠商已經(jīng)開發(fā)出洗衣機專用料如 PP 1947 系列、 K7726 系列等，受到 了洗衣機制造廠商的歡迎。 聚丙烯還用于管材， 塑料管材是我國化學建材推廣應用的重點產品之一 。 早期 PP 管材主要用作農用輸水管 ， 近年來 采用進口 PPR 料生產的輸送冷、熱水用的管材 已經(jīng)得到 市場認可 。 原料來源 甲醇可以從天然氣，煤中產生。由于世界煤儲藏量遠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)濟規(guī)模甲醇制烯烴裝置所需的大型煤氣化技術、百萬噸級甲醇生產技術均成熟可靠。 我國的煤炭資源相對豐富 ， 保有儲量超過 1 萬億 噸 ， 利用豐富的煤炭替代石油是 一條適合我國國情的化工產業(yè)持續(xù)發(fā)展道路 ， 是國家能源安全的一個重大戰(zhàn)略課題 。近年來我國以煤為主的甲醇生產有著巨大的增長，據(jù)市場報道，中國已延后 2200 萬噸的甲醇產能擴張。 以天然氣為原料制取甲醇在我國也是一條可行的路線，目前我國已經(jīng)在 25 個省市自治區(qū)及海域發(fā)現(xiàn)天然氣氣田 150 多個，總儲量約 38 萬億 立方米 ，最終可探明儲量 9~12 萬億 立方米 。另外我國還在積極引進周邊國家的天然氣資源。豐富而且低附加值的天然氣資源為 MTO 提供了堅實的原料基礎。 而且天然氣經(jīng)由合成氣制備甲醇的工藝已經(jīng)相當成熟，單套生成能力為80100 萬噸 /年 的裝置已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產。目前包括丹麥托普索在內的多家國外公司已開發(fā)了單套裝置生產能力達 500010000t/d 的大型甲醇生產技術，這些300 萬噸甲醇制烯烴 (MTO)項目?可 行性研究報告 常州大學 Eamp。P 11 即將工業(yè)化的技術可大幅度降低甲醇裝置投資和生產成本。 UOP 曾經(jīng)對天然氣為原料經(jīng)合成氣、甲醇制乙烯的過程和石腦油裂解制乙烯過程進行 技術經(jīng)濟分析比較，以 50 萬噸 /年乙烯為基準，他們的結果表明，前一種路線的投資回報率遠高于后者。當然，隨石油價格的波動 ，這兩種路線的差距大小也會有所波動。 甲醇資源現(xiàn)狀 （ 1） 世界甲醇資源 世界甲醇生產以天然氣為主要原 料，生產能力總體增長較快， 2020 年至 2020 年間，世界甲醇生產能力年均增長率達 %，而同期甲醇需求年均增長率為 %。到 2020 年，全球甲醇生產能力已達 6859 萬噸 /年 ， 而當年實際生產量為 4126 萬噸，裝置平均開工率為 %，全球甲醇供應已呈過剩狀態(tài)。 從世界范圍看，甲醇產能主要分布在亞洲 、 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)， 2020 年這 3 個地區(qū)的產能已占到全球總產能的 82%，其中亞洲占 45%、中東占 19%、中南美地區(qū)占 18%。而甲醇消費主要集中在亞洲 、 西歐和北美地區(qū)， 這些地區(qū)的消費量占全球總消費量的 80%以上 。 從甲醇的全球貿易來看， 2020 年的貿易量約為 2440 萬噸