【正文】 用能源、拓展低碳烯烴原料的多樣化具有重大的經(jīng)濟(jì)意義和戰(zhàn)略意義。進(jìn)入3月份后，甲醇制烯烴裝置一直都在接近滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。9月實(shí)現(xiàn)煤制烯烴項(xiàng)目“打通全流程、投料試車(chē)一次成功生產(chǎn)出合格聚烯烴產(chǎn)品”的目標(biāo)。8月8日，采用中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)甲醇制烯烴技術(shù)的世界首套甲醇制烯烴工業(yè)裝置在包頭投料試車(chē)一次成功，甲醇制烯烴裝置進(jìn)行惰性催化劑流化試驗(yàn)。2010年5月30日，煤氣化裝置第一臺(tái)氣化爐順利投煤，拉開(kāi)了聯(lián)合化工裝置投料試車(chē)的序幕。這是該項(xiàng)目是DMTO 技術(shù)首次應(yīng)用于百萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)化裝置，它標(biāo)志著具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DMTO 技術(shù)在走向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的道路上邁出關(guān)鍵一步。核心技術(shù)為中科院大連化學(xué)物理研究所具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的甲醇制烯烴技術(shù)。它主要以煤為原料，通過(guò)煤氣化生產(chǎn)甲醇、甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴、烯烴聚合工藝路線生產(chǎn)聚乙烯和聚丙烯。通過(guò)催化劑工業(yè)放大試驗(yàn)和工藝的工業(yè)性試驗(yàn)，取得了專(zhuān)用分子篩合成及催化劑制備、工業(yè)化DMTO 工藝包設(shè)計(jì)基礎(chǔ)條件、工業(yè)化裝置開(kāi)停工和運(yùn)行控制方案等系列技術(shù)成果。經(jīng)國(guó)家科技成果鑒定，認(rèn)定此項(xiàng)目自主創(chuàng)新的工業(yè)化技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。在國(guó)內(nèi)，2004 年大連化物所、陜西新興煤化工科技發(fā)展有限責(zé)任公司和中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石化工程公司合作，進(jìn)行DMTO 成套工業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，建成了世界第一套萬(wàn)噸級(jí)（甲醇處理量50 t/d）甲醇制烯烴工業(yè)性試驗(yàn)裝置。采用UOP／Hydro的MTO技術(shù)和UOP烯烴裂解工藝技術(shù)(OCP)，組成MTO—OCP加工技術(shù)方案，計(jì)劃2012年建成投產(chǎn)。此外，Chem Stystems咨詢(xún)公司還對(duì)300 kt/ a MTO 工藝、通用乙烯生產(chǎn)工藝進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，確立MTO 工藝技術(shù)的可行性。采用UOP／Hydro工藝的20萬(wàn)t／a乙烯工業(yè)裝置已建設(shè)成功。 MTO的工業(yè)展望目前道達(dá)爾石化在比利時(shí)Feluy 建設(shè)的10 噸/ 天的MTO 示范裝置（包括OCP（烯烴裂解）單元）已于2009年建成開(kāi)車(chē)。該工藝首先使合成氣在固定床反應(yīng)器中在金屬沸石雙功能催化劑的作用下，一步轉(zhuǎn)化制得二甲醚，然后在流化床反應(yīng)器中以小孔徑硅鋁磷分子篩催化劑DO123將二甲醚轉(zhuǎn)化為以乙烯為主的低碳烯烴。國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)80年代，中科院大連化物所已開(kāi)始對(duì)MTO工藝的硅鋁磷酸鹽分子篩的研究，國(guó)內(nèi)其它科研機(jī)構(gòu)石油大學(xué)、中石化石科院也進(jìn)行了多年的MTO 催化劑的研究，得到了與UOP 接近的結(jié)果，尤其中科院大連化物所的開(kāi)發(fā)與研究工作進(jìn)展迅速，在1993 年完成了以ZSM5 為催化劑，甲醇處理量為1 t/ d 的固定床MTO工藝中試研究，20 世紀(jì)90 年代提出了由合成氣制二甲醚進(jìn)而制取烯烴的SDTO 工藝。UOP將MTO技術(shù)與道達(dá)爾的OCP進(jìn)行組合，OCP 是固定床的C4+ 催化裂解反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物主要是丙烯，這樣大大提高了乙烯與丙烯的收率。試驗(yàn)結(jié)果表明，工藝流程完善，催化劑性能穩(wěn)定，初步具備工業(yè)放大條件，有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。在90d運(yùn)轉(zhuǎn)中催化劑經(jīng)過(guò)450次反應(yīng)再生循環(huán)，其性能仍然非常穩(wěn)定，反應(yīng)后通過(guò)取樣分析，催化劑的強(qiáng)度也滿足要求，而且可以改變操作條件可以使m (乙烯)∶m(丙烯)~。其反應(yīng)溫為300~450 ℃，壓力為0. 1~0. 5MPa ，用各種沸石做催化劑，初步試驗(yàn)結(jié)果是C2~C4 烯烴的質(zhì)量收率為50 %~60 % ，收率低。以碳選擇性為基礎(chǔ)，乙烯質(zhì)量收率可達(dá)60%，烯烴總質(zhì)量收率可達(dá)80%，大體相當(dāng)于采用常規(guī)石腦油/粗柴油管式爐裂解法收率的2倍，但催化劑的壽命尚不理想?？紤]到我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)為“多煤，缺油，少氣”，所以開(kāi)發(fā)以天然氣或煤為原料取代以石油為原料制取低碳烯烴工業(yè)化應(yīng)用方案意義尤為重大，這關(guān)系到我國(guó)的能源安全問(wèn)題。倘若能在非石油的乙烯、丙烯制取路線取得工業(yè)化進(jìn)展，可以使國(guó)家不僅可以避免石油儲(chǔ)量有限帶來(lái)的“石油危機(jī)”，而且可以據(jù)此有效抑制石油及石油產(chǎn)品價(jià)格的快速上漲?，F(xiàn)有的低碳烯烴生產(chǎn)技術(shù)嚴(yán)重依賴(lài)石油資源，其中乙烯大部分來(lái)源于石腦油蒸汽裂解，丙烯大部分來(lái)自蒸汽裂解制乙烯副產(chǎn)，少部分來(lái)自煉油廠流化催化裂化副產(chǎn)， 而以丙烯為目的產(chǎn)物的丙烷脫氫所占比例甚微。 設(shè)計(jì)依據(jù)1. 2010“三井化學(xué)杯”第四屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽指導(dǎo)書(shū)；2. 化工工程設(shè)計(jì)相關(guān)準(zhǔn)則及規(guī)定；3. 化工部規(guī)劃院編制的《化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究?jī)?nèi)容和深度的規(guī)定》。乙烯、丙烯產(chǎn)品市場(chǎng)需求量大，是重要的化工原料，本項(xiàng)目采用目前較為成熟MTO工藝技術(shù)，每年將300萬(wàn)噸甲醇轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯，社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益顯著。工藝中產(chǎn)生大量的廢水，經(jīng)處理后作為冷凝水循環(huán)使用，基本達(dá)到了零排放。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。300萬(wàn)噸甲醇制烯烴(MTO)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告300萬(wàn)噸甲醇制烯烴(MTO)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告目錄第一章 總論 1 項(xiàng)目概況 1 設(shè)計(jì)依據(jù) 1 項(xiàng)目背景 1 MTO的國(guó)內(nèi)外研究 2 MTO的工業(yè)展望 4 研究結(jié)論 6 項(xiàng)目產(chǎn)品及生產(chǎn)規(guī)模 6 工藝路線簡(jiǎn)介 6 建設(shè)周期 7 項(xiàng)目投資及資金來(lái)源 7 項(xiàng)目結(jié)論 7第二章 建設(shè)規(guī)模 7 7 市場(chǎng)需求 7 產(chǎn)品描述 8 原料來(lái)源 10 建廠規(guī)模 12 12第三章 MTO技術(shù) 13 13 催化劑的研究 17 催化劑的發(fā)展 17 催化劑的使用 20 催化劑的再生 23 MTO工藝的優(yōu)點(diǎn) 23 甲醇制烯烴工藝條件 24 反應(yīng)溫度 24 反應(yīng)壓力 24 甲醇制烯烴工藝流程及主要設(shè)備 25 MTO工藝流程 25 MTO主要設(shè)備 30第四章 C4的綜合利用 30 C4餾分的利用現(xiàn)狀 30 綜述 30 工業(yè)利用途徑 31 C4餾分的分離及化工利用 33 提高C4資源利用價(jià)值 37 加氫精制，作乙烯裂解原料 37 C4烯烴歧化制丙烯 38 C4烴類(lèi)回?zé)捲霎a(chǎn)乙烯、丙烯 38 異丁烷氧化法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷，聯(lián)產(chǎn)叔丁醇 38 MTBE烷基化油聯(lián)合裝置 39 本廠C4情況 40 方案設(shè)計(jì) 40 C4裂解增產(chǎn)丙烯 40 烯烴歧化制丙烯 41第五章 廠址選擇 42 廠區(qū)選擇基本原則 42 廠址選定 44 概況 44 選址優(yōu)勢(shì) 45 政府政策 47 總結(jié) 49第六章 組織機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)集成方案 50 組織結(jié)構(gòu) 50 機(jī)構(gòu)職權(quán) 51 股東會(huì) 51 董事會(huì) 51 監(jiān)事會(huì) 52 總經(jīng)理 52 53 管理機(jī)制 55 公司管理策略 55 公司激勵(lì)策略 55 企業(yè)文化 57 生產(chǎn)班制 58 員工培訓(xùn) 58 工人、技術(shù)人員和生產(chǎn)管理人員來(lái)源 58 人員培訓(xùn)規(guī)劃 58 系統(tǒng)集成方案 59第七章 經(jīng)濟(jì)效益分析 61 甲醇交易 61 甲醇交易簡(jiǎn)介 61 中國(guó)甲醇交易市場(chǎng) 62 甲醇對(duì)本廠建設(shè)的意義 63 乙烯、丙烯交易 63 經(jīng)濟(jì)分析 64 工藝裝置及單元裝置資產(chǎn)估算 64 成本費(fèi)用估算 65 公用工程費(fèi) 66 資金來(lái)源及籌措方式 70 盈利分析 71 不確定性分析 76第八章 社會(huì)效益分析 78 對(duì)能源緊缺的影響 78 對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的影響 79 對(duì)推廣科技進(jìn)步的影響 79 對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響 79 項(xiàng)目對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響 79 生產(chǎn)過(guò)程對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響 79 對(duì)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的影響 80第九章 可行性研究結(jié)論與建議 8082第一章 總論 項(xiàng)目概況本項(xiàng)目是為某化工有限公司建設(shè)的一套甲醇制烯烴（MTO）工藝，年處理甲醇300萬(wàn)噸。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(guò)度依賴(lài)，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)。在反應(yīng)器設(shè)計(jì)時(shí)，我們參考了大連化物所的相關(guān)數(shù)據(jù)及文獻(xiàn)，通過(guò)討論和修改最終定稿。在C4的利用上，我們?cè)O(shè)計(jì)了C4裂解增產(chǎn)乙烯和C4歧化制丙烯兩套方案，各有優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)，我們將廠址選在某，當(dāng)?shù)卣疄榇颂峁┑恼咧С挚蔀楸卷?xiàng)目的順利開(kāi)工帶來(lái)諸多便利。 項(xiàng)目背景乙烯和丙烯是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)原料，近年來(lái)隨著乙烯、丙烯下游產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，乙烯和丙烯的需求量也在不斷增加。但在世界范圍內(nèi)對(duì)于石油而言，短期有價(jià)格上漲、供應(yīng)不穩(wěn)定的問(wèn)題；長(zhǎng)期有資源儲(chǔ)藏量有限，石油價(jià)格上漲的問(wèn)題。因此世界各國(guó)開(kāi)始致力于非石油路線制乙烯和丙烯等低碳烯烴的技術(shù)開(kāi)發(fā)，其中以天然氣或煤為原料經(jīng)甲醇制取低碳烯烴的技術(shù)逐漸成為研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。 MTO的國(guó)內(nèi)外研究美國(guó)Mobil提出一種使用ZSM5催化劑，在列管式反應(yīng)器中進(jìn)行甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴的工藝流程，并于1984年進(jìn)行過(guò)9個(gè)月的中試試驗(yàn)，試驗(yàn)規(guī)模為100桶/d。1980年德國(guó)BASF 采用沸石催化劑， 在德國(guó)路德維希港建立了一套消耗甲醇30 t/ d 的中試裝置。取得突破性進(jìn)展的是Norsk t/ d 的MTO工藝演示裝置，裝置連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)了90d ，各系統(tǒng)操作正常、穩(wěn)定甲醇的轉(zhuǎn)化率接近100％，乙烯+丙烯的產(chǎn)率穩(wěn)定在80%左右， %以上，可直接滿足聚合級(jí)丙烯和乙烯的要求。自工業(yè)演示裝置建立以來(lái)，HYDRO公司和UOP公司又合作進(jìn)行了多項(xiàng)試驗(yàn)工作，包括進(jìn)料的變化 ，乙烯、丙烯質(zhì)量比的調(diào)整，質(zhì)量穩(wěn)定性，工藝放大可靠性等。為了降低甲醇原料消耗，在甲醇進(jìn)料量不變的情況下，增產(chǎn)更多的烯烴。P/E比例可以在更大范圍內(nèi)調(diào)整。SDTO 工藝與MTO工藝差別很小，也采用流化床的反應(yīng)再生形式，其催化劑同樣可以用于MTO工藝。綜上所述，MTO工藝開(kāi)辟了由煤炭或天然氣生產(chǎn)基本有機(jī)化工原料的新工藝路線，是最有希望取代傳統(tǒng)的以石腦油為原料制取烯烴的路線，也是實(shí)現(xiàn)煤化工向石油化工延伸發(fā)展的有效途徑。新加坡的歐洲化學(xué)公司正在尼日利亞建設(shè)1 萬(wàn)噸甲醇/ 天的MTO 裝置（包括OCP單元），目前已完成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。目前UOP／Hydro公司已實(shí)現(xiàn)500 kt/ a 乙烯裝置的工業(yè)設(shè)計(jì)，并表示可對(duì)設(shè)計(jì)的500 kt/ a 大型乙烯裝置做出承諾和保證。2008年1月歐洲化學(xué)技術(shù)公司、新加坡Eurochem技術(shù)公司旗下的Viva公司在尼日利亞的Lekki建設(shè)330萬(wàn)t／a甲醇裝置．下游配套建設(shè)MTO裝置。Viva甲醇公司表示，尼日利亞1萬(wàn)t/d甲醇生產(chǎn)裝置將是世界上最大的甲醇生產(chǎn)裝置，甲醇用作MTO裝置進(jìn)料，MTO裝置乙烯和丙烯設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力均為40萬(wàn)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(yīng)用。并在2005年l2月成功投料試車(chē)，2006年8月23日通過(guò)了國(guó)家級(jí)鑒定?，F(xiàn)場(chǎng)考核組專(zhuān)家認(rèn)為，該工業(yè)化試驗(yàn)裝置是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)，裝置運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，在日處理甲醇50 t的工業(yè)化試驗(yàn)裝置上實(shí)現(xiàn)了近100％甲醇轉(zhuǎn)化率，低碳烯烴(乙烯、丙烯、丁烯)選擇性達(dá)90％以上。2007年，大連化物所同神華集團(tuán)簽訂60萬(wàn)噸/年甲醇制取低碳烯烴技術(shù)許可合同，這也是世界首套煤制烯烴技術(shù)許可合同?？傮w工程包括180萬(wàn)噸/年煤基甲醇裝置、60萬(wàn)噸/年甲醇制烯烴裝置、30萬(wàn)噸/年聚乙烯裝置、30萬(wàn)噸/年聚丙烯裝置、24萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方米(氧氣)/小時(shí)空分裝置等。2009 年1 月，內(nèi)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(xiàng)目開(kāi)工，建設(shè)內(nèi)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。2009年12月26日180萬(wàn)噸/年煤基甲醇聯(lián)合化工裝置聯(lián)合中交。項(xiàng)目建設(shè)者采取逐臺(tái)氣化爐投料的方式，穩(wěn)步推進(jìn)空分裝置、煤氣化裝置、凈化裝置和甲醇裝置的投料試車(chē)工作，在7月3日一次成功生產(chǎn)出MTO級(jí)甲醇。聚乙烯裝置和聚丙烯裝置擠壓造粒機(jī)帶料試車(chē)已產(chǎn)出合格聚烯烴顆粒。2011年1月1日正式進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行以來(lái)，連續(xù)高負(fù)荷（裝置負(fù)荷達(dá)到95%以上）安全穩(wěn)定運(yùn)行，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或接近設(shè)計(jì)值，產(chǎn)品質(zhì)量合格。此外，據(jù)陜西省的有關(guān)報(bào)道，由正大能源化工集團(tuán)、陜西煤業(yè)化工集團(tuán)、陜西省投資集團(tuán)合資進(jìn)行的年加工300萬(wàn)噸甲醇及烯烴項(xiàng)目落戶(hù)榆林，項(xiàng)目的前期工作已全面展開(kāi)。 研究結(jié)論 項(xiàng)目產(chǎn)品及生產(chǎn)規(guī)模本項(xiàng)目是為某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(wàn)噸，并可利用江蘇省某市便捷的水路交通，利用海外甲醇發(fā)展烯烴項(xiàng)目。 工藝路線簡(jiǎn)介工藝路線如下圖所示：采用流化床反應(yīng)器和流化床再生器，反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，催化劑不斷再生，產(chǎn)品出反應(yīng)器后，經(jīng)過(guò)急冷、水洗、壓縮、堿洗、干燥后，冷卻為液態(tài)，進(jìn)入烯烴回收工段，先后經(jīng)過(guò)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(chǎn)品聚合級(jí)乙烯，聚合級(jí)丙烯。 項(xiàng)目投資及資金來(lái)源本項(xiàng)目總投資額約為1027466萬(wàn)元，其中從 銀行貸款500000萬(wàn)元，貸款利率為 %，其余由企業(yè)自有資金注入。 項(xiàng)目結(jié)論經(jīng)工藝方案論證、產(chǎn)品市場(chǎng)分析、建廠地址選擇及經(jīng)濟(jì)分析，最后得出本設(shè)計(jì)方案能耗較低，產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益好，原料來(lái)源便捷，產(chǎn)品銷(xiāo)售渠道廣闊、綠色環(huán)保、市場(chǎng)需求量大，生產(chǎn)過(guò)程中“三廢”排放少，符合原子經(jīng)濟(jì)型、綠色化學(xué)的發(fā)展道路；碳四的綜合利用分析全面。第二章 建設(shè)規(guī)模 市場(chǎng)需求20052010年，我國(guó)的乙烯的產(chǎn)量從755104t/a，上升到1209104t/a，%，其中2008年由于受全球金融危機(jī)的影響，較前一年產(chǎn)量略有下降，但產(chǎn)量仍高于2005年和2006年。而20052010年我國(guó)的乙烯當(dāng)量需求量卻從1861104t/a上升到了2724104t/a，%，雖然增速有些不及產(chǎn)量增速，但是由于巨大的需求總量，致使乙烯的年產(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。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(guò)了乙烯年均增長(zhǎng)速度。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，%。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