煤经甲醇制烯烃技术发展及产业化

1甲醇制取低碳烯烃(DMTO)技术进展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甲醇制烯烃国家工程实验室马行美2012年11月2012中国水煤浆气化技术经济论坛2内容¾DMTO技术背景和意义¾DMTO技术工艺工程特点¾DMTO百万吨级商业化实践¾DMTO技术的产业化前景3烯烃是现代化学工业的基石乙烯丙烯聚乙烯聚丙烯丙烯晴氯乙烯环氧乙烷二氯乙烷异丙醇苯酚其它薄膜制品管材包装袋合成塑料橡胶高聚纤维电缆防水材料汽车车体家用电器涂料化妆品香料其它4指标2005年2010年2015年乙烯产量(万吨/年)755.514192430*当量需求量(万吨/年)178529603800国内保障能力（%）42.34864*丙烯产量(万吨/年)802.713502160*当量需求量(万吨/年)134621502800国内保障能力（%）606377*中国烯烃及其生产原料供求矛盾突出工信部《烯烃工业“十二五”发展规划》：在“十二五”期间，坚持原料多元化。目标是：到2015年，中国乙烯产能达到2700万吨/年，丙烯产能达到2400万吨/年，烯烃原料多元化率达到20%以上。*工信部《烯烃工业“十二五”发展规划》中发展目标5中国乙烯原料构成1吨乙烯Ù～3吨石脑油Ù～10吨原油2011年1550万吨乙烯Ù1.55亿吨原油11吨乙烯吨乙烯ÙÙ～～33吨石脑油吨石脑油ÙÙ～～1010吨原油吨原油20112011年年15501550万吨乙烯万吨乙烯ÙÙ1.551.55亿吨原油亿吨原油90%源自石油6中国石油需求预测国内外不同机构对中国石油需求预测012345678920102020203020402050亿toeIEAEIA工程院能源办我国原油产量7MTOMTOMTPMTP“石油替代”战略煤炭合成气甲醇合成氨煤化工产品链尿素，化肥等烯烃(乙烯、丙烯)石油下游产品塑料，含氧化合物，精细化学品等石化产品链油品(汽、柴、煤、润滑油)芳烃(苯、甲苯、二甲苯)MTAMTAMTGMTG醇醚醇醚燃料燃料8DMTO技术研发历程实验室小试实验室小试地点：大连化物所地点：大连化物所前期：乙烯＋丙烯前期：乙烯＋丙烯80%80%后期：乙烯＋丙烯后期：乙烯＋丙烯90%90%中试（八五）中试（八五）上海青浦化工厂上海青浦化工厂((流化床流化床))乙烯＋丙烯乙烯＋丙烯80%80%中科院科技进步特等奖中科院科技进步特等奖19801980年代初期年代初期““七五七五””、、““八五八五””、、““973973””中试（七五）中试（七五）大连化物所大连化物所((固定床固定床))乙烯＋丙烯＋丁烯乙烯＋丙烯＋丁烯85%85%工业性试验工业性试验陕西，华县陕西，华县乙烯＋丙烯乙烯＋丙烯:~80%:~80%大连化物所大连化物所新兴公司新兴公司洛阳石化工程公司洛阳石化工程公司2004.08-2006.082004.08-2006.08国家发改委国家发改委¾大连化物所连续进行了30多年的甲醇制烯烃研究，始终处于国际领先地位¾在国际上最早将SAPO-34用于MTO反应（（AppliedCatalysisAppliedCatalysis，，Vol.40,No1-2Vol.40,No1-2，，p316p316，，19881988；；AppliedCatalysis,vol.64AppliedCatalysis,vol.64，，p31-40,1990p31-40,1990））商业化装置商业化装置神华神华6060万吨万吨//年烯烃年烯烃延长延长6060万吨万吨//年烯烃年烯烃********2006.08-2006.08-国家发改委国家发改委新一代技术新一代技术工业性试验工业性试验陕西，华县陕西，华县乙烯＋丙烯乙烯＋丙烯:~86%:~86%2009.04-2010.062009.04-2010.06国家发改委国家发改委大连化物所大连化物所陕西煤化工技术工程中心陕西煤化工技术工程中心洛阳石化工程公司洛阳石化工程公司9奖励及荣誉称号DMTO技术获得的奖励与荣誉‹中国科学院杰出成就奖（2011）‹中国专利金奖（2011，全国十项，中科院仅一项）‹中国石化工业联合会技术发明特等奖（2011年仅一项）‹中国十大科技进展（2010）‹中国科学院先进集体称号（2010）‹大连市技术发明一等奖（2009）‹辽宁省科技进步一等奖（2008）‹陕西省科学技术二等奖（2008）‹中国科学院十大重大创新成果（2006）10DMTO技术依托DMTODMTO产业化产业化甲醇制烯烃国家工程实验室国家能源低碳催化与工程研发中心反-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DICP&LPEC&SYN2008年投产，2000吨/年产量正大能源材料（大连）有限公司11专利商概况DMTO技术推广、技术营销、技术服务新兴能源科技有限公司新兴能源科技有限公司陕西煤业化工集团中科院大连化学物理研究所正大能化集团中石化洛阳工程有限公司中科斯达石化科技有限公司12内容¾DMTO技术背景和意义¾DMTO技术工艺工程特点¾DMTO百万吨级商业化实践¾DMTO技术的产业化前景13DMTO反应特征•酸性催化特征•高转化率•低压反应•强放热(400-500oC,-22.4～-22.1kJ/mol甲醇)•快速反应•分子筛催化的形状选择性效应0.43nmC2H40.39nmC3H60.43nmC6H60.58nm14SAPO-34分子筛烯烃甲醇分子14DMTO专用催化剂0.43nmC2H40.39nmC3H60.43nmC6H60.58nmSAPO分子筛的发现：1982年UCC公司USP4440871专利（1984年授权）大连化物所在国际上最早将SAPO34用于MTO反应催化特点：小孔，烯烃选择性高，易结焦失活（需频繁再生）15DMTO催化剂（D803C-II01）的优异性能：9催化剂单耗低：磨损指数1，吨烯烃催化剂消耗﹤1kg9物理性能与FCC催化剂相近：保证具有较好的流化性能9反应性能优异：低碳烯烃选择性高，乙烯+丙烯选择性~80%DMTO专用催化剂16DMTO工业装置工艺流程图甲醇转化为低碳烯烃，总体流程与催化裂化装置相似。精制分离部分，与石脑油热裂解工艺的精制分离部分相似。17技术方案甲醇甲醇混合烯烃混合烯烃CC22==+C+C33==CC44++++分离分离流化反应流化反应中间产品中间产品～～80%80%DMTODMTO2.92.9～～33吨甲醇吨甲醇→→11吨烯烃吨烯烃甲醇甲醇混合烯烃混合烯烃CC22==+C+C33==CC44++++分离分离流化反应流化反应中间产品中间产品85-90%85-90%DMTO-IIDMTO-II2.62.6～～2.72.7吨甲醇吨甲醇→→11吨烯烃吨烯烃18内容¾DMTO技术背景和意义¾DMTO技术工艺工程特点¾DMTO百万吨级商业化实践¾DMTO技术的产业化前景19神华包头60万吨/年煤制烯烃项目„项目核准：2006年12月（国发改工业[2006]2772号）„项目开工会：2007年4月„世界首套煤制烯烃商业化工厂（180万吨甲醇/60万吨烯烃）„国家现代煤化工示范工程，DMTO技术首次应用于大型化工业装置„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DMTODMTODICP/SYN/LPECDICP/SYN/LPEC甲醇甲醇180180万吨万吨//年年合成气合成气煤煤GEGEDavyDavy丙烯丙烯烯烃烯烃6060万吨万吨//年年乙烯乙烯聚丙烯聚丙烯3030万吨万吨//年年聚乙烯聚乙烯3030万吨万吨//年年LummusLummusDowDowUnivationUnivation20‡2007年9月16日，签署DMTO技术转让合同‡2010年5月28日，装置全部建成‡2010年5月30日，年产180万吨煤基甲醇联合化工装置投煤‡2010年7月3日，生产出合格的甲醇‡2010年8月8日上午10:48甲醇投料，当天即达到设计负荷的90%‡2010年8月12日，烯烃分离乙烯和丙烯合格；8月15日，生产出合格聚丙烯；8月21日生产出合格聚乙烯。神华包头煤制烯烃工厂建设历程21•2010年总计生产的聚烯烃超过8万吨。•2011年1月1日，装置正式商业化运行。•2011年3月26日，装置通过了性能考核，各项技术指标均圆满达到了合同要求。•2011年总计生产聚烯烃50.2万吨，实现销售收入超过58亿元,利润超过10个亿。•截止到2012年6月30日,上半年共生产聚烯烃28.67万吨，累计实现营业收入31亿元，实现利润6亿元。神华包头煤制烯烃工厂进展22‡2010年签约，正在设计中，预计2014年投产DMTO-II商业装置：陕西蒲城煤制烯烃DMTO+分离甲醇装置PE装置PP装置气化空分23内容¾DMTO技术背景和意义¾DMTO技术工艺工程特点¾DMTO百万吨级商业化实践¾DMTO技术的产业化前景24市场应用前景乙烯厂改造PVC行业焦化行业发展精细化学品配套原料煤制烯烃25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！在沿海港口城市，外购甲醇生产乙烯丙烯，发展下游精细化学品，优势更加明显！石油和化学工业“十二五”发展指南：在保障经济性的前提下，在沿海地区适度布点进口甲醇制烯烃项目。工信部《烯烃工业“十二五”发展规划》重点任务：在原料可以保证长期稳定供应的前提下，在沿海地区慎重布局进口甲醇制烯烃项目。•摆脱对煤、水等资源的依赖•市场决定厂址，整合人才、资金，收益昀大化•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！26石脑油石脑油原油原油50美元/桶4000元/吨烯烃8300元/吨DMTO甲醇甲醇2300元/吨煤煤550元/吨天然气天然气1.80元/m3甲醇甲醇2300元/吨据上述测算数据可以明显看出：1、当原油处于低价位时，石脑油水蒸汽裂解制取烯烃的成本优势明显；2、当国际原油离岸价（FOB）高于50美元/桶时，对应的石脑油不含税价在4000/吨以上，石脑油裂解制取混合烯烃的税前销售成本在8300元/吨；3、在目前世界石油价格70---100美元下，MTO的经济优势明显。26烯烃生产路线经济性分析27建立甲醇制烯烃MTO产业链„甲醇制烯烃产业发展的关键因素¾技术的成熟度、经济性¾如何和能否掌控在甲醇原料供应环节的主导权，很大程度决定了甲醇制烯烃产业的生存空间！¾烯烃产品的销售渠道和物流保障„建立甲醇制烯烃产业链，实现烯烃生产一体化¾向上整合原材料的供应和物流保障¾向下拓宽烯烃产品的销售渠道„如果能将天然气和甲醇资源、甲醇制烯烃技术、市场和渠道进行整合，打造垂直一体化的运营平台，在为客户提供技术的同时，也为客户提供有竞争力的甲醇原料，将会使甲醇制烯烃产业在新一轮竞争中取得出奇制胜的战略优势。2728甲醇制烯烃MTO产业的发展与生存•石油路线制烯烃产业链9成熟，但严重受限于石油资源•煤制烯烃产业链9正在形成9对煤炭资源和水资源极度依赖，对环境的影响•天然气甲醇制烯烃产业链9充分利用海外的天然气甲醇，在沿海港口城市发展外购甲醇制烯烃项目三条产业链的形成与共存！29DMTO技术产业布局总结‡DMTO技术是实现“石油替代”战略的重要技术途径。‡DMTO技术是在商业化工厂中得到验证并运营良好的，当今世界上昀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。‡煤制烯烃、天然气甲醇制烯烃产业链正在形成，将与石油路线制烯烃产业链共存并发展。‡DMTO技术也为煤或者天然气资源丰富的其它国家提供了一条非石油路线生产烯烃的途径。致谢••国家发改委国家发改委••中国科技部中国科技部••中国科学院中国科学院••中国陕西省政府中国陕西省政府••中国石油和化工联合会中国石油和化工联合会••中国神华集团中国神华集团••技术发展合作伙伴技术发展合作伙伴••D