甲醇制烯烴技術(shù)發(fā)展、經(jīng)濟性及產(chǎn)業(yè)化前景課件

1、1甲醇制烯烴技術(shù)(DMTO) 發(fā)展、經(jīng)濟性及產(chǎn)業(yè)化前景中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所新興能源科技有限公司馬行美2019.03.111集基礎(chǔ)、應(yīng)用及開發(fā)研究、以承擔(dān)國家重大項目為主的綜合性化學(xué)化工研究所主要代表成果五十年代合成液體燃料六十年代航空煤油、合成氨原料凈化新工藝七十年代衛(wèi)星姿態(tài)控制肼分解催化劑八十年代膜分離技術(shù)、高效農(nóng)藥九十年代催化裂化干氣制乙苯、化學(xué)激光本世紀初燃料電池、氫能、太陽能、儲能、生物技術(shù)、C1化學(xué)、化學(xué)動力學(xué)大連化學(xué)物理研究所概況2研究隊伍構(gòu)成研究生教育化物所研究隊伍（截至2019年12月）大連化學(xué)物理研究所概況3大連化學(xué)物理研究所概況三個國家工程中心:催化國家工程中心膜技

2、術(shù)國家工程中心 色譜研究和分析國家工程中心 正在建設(shè)：潔凈能源國家實驗室 甲醇制烯烴國家工程實驗室45潔凈能源國家實驗室能源轉(zhuǎn)化中試總面積：37800平方米6內(nèi) 容 DMTO技術(shù)背景和意義 DMTO技術(shù)工藝、工程特點 DMTO萬噸級工業(yè)性試驗 DMTO百萬噸級商業(yè)化實踐 DMTO技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前景和技術(shù)經(jīng)濟性7內(nèi) 容 DMTO技術(shù)背景和意義 DMTO技術(shù)工藝、工程特點 DMTO萬噸級工業(yè)性試驗 DMTO百萬噸級商業(yè)化實踐 DMTO技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前景和技術(shù)經(jīng)濟性8 乙烯、丙烯等低碳烯烴是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法是輕烴和石腦油熱裂解法 10噸原油約 3噸石腦油1噸乙烯(20世紀90年代);2

3、009年我國生產(chǎn)的近1070萬噸乙烯原料約來自于1億噸原油。按目前煉油經(jīng)濟性數(shù)據(jù)：按歐、歐標(biāo)準生產(chǎn)及芳烴原料要求， 20噸原油 約3噸石腦油1噸乙烯. 乙烯生產(chǎn)消耗大量石油資源，資源短缺日益緊張我國基本國情是缺油少氣，石油資源相對匱乏，國家的能源安全受到威脅。目前我國石油及石化產(chǎn)品的需求矛盾日益突出。背景和意義9背景和意義2019年，我國生產(chǎn)原油2.03億噸，進口原油2.39億噸，對外依存度54%;2009年乙烯產(chǎn)量1070萬噸，當(dāng)量需求量達到2400萬噸，對外依存度達55%；2019年乙烯產(chǎn)量1418.9萬噸，對外依存度50%;2020年乙烯當(dāng)量需求量預(yù)計為3800萬噸左右。國內(nèi)乙烯供需平衡

4、情況開發(fā)新的煤制烯烴(CTO)、甲醇制烯烴(MTO)技術(shù)，有利于實施石油替代戰(zhàn)略，緩解石油供求矛盾高油價下，采用開發(fā)成功并實施商業(yè)化工廠運行的甲醇制烯烴（MTO）技術(shù)，具有巨大的經(jīng)濟利益和戰(zhàn)略意義10烯烴生產(chǎn)技術(shù)路線MTOMTP800oC，+H2O，乙烯丙烯 收率45%800oC，+H2O石腦油乙烷乙烯丙烯煤天然氣成熟技術(shù)合成氣甲醇11研發(fā)歷程實驗室小試地點：大連化物所前期：乙烯丙烯80%后期：乙烯丙烯 90%中試（八五）上海青浦化工廠(流化床)乙烯丙烯80%中科院科技進步特等獎工業(yè)性試驗陜西，華縣乙烯丙烯:80%大連化物所新興公司洛陽石化工程公司2019.08-2019.08國家發(fā)改委198

5、0年代初期“七五”、“八五”、“973”中試（七五）大連化物所(固定床)乙烯丙烯丁烯85% 商業(yè)化裝置神華60萬噸/年烯烴延長60萬噸/年烯烴*30萬噸/年烯烴*33萬噸/年烯烴*60萬噸/年烯烴*20萬噸/年烯烴*60萬噸/年烯烴*60萬噸/年烯烴2019.08-國家發(fā)改委大連化物所連續(xù)進行了近30年的甲醇制烯烴研究，始終處于國際領(lǐng)先地位在國際上最早將SAPO-34用于MTO反應(yīng)（Applied Catalysis，Vol.40, No1-2，p316，1988 ；Applied Catalysis, vol.64，p31-40, 1990 ）新一代技術(shù)工業(yè)性試驗陜西，華縣乙烯丙烯:86%2

6、009.04-2019.06國家發(fā)改委大連化物所陜西煤化工技術(shù)工程中心洛陽石化工程公司12技術(shù)依托工業(yè)性試驗催化劑成熟的工程DICP技術(shù)支撐DMTO產(chǎn)業(yè)化過程甲醇制烯烴國家工程實驗室陜西煤化工技術(shù)工程中心有限公司洛陽石油化工工程公司反-再流化工藝與成熟的FCC工藝相似LPEC有40多年的FCC工程實踐經(jīng)驗世界首套萬噸級工業(yè)化試驗 2019年投產(chǎn)，2000噸/年產(chǎn)量DICP&LPEC&SYN正大能源材料（大連）有限公司13技術(shù)推廣和商業(yè)許可DMTO技術(shù)推廣、技術(shù)營銷、技術(shù)服務(wù)新興能源科技有限公司陜西煤業(yè)化工集團有限責(zé)任公司中科院大連化學(xué)物理研究所正大能化集團洛陽石油化工工程公司14DMTO工業(yè)性

7、試驗大連化物所、陜西新興煤化工科技有限公司（現(xiàn)新興能源科技有限公司）、洛陽石化工程公司聯(lián)合開發(fā)2019年，完成了工業(yè)性試驗世界第一次萬噸級工業(yè)性試驗2019年8月，專家鑒定會結(jié)論：“技術(shù)指標(biāo)和試驗規(guī)模達國際領(lǐng)先水平”72小時考核標(biāo)定結(jié)果甲醇轉(zhuǎn)化率99.18%選擇性： 乙烯39.81% 丙烯38.90% 乙烯丙烯78.71% 乙烯丙烯C4 89.15% 噸烯烴甲醇消耗 2.96 噸 15內(nèi) 容 DMTO技術(shù)背景和意義 DMTO技術(shù)工藝、工程特點 DMTO萬噸級工業(yè)性試驗 DMTO百萬噸級商業(yè)化實踐 DMTO技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前景和技術(shù)經(jīng)濟性16DMTO反應(yīng)特征0.43nmC2H40.39nmC3H60

8、.43nmC6H60.58nm酸性催化特征高轉(zhuǎn)化率 (400 近100%轉(zhuǎn)化)低壓反應(yīng)0.10.3MPa強放熱 (400-500oC, 22.422.1kJ/mol甲醇 ; 167.3164.8kcal/kg甲醇)快速反應(yīng)分子篩催化的形狀選擇性效應(yīng)17DMTO工業(yè)裝置工藝流程圖工藝流程前部分使甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，總體流程與催化裂化裝置相似，包括反應(yīng)-再生、急冷水洗、煙氣能量利用和回收、反應(yīng)取熱、再生取熱等部分。精制分離部分，與石腦油熱裂解工藝的精制分離部分相似，包括堿洗、干燥、壓縮、制冷、脫C2塔、炔烴前加氫、脫C1塔、C2分餾塔、脫C3塔、C3分餾塔、脫C4塔等。18DMTO技術(shù)開發(fā)項目鑒定

9、會 袁啨棠、倪維斗、謝克昌三位院士 主持鑒定會19內(nèi) 容 DMTO技術(shù)背景和意義 DMTO技術(shù)工藝、工程特點 DMTO萬噸級工業(yè)性試驗 DMTO百萬噸級商業(yè)化實踐 DMTO技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前景和技術(shù)經(jīng)濟性20DMTO工業(yè)性試驗2019年6月完成DMTO工業(yè)性試驗甲醇進料規(guī)模（50-75 t/d，1.67104 t/a )2019年5月完成DMTO-II 工業(yè)性試驗21技術(shù)方案和技術(shù)特征甲醇混合烯烴C2= + C3=C4+分離流化反應(yīng)中間產(chǎn)品80%甲醇混合烯烴C2= + C3=C4+分離流化反應(yīng)中間產(chǎn)品85-90%DMTODMTO-II2.93噸甲醇1噸烯烴2.62.7噸甲醇1噸烯烴技術(shù)方案22DM

10、TO-II的技術(shù)特征DMTO-II是DMTO基礎(chǔ)上的再發(fā)展，兼有DMTO的技術(shù)特征連續(xù)反應(yīng)再生的密相循環(huán)流化反應(yīng)乙烯/丙烯比例在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)可以調(diào)節(jié)對原料和工藝設(shè)備無特殊要求工藝無環(huán)境污染問題DMTO-II還具有如下新的特征甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)與C4+轉(zhuǎn)化反應(yīng)采用同一種催化劑在保障甲醇轉(zhuǎn)化效果的同時，實現(xiàn)C4+的高選擇性催化轉(zhuǎn)化，顯著提高低碳烯烴選擇性甲醇轉(zhuǎn)化和C4+轉(zhuǎn)化均采用流化反應(yīng)方式，分別在不同的反應(yīng)區(qū)進行，可以共用再生器，耦合構(gòu)成相互聯(lián)系的完整系統(tǒng)利用C4+轉(zhuǎn)化反應(yīng)強吸熱的特點，在高溫區(qū)進行C4+轉(zhuǎn)化反應(yīng)，既符合該反應(yīng)的轉(zhuǎn)化要求，也能實現(xiàn)熱量的耦合；甲醇轉(zhuǎn)化和C4+轉(zhuǎn)化目的產(chǎn)物一致，產(chǎn)物分布類

11、似，可以共用一套分離系統(tǒng)23DMTO-工業(yè)化試驗裝置工藝流程簡圖甲醇空氣CO、CO2等水C4+再生器再生器裂解反應(yīng)器乙烯丙烯 甲 醇反應(yīng)器空氣急冷水洗塔脫丙烷塔壓縮機分離精制裝置預(yù)熱器24技術(shù)成果鑒定2019年6月26日，中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會在北京組織并主持召開了“新一代甲醇制低碳烯烴（DMTO-）技術(shù)”成果鑒定會。25內(nèi) 容 DMTO技術(shù)背景和意義 DMTO技術(shù)工藝、工程特點 DMTO萬噸級工業(yè)性試驗 DMTO百萬噸級商業(yè)化實踐 DMTO技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前景和技術(shù)經(jīng)濟性26 神華包頭DMTO商業(yè)工廠設(shè) 計 范 圍甲醇裝置甲醇制烯烴單元PP/PE裝置烯烴分離單元上游裝置：180萬噸/年煤制甲醇

12、裝置下游裝置：30萬噸/年聚乙烯裝置 30萬噸/年聚丙烯裝置副產(chǎn)：C4+12.5萬噸；燃料氣4.9萬噸美國LUMMUS公司中標(biāo)承攬甲醇制烯烴分離單元工藝包設(shè)計LPEC設(shè)計范圍為MTO裝置甲醇制烯烴單元界區(qū)的全部工程以神華集團生產(chǎn)的煤為原料生產(chǎn)甲醇，通過MTO裝置轉(zhuǎn)化為烯烴，經(jīng)聚合裝置生產(chǎn)出聚乙烯和聚丙烯，同時副產(chǎn)硫磺、丁烯、丙烷和乙烷以及C5+等副產(chǎn)品。27DMTO技術(shù)工業(yè)化進展神華包頭煤制烯烴項目（180萬噸/年甲醇 60萬噸/年聚烯烴，2019年12月核準（發(fā)改工業(yè)20192772號）國內(nèi)外首次采用流化床形式的甲醇制烯烴的大型化工業(yè)裝置 2019年5月28日，裝置全部建成。5月30日，年產(chǎn)

13、180萬噸煤基甲醇聯(lián)合化工裝置投煤，7月3日生產(chǎn)出合格的MTO級甲醇。甲醇180萬噸/年丙烯烯烴60萬噸/年乙烯合成氣聚丙烯30萬噸/年聚乙烯30萬噸/年DMTO分離聚合GEDavyLummusUnivationDICPSYNLPEC煤Dow28神華包頭煤制烯烴進展2019年8月8日10:48甲醇投料，當(dāng)天甲醇負荷即達到90%8月15日產(chǎn)出合格聚丙烯， 8月21日產(chǎn)出合格聚乙烯甲醇轉(zhuǎn)化率100%，非水產(chǎn)物中乙烯丙烯選擇性大于80%現(xiàn)在：正穩(wěn)定運行29神華包頭DMTO裝置產(chǎn)品30內(nèi) 容 DMTO技術(shù)背景和意義 DMTO技術(shù)工藝、工程特點 DMTO萬噸級工業(yè)性試驗 DMTO百萬噸級商業(yè)化實踐 DM

14、TO技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前景和技術(shù)經(jīng)濟性31市場應(yīng)用前景乙烯廠改造PVC行業(yè)焦化行業(yè) 發(fā)展精細化學(xué)品配套原料煤制烯烴327/28/2022煤制烯烴DMTO煤煤氣化變換低溫甲醇洗硫回收硫磺甲醇合成丙烯聚合乙烯聚合PPPE發(fā)改工業(yè)20191350號文件：煤基甲醇DMTO項目規(guī)模為60萬噸/年烯烴規(guī)模；以聚烯烴為產(chǎn)品，以國家產(chǎn)業(yè)政策為主導(dǎo)，帶動區(qū)域煤化工產(chǎn)業(yè)園的發(fā)展。中國的能源消費結(jié)構(gòu)具備建設(shè)煤基DMTO的資源條件；337/28/2022煤制烯烴市場分析自然資源-煤、水資源逆向分布（煤北多南少、西多東少；水淡水資源集中南方。）CO2排放-京都協(xié)議、哥本哈根協(xié)議 - CO2的捕集和封存（CCS）越來越受到重視

15、！人力資源資金受限因素新型煤化工產(chǎn)業(yè)是密集型產(chǎn)業(yè)：資源+技術(shù)+人才+資金在條件具備的地方，根據(jù)國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)政策，在指定區(qū)域合理布局，以聚烯烴為產(chǎn)品，帶動煤化工產(chǎn)業(yè)園的發(fā)展。34PVC行業(yè)氯氣乙炔氯化氫煤+石灰石電石乙烯氯氣PVC單體VCMPVC甲醇DMTO電石乙炔法乙烯法優(yōu)勢：路線先進、合理；全世界80%的PVC生產(chǎn)方法； 產(chǎn)品質(zhì)量高、能耗低、污染小;經(jīng)濟競爭力強。乙炔天然氣天然氣乙炔法357/28/2022焦化行業(yè)優(yōu)勢：加長產(chǎn)業(yè)鏈； 增強企業(yè)抗風(fēng)險能力； 符合國家“節(jié)能減排”政策。甲醇煤焦化DMTO烯烴焦?fàn)t煤氣苯焦 油焦炭焦油加工產(chǎn)品丙烯乙烯高附加值產(chǎn)品36乙烯廠改造乙烯廠改造方案對比原料1

16、00% 石腦油83% 石腦油17% 甲醇75% 石腦油25% 甲醇改造（萬噸）909098利潤增加1+ 4.5%+ 15.1%石腦油價格甲醇價格以亞洲市場2019年價格作參照$800/MT $370/MT甲醇的最低價格為$310/MT$975/MT $471/MT甲醇的平均價格為$419/MT$1250/MT $725/MT甲醇的最高價格為$935/MT377/28/2022外購甲醇DMTO市場分析甲醇市場價格穩(wěn)定合適，產(chǎn)能趨于過剩，急于尋找出路？生產(chǎn)規(guī)模：60萬噸/年 DMTO乙烯丙烯精細化學(xué)品產(chǎn)品附加值高，市場需求量大，下游生產(chǎn)受原料限制！20萬噸/年烯烴已具備發(fā)展精細化工品的條件在甲醇生產(chǎn)相對集中地區(qū)，外購甲醇DMTO市場時機成熟387/28/2022外購甲醇DMTO市場分析風(fēng)險提示甲醇產(chǎn)能和價格是敏感因素，外購甲醇條件成熟，認為風(fēng)險可控！在發(fā)達地區(qū)，特別是東南沿海城市（港口城市），從海外外購甲醇，生產(chǎn)乙烯丙烯，發(fā)展下游產(chǎn)品，優(yōu)勢明顯。擺脫對煤、水等資源的依賴市場決定廠址，整合人才、資金，收益最大化保護環(huán)境-無CO2排放 -避免了甲醇合成中高污染、高能耗的化工過程節(jié)約資源-甲醇是與石油、天然氣、煤同樣重要的資源！39兩種烯烴生產(chǎn)路線經(jīng)濟性比較（IRR=12%）石腦油甲醇原油50美元/桶4000元/