甲醇制烯烃经济性分析

甲醇制烯烃经济性分析
甲醇制烯烃经济性分析

甲醇制烯烃企业经济性分析

2017-05-18 10:32来源:煤化工114

专题摘要

甲醇下游需求的最大变数是MTO装置的开停情况,而MTO装置的开工与否则取决于该企业综合经济性的评估。

企业综合经济性的影响因子究竟有哪些?又将如何产生影响?本文中我们将试图解释地更为全面和清晰,以便我们更好地去研究甲醇目前所处的产业格局以及甲醇市场价格的走势和波动情况。

首先,我们讨论的话题是为什么从MTO路线来看,影响甲醇价格的主要标的物不是单一的PP价格,而更重要的是去综合评估烯烃企业整体的经济性。

其次我们回溯及展望国内甲醇制烯烃产业链格局情况。

最后通过企业利润的回测,探讨烯烃装置综合经济性情况进行评级。通过烯烃企业综合盈利情况的探索,进一步确定甲醇与PP盘面之间的联系以及相互间如何产生影响,以便为交易提供风险度方面的指导。

甲醇制烯烃企业综合经济性分析

在季报中我们提到甲醇下游需求的最大变数是MTO装置的开停情况,而MTO装置的开工与否则取决于该企业综合经济性的评估。

那烯烃企业综合经济性的影响因子究竟有哪些?又将如何产生影响?本文中我们将试图解释地更为全面和清晰,以便我们更好地去研究甲醇目前所处的产业格局以及甲醇市场价格的走势和波动情况。一、甲醇制烯烃工艺及特点

首先,我们想要提出的一个话题是:为什么说从MTO路线来看,影响甲醇价格的主要标的物不是单一的PP价格,而更重要的是去综合评估烯烃企业整体的经济性。

为解答上述话题,我们就需要理清甲醇制烯烃的几条工艺路线、分类及各自的特点,细化甲醇→乙烯、丙烯→聚烯烃(聚乙、聚丙为主)这个过程的中间环节。

1、甲醇制烯烃工艺路线主要是以下三类,MTO、MTP和MTG/A,分别是以甲醇为原料合成烯烃(是以乙烯和丙烯为主要产物的烯烃混合物,副产物多为C4)、丙烯和汽油/芳烃。目前国内MTG技术并没有非常成熟,相对来说,甲醇制汽油总规模并不大,仅百余万吨,而且企业规模也多以10-20万吨的小装置,因此本文的重点将放在MTO和MTP两类上。

根据甲醇处于工艺流程的位置不同,甲醇制烯烃又可分为一体化的煤经甲醇(甲醇为中间产物)制烯烃的CTO/P路线(C代表煤炭)和外采甲醇(甲醇为原始原料)制烯烃的MTO/P两条路线(M代表甲醇)。其中,CTP典型例子就是大唐多伦和神华宁煤的烯烃装置,而其他一体化烯烃装置则均为CTO装置,CTO/P总计产能622万吨,占烯烃总产能的51.8%。MTP装置基本集中在山东地区,且装置规模不大,10-20万吨为主流产能,包括山东鲁清石化、玉皇、瑞昌石化、华滨化工、鲁深发、大泽化工以及沈阳化工,总计100万吨产能,占8.3%;而市场最为关注的MTO装置(含部分外采)产能达到478.8万吨,占比近4成,是影响甲醇需求的重中之重(见图6)。

2、甲醇制烯烃下游主要产物是PP,但不是唯一。

对于MTP(含一体化CTP)装置而言,主要产物是丙烯。对于大型企业神华宁煤和大唐多伦来说,丙烯全部流向聚丙烯再外卖,但山东的几套装置受限于企业规模,除鲁清石化生产聚丙烯外,而其他企业均外卖丙烯为主。但从丙烯为原料向下延伸的话,其下游是极其丰富的,从丙烯到聚丙烯只占到总产能的63%(见图5)。

对于MTO(含CTO)而言,产物则是乙烯和丙烯两类。相对来说,西北地区由于煤炭资源丰富,所投建的烯烃企业基本以一体化为主,且生产路线非常简单,如图3,煤制也好甲醇制也罢,经烯烃装置合成之后,乙烯聚合成PE,丙烯聚合成PP。

从企业下游产品产能分配情况来看,PE:PP多以1:1比例生产,仅个别装置略有不同,由此也可以看出PE和甲醇之间存在着的关联,但受制于甲醇到PE路径基本为一体化装置,因此两者相关度并不是

非常高。

再看山东及沿海地区的烯烃装置。有别于西北烯烃装置的特点是:1、均涉及甲醇外采而无一体化,对甲醇市场来说有着举足轻重的分量;

2、下游配套设备种类繁杂,7家企业下游产品无一相同。这大概与外采甲醇制烯烃的成本过高有关,若下游再同质化严重,经济性差,则非常不利于企业正常运行。

我们将企业的工艺流程简单归结如上图,MTO所产乙烯主要是去向PE/EVA路线和环氧乙烷/乙二醇路线,存在少部分还有外卖乙烯的情况;而丙烯成本大多去向聚丙烯(含粉料在内),也有极少部分外卖。当然还有其它更多种类的产品,不再一一赘述,仅总结于表2中。

从表中我们可以看到,PP相对是企业选择度较高的产品,仅按企业数量算占半数以上,产能达到120万吨,其次则是环氧乙烷/乙二醇路线,产能109万吨,PE/EVA路线仅40万吨产能。

从港口MTO企业的情况来看,更能够理解“甲醇制烯烃下游主要产物是PP,但又不是唯一产品”这句话。这也就解释为什么甲醇到PP 路线的理论利润出现巨幅亏损时MTO装置却依然还在运行(山东MTP几乎全部停车)的原因,也是我们为什么说MTO装置的开工与否取决于该企业综合经济性的评估。

3、乙烯、丙烯产业链成为影响MTO开停车的新因素。

当外采甲醇制烯烃再做到下游(甲醇→烯烃→聚烯烃)的利润还不如直接外采烯烃做下游(烯烃→聚烯烃)来的划算的话,MTO的劣势就体现出来了;或者是另一种情况,虽然企业从“甲醇→聚烯烃”的经济效益不佳,但乙烯丙烯价格高,那么企业可以选择外卖烯烃,因而MTO开工可以得到保障,也就是烯烃单体的价格也将成为MTO开停车的重要影响因素,所以乙丙烯的价格是后期我们需要重点关注的。

二、国内甲醇制烯烃产业现状

自2010年神华包头首套甲醇制烯烃装置投产至今(截至2017年3月),国内正式投放和运行的烯烃装置已达到28套,总计烯烃产能1200.8万吨,按3:1比例反推甲醇消耗量达到3600万吨,占甲醇总产能的46%。从近几年甲醇各下游需求占比走势也可清楚的看到,烯烃的占有量与日俱增,2016年需求占比在42%左右,与产能占比数

据相匹配。

从烯烃投产时间轴可以看到,2010-2013年甲醇制烯烃装置处于投产初期,而2014年则是大型烯烃项目处于建设周期完成后的集中投产年,这也成就了烯烃的投产大年,之后每年的增量也不低。据测算,2011—2015年CTO/MTO对甲醇的需求消费增速达到152%,

2016-2020年均增速还能达到15%。

但从具体年份来看,17/18年烯烃仍有稳定投产,增速约维持在14%,近15%的年均水平,但2018年之后,烯烃装置投产聊聊无几,烯烃需求增速或大幅将至5%水平。可以说2018年之后甲醇制烯烃产业将告别它的投产黄金周期。

虽然从我们统计到的信息来看,未来几年还有20多套烯烃项目等待投建,但目前基本都处在规划、路条、合同、项目招标等最早期进程,且“十三五”规划中对新型煤化工项目的投建是存在缩量的,也就是说现在审批过程越来越严,再加上低油价时期煤化工优势并不能体现,MTO/CTO利润不佳甚至是处于亏损的最痛苦阶段,后期这20多个烯烃项目真正能够在近几年内投产的概率并不高。

虽然从烯烃消耗甲醇总量来看确实规模可观,但这中间包含了煤经甲醇制烯烃的一体化装置,且2017年之后投产的烯烃项目基本都属于CTO,而一体化装置只有部分开车的时候才会对甲醇市场造成影响,因此市场更多还是关注外采甲醇装置的情况。据我们统计的数据来

看,目前国内市场甲醇制烯烃装置近一半的产能仍是需要完全外采或者部分外采的,总规模依然不小。

从地区占比来看,以内蒙、陕甘宁地区为主的西北地区占6成以上产能,其次则是江浙地区为首的华东市场占到23%左右产能,也是国内甲醇最大的销售区、最大的进口区域,这跟烯烃需求量大不无关系;之后是山东市场,不过山东地区是MTP装置集中区,但装置效益并不佳,投产至今总体开工时间不长且开车并不稳定。

而2018年继续投建的烯烃项目也基本集中在西北市场,包括兖州能化、神华包头二期、陕西星王和陕西能化各60万吨CTO装置,另外东北地区计划新增2套,分别是黑龙江龙泰和吉林康奈尔各30万吨CTO,以及华东是安徽中安联合50万吨CTO。

三、烯烃装置经济性评估

从大类装置的经济性来分,CTO无疑是利润最好的,即使是在利润最薄弱的时候,从煤炭到PP、PE的毛利可达到2500元/吨以上。若单纯计算煤→甲醇→PP来看,利润较综合利润稍差,但也能达到2500左右的平均利润。

其次则是西北地区外采甲醇制烯烃的MTO装置,榆林地区MTO装置综合平均利润基本维持1500元/吨上下,即使近期利润下滑也能保持在1000元/吨附近,相对来说,河南当地MTO装置利润更差,今年以来基本维持在1000元/吨以内,甚至偶尔出现亏损,这与要原因还在于甲醇强势格局下外采成本过高导致。

对比CTO和西北、内陆市场的2套MTO利润走势也可以看出,主产品均是PP和PE情况下,MTO利润从2016年10月甲醇价格大幅走强开始便呈明显下滑趋势,而CTO基本稳定在3000居上水平,利润甚至超过部分油化工、PDH路线制聚烯烃。

以上两类企业目前依然享受低价原料成本的优势,利润受聚烯烃总体市场影响,当PP、PE共同下跌时利润才会受到侵蚀。相对CTO成本更为稳定、利润更高。

而山东、沿海地区MTO/P装置利润则影响因素更为复杂。既然企业不能享受原料端价格的优惠,近两年多家烯烃企业着力拓展下游产品的精细化,以避免产成品同质化趋势下的困境以及缓解原料端带来的压力。

从MTO的生产流程我们了解到,山东神达和江苏盛虹下游产品种类丰富,理论上这两家企业综合经济性受到成本冲击会小于其他几家产品较单一的企业。我们通过模拟回测2016年5月至2017年5月近一年东部所有烯烃企业的综合利润与当地甲醇价格的相关性,发现事实也确实如此(原料价格与利润呈负相关),并发现其他特征,结论如下:

1、山东神达和江苏盛虹相关程度小于多数企业,说明下游产成品种类多确实可以一定缓冲部分原料高成本。

2、南京惠生原料成本与利润相关性最低,说明独特的下游完全覆盖了甲醇成本价格的波动,同样的原因可以在宁波富德企业的相关性反映出来,乙二醇的高利润弥补了PP的亏损,提高企业成本承受力。

3、常州富德与浙江兴兴受甲醇影响最大,几乎完全负相关,主因是企业下游主产品为PP,而PP市场本身与甲醇市场联动性较大(甲醇

制PP工艺占PP产能比重日益增加,地位不可忽视),这也就区别于其他产成品了。

这也是为什么山东MTP企业与甲醇同样有很高的相关性的原因了。唯一的差别就是所处地区不同,相关性略差或许源自港口甲醇与山东甲醇之间的差异。

4、综上,我们发现MTO/P企业对成本的承受能力关键还是产成品是什么,仅以相关性参考的话,企业承受能力排序为:南京惠生>宁波富德>山东神达>江苏盛虹>山东MTP>常州富德>浙江兴兴。通过物料平衡方式我们分别计算了各企业理论毛利润,可以更清晰印证产成品价格的关键性以及各企业综合经济性情况。

配合装置检修情况可以看到,在春节回来2月上旬,除了南京惠生利润尚可开工维持满负荷外,其它MTO装置均出现了降负或停车等检修情况,也确实说明甲醇的强势影响到各大装置开工情况。不过整体看,山东神达利润一直处在盈亏平衡线之上,至少短周期内不会因甲醇的大涨有大的检修动作。

盛虹自从2017年初试车后持续停车中,直到4月底5月初再次重启,目前恢复至6成左右。从利润回测走势图就可以理解为什么企业迟迟未有开车动作,直到近期甲醇持续的弱势格局出现。当然,我们计算的利润是按甲醇的实时价格推算,而企业实际行为是先备货再生产,实际成本存在时滞性,但总体趋势仍可以反映企业情况。

宁波富德在2016年4季度至2017年1季度期间,但从甲醇到PP来计算的话亏损幅度持续在1500元/吨之上,但从企业开工情况来看,仅在2月8日和3月2日有短期的降负动作,并无实际关停动作,主要原因在于乙二醇利润尚可,企业至少能够维持现金流或者小幅亏损情况,而装置开停一次成本高于当前亏损,从综合利润图可以得到解释。

常州富德则难有幸免,当甲醇到PP端利润大幅下滑而外卖乙烯利润似乎于事无补,持续亏现金流的情况下企业最终于4月初停车。

山东的多套MTP从2014年陆续投产至今,开工极其不顺,大多时间处于停车状态,而今年也仍是全面停车中。实际运行还需扣除更多人工成本、装置折旧等其他费用,因为企业都属于小规模企业,当所有成本计入核算时,利润肯定差于我们利润计算,这也就是为什么长期停车的重要原因。

从国内各地区甲醇到丙烯的利润进行回测,发现利润同样非常差,因此烯烃企业在综合利润较差时也不会选择单独运行MTO装置(关停下游聚合/合成装置),反而存在外采烯烃直接进行聚合,再外卖甲醇的可能。2016年并不是没有出现过这样的情况。

相对来说,浙江兴兴装置自投产以来一直处于比较尴尬的格局。企业刚投产时其实并没有配PP聚合装置,因此外卖丙烯和环氧乙烷,利润一直处于盈亏平衡线上下,当甲醇价格大幅上涨时经常性有停车或外卖甲醇传言。而近半年来利润也处在大幅亏损的状态,好在近期环氧乙烷价格走强。

综合全部情况考虑,企业承受能力大体排序为:CTO/CTP>西北MTO>河南MTO、南京惠生>山东神达>宁波富德>江苏盛虹>浙江兴兴>常州富德>山东MTP。

如果对企业的综合经济性进行评级,可以得到如下结论(最高5星):

四、甲醇与PP盘面关系

通过MTO装置的纽带,一方面是PP甲醇路线(含一体化)占到总3成比例,这部分烯烃装置对整个PP市场也起到至关重要的作用,PE 甲醇路线只占到2成;另一方面,甲醇最大下游是烯烃,烯烃最大下游PP、其次是PE,但PE均是西北一体化装置产物,对甲醇单独影响不大。

因此就上市品种间相互的关系甲醇和PP存在最大的联动性,其中港口几套外采甲醇的MTO装置则成为两品种边际效应的关键。

从盘面价格来看,自2014年开始,两者价差持续在缩小,甚至时而出现面粉比面包贵的情况,但这样的情况长期维持并不合理。

但做多PP-MA利润空间却一直受到压制,处于供需格局好转的甲醇和供需逐步走向略过剩的PP之间,长趋势下甲醇强于PP。由此需要我们把握供需错配时的阶段性机会,同时配合痛苦指数较高的企业其它下游表现,判断装置开停车情况,由此可以更好地把握两者盘面间的价差波动趋势。

反过来也可以指导甲醇期市单边交易风险度,即当烯烃利润较差,企业面临是否降负、停车的情况下,多PP空甲醇(做多利润)的力量较强,此时做多甲醇单边风险则相对偏高。来源:中信期货研究资讯

甲醇制烯烃的相关工艺

甲醇制低碳烯烃的工艺举例以及本组最佳工艺的确定 一、 甲醇制低碳烯烃的工艺列举 甲醇制烯烃工艺是煤基烯烃产业链中的关键步骤,其工艺流程主要为在合适的操作条件下,以甲醇为原料,选取适宜的催化剂(ZSM-5沸石催化剂、SAPO-34分子筛等),在固定床或流化床反应器中通过甲醇脱水制取低碳烯烃。根据目的产品的不同,甲醇制烯烃工艺分为甲醇制乙烯、丙烯(methanol-to-olefin ,MTO ),甲醇制丙烯(methanol-to-propylene ,MTP )。MTO 工艺的代表技术有环球石油公司( UOP )和海德鲁公司( Norsk Hydro )共同开发的UOP/Hydro MTO 技术,中国科学院大连化学物理研究所自主创新研发的DMTO 技术;MTP 工艺的代表技术有鲁奇公司(Lurgi )开发的Lurgi MTP 技术和我国清华大学自主研发的FMTP 技术。 1.1 UOP /I-Iydro 公司的MTO 工艺 美国环球油品公司(UOP)和挪威海德鲁(Hydro)公司共同开发了UOP /Hydro MTO 工艺。MTO 工艺对原料甲醇的适用范围较大,可以使用粗甲醇(浓度80%一82%)、燃料级甲醇(浓度95%)和AA 级甲醇(浓度>99%) 。该工艺采用流化床反应器和再生器设计,其流程见图3。其反应温度由回收热量的蒸汽发生系统来控制,失活的催化剂被送到流化床再生器中烧碳再生,并通过发生蒸汽将热量移除,然后返回流化床反应器继续反应。由于流化床条件和混合均匀催化剂的共同作 甲醇制取低碳烯烃 UOP/Hydro 公司 的MTO 工艺 大连化学物理研究 所的DMTO 工艺 上海化工研究院的SMTO 工艺 鲁奇(Lurgi)公司的MTP 工艺 清华大学的 FMTP 工艺 MTO MTP

甲醇制乙烯丙烯原理

甲醇制烯烃技术(MTO/MTP) 甲醇制烯烃(Methanol to Olefins,MTO)和甲醇制丙烯(Methanol to Propylene)是两个重要的C1化工新工艺,是指以煤或天然气合成的甲醇为原料,借助类似催化裂化装置的流化床反应形式,生产低碳烯烃的化工技术。 从MTG反应机理分析,低碳烯烃是MTG反应的中间产物,因而MTG工艺的开发成功促进了MTO工艺的开发。国际上的一些知名石化公司,如Mobil、BASF、UOP、Norsk Hydro 等公司都投入巨资进行技术开发。 Mobil公司以该公司开发的ZSM-5催化剂为基础,最早研究甲醇转化为乙烯和其它低碳烯烃的工作,然而,取得突破性进展的是UOP和Norsk Hydro两公司合作开发的以UOP MTO-100为催化剂的UOP/Hydro的MTO工艺。 国内科研机构,如中科院大连化物所、石油大学、中国石化石油化工科学研究院等亦开展了类似工作。其中大连化物所开发的合成气经二甲醚制低碳烯烃的工艺路线(SDTO)具独创性,与传统合成气经甲醇制低碳烯烃的MTO相比较,CO转化率高,达90%以上,建设投资和操作费用节省50%~80%。当采用D0123催化剂时产品以乙烯为主,当使用D0300催化剂是产品以丙烯为主。 一、催化反应机理 MTO及MTG的反应历程主反应为: 2CH3OH→C2H4+2H2O 3CH3OH→C3H6+3H2O 甲醇首先脱水为二甲醚(DME),形成的平衡混合物包括甲醇、二甲醚和水,然后转化为低碳烯烃,低碳烯烃通过氢转移、烷基化和缩聚反应生成烷烃、芳烃、环烷烃和较高级烯烃。甲醇在固体酸催化剂作用下脱水生成二甲醚,其中间体是质子化的表面甲氧基;低碳烯烃转化为烷烃、芳烃、环烷烃和较高级烯烃,其历程为通过带有氢转移反应的典型的正碳离子机理;二甲醚转化为低碳烯烃有多种机理论述,目前还没有统一认识。 Mobil公司最初开发的MTO催化剂为ZSM-5,其乙烯收率仅为5%。改进后的工艺名称MTE,即甲醇转化为乙烯,最初为固定床反应器,后改为流化床反应器,乙烯和丙烯的选择性分别为45%和25%。 UOP开发的以SAPO-34为活性组分的MTO-100催化剂,其乙烯选择性明显优于ZSM-5,使MTO工艺取得突破性进展。其乙烯和丙烯的选择性分别为43%~61.1%和27.4%~41.8%。 从近期国外发表的专利看,MTO研究开发的重点仍是催化剂的改进,以提高低碳烯烃的选择性。将各种金属元素引入SAPO-34骨架上,得到称为MAPSO或ELPSO的分子筛,这是催化剂改型的重要手段之一。金属离子的引入会引起分子筛酸性及孔口大小的变化,孔

甲醇制烯烃工艺_MTO_

纪律和奖罚制度,调动全体试车人员的积极性,经过一年多的工作,于1998年11月15日又开始试车。经过一个多月的投料表明,1.5万t a氯化法钛白的主要技术难关基本上已被攻克,初步实现了连续稳定生产。 5 几点建议 (1)面对世界钛白由跨国集团高度垄断的新局面,国内钛白工业必须加强集中统一领导、统一规划、合理布局,一致对外。 (2)对现有的钛白厂要实行强强联合,对亏损严重、污染大的厂要坚决实行关停并转。 (3)对已引进的3套较大型的钛白粉生产装置,国家应继续给予优惠政策和资金支持,并跨地区、跨部门地组织专家联合进行技术攻关。特别要充分发挥经验丰富的老专家的作用,协同作战,解决工艺、技术难题,提高产品质量,开发新品种,以满足国民经济发展的需要。 (4)由于硫酸法钛白生产三废排放量大,较难处理,而氯化法钛白生产的主要技术难题又已基本被攻克,现在完全可以利用国内技术兴建万吨级以上的氯化法钛白生产装置。建议除了特殊地区外,今后兴建的钛白厂主要应采用氯化法。而且厂址最好能与氯碱厂在一起,以达到优势互补,提高经济效益的目的。 (5)为保护民族工业,扶植国内钛白生产,建议对国外钛白供应商向我国低价倾销钛白粉要进行处罚;要制定相关法律,向其所在国贸易管理机构起诉,并对进口产品征收高额的反倾销税。 ?新产品新装置? 吉化公司乙撑双硬脂酰胺装置建成投产 具有国内领先水平的年产700t乙撑双硬脂酰胺生产装置,在吉化公司研究院建成,并投入批量生产。 乙撑双硬脂酰胺是一种多功能塑料加工助剂,可广泛应用于高分子聚合树脂,如AB S树脂、聚氯乙烯、聚丙烯、酚醛树脂及氨基树脂加工中的润滑剂、防粘剂、粘度调节剂和表面光亮剂等。 该装置是由吉化研究院自行开发、设计的。经半年的运转考核,生产能力达到并超过设计能力(已达800t a以上),其产品经在吉化合成树脂厂引进的10万t a AB S生产装置上应用,性能指标完全满足生产要求。目前,产品已向该公司及国内多家用户批量供货,质量及稳定性已达到国外同类产品水平。 (微笔) 扬子石化大型空分装置投入运行 扬子石化股份公司投资近3亿元的每小时增产氧气2万m3、氮气3.75万m3的大型空气分离装置投入运行。 该空分装置在设计、安装过程中,采用了引进国外先进技术和设备与国内配套设计相结合的办法,装置开停车过程可全部自动调整控制,DCS控制系统达到国际90年代先进水平。(微笔) 甲醇制烯烃工艺(M TO) 一项以天然气为原料经甲醇制取混合烯烃(乙烯+丙烯+丁烯)的工艺技术即M TO工艺,已由美国环球油品公司(UO P)和挪威海德罗(H ydroc)公司联合开发中试成功。 1995年11月,在南非第四次天然气转化国际年会上,UO P和H ydroc公司首次公布了这一工艺技术及其示范装置的运行数据。据称,这一工艺经小试、中试和示范装置长期、连续试验,操作稳定,得到了相互验证,可以用来建设年产50万t乙烯的工业化生产装置。 该技术的工艺流程和设备与炼厂的 型催化裂化装置基本相同,产品分离流程比传统的深冷分离流程简单。 采用M TO工艺生产烯烃,需要大量天然气或甲醇:一套30万t a M TO法乙烯装置,年消耗天然气13亿m3或甲醇150万t。因此,在天然气供应充足而且价格便宜的地方,采用此法生产烯烃,比之石脑油或轻柴油裂解制烯烃,在技术和经济上都具有一定的优越性。 我国对M TO工艺的开发也已经历多年,中试数据与国外很接近,而催化剂性能则优于国外。据了解,中国石油和天然气北方公司正在进行M TO工艺的千吨级工业化试验。(宗言恭) 81 化 工 技 术 经 济 第17卷

煤制烯烃研究报告范本

煤制烯烃研究报告

煤制烯烃工艺研究报告 一、煤制烯烃简介 制备丙烯的传统方法是采用轻油(石脑油、轻柴油)裂解工艺,但石油储量有限,因此世界各国开始致力于非石油路线制乙烯和丙烯类低碳烯烃的开发。其中,以煤或天然气为原料制甲醇,再由甲醇制低碳烯烃的工艺受到重视。 煤制烯烃主要指乙烯、丙烯及其聚合物。聚乙烯主要应用于粘合剂、农膜、电线和电缆、包装(食品软包装、拉伸膜、收缩膜、垃圾袋、手提袋、重型包装袋、挤出涂覆)、聚合物加工(旋转成型、注射成型、吹塑成型)等行业。 丙烯是仅次于乙烯的一种重要有机石油化工基本原料,主要用于生产聚丙烯、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、丙烯腈、环氧丙烷、丙二醇、环氧氯丙烷、合成甘油、丙烯酸以及异丙醇等。 煤制烯烃简单来说可分为煤制甲醇、甲醇制烯烃这两个过程。主要有四个步骤:首先经过煤气化制合成气,然后将合成气净化,接着将净化合成气制成甲醇,甲醇在催化剂的作用下脱水生成二甲醚(DME),形成甲醇、二甲醚和水的平衡混合物,然后转化为低碳烯烃,烯烃经过聚合反应生产聚烯烃。当前,国际上有几种领先的甲醇制烯烃工艺,如美国UOP公司与挪威海德鲁(Lydro)公司的甲醇制烯烃工艺(MTO)、德国鲁奇(Lurgi)公司的甲醇制丙烯工艺(MTP)、美国AtoFina与UOP公司的烯烃裂

解工艺等,其中Lurgi公司的MTP工艺已经在国内的生产装置上应用,在最先实现工业化。 二、国外煤制烯烃技术 MTO是国际上对甲醇制烯烃的统一叫法。最早提出煤基甲醇制烯烃工艺的是美孚石油公司(Mobil),随后巴斯夫公司(BASF)、埃克森石油公司(Exxon)、环球石油公司(UOP)及海德鲁公司(Hydro)等相继投入开发,在很大程度上推进了MTO 的工业化。1995年,UOP与挪威Norsk Hydro公司合作建成一套甲醇加工能力0.75 吨/天的示范装置,连续运转90天,甲醇转化率接近100%,乙烯和丙烯的碳基质量收率达到80%。1998年建成投产采用UOP/Hydro工艺的20万吨/年乙烯工业装置,截止已实现50万吨/年乙烯装置的工业设计,并表示可对设计的50万吨/年大型乙烯装置做出承诺和保证。UOP/Hydro的MTO工艺能够在比较宽的范围内调整反应产物中C2与C3;烯烃的产出比,可根据市场需求生产适销对路的产品,以获取最大的收益。 惠生(南京)清洁能源股份有限公司甲醇制烯烃装置采用环球油品公司(UOP)的甲醇制烯烃(MTO)/烯烃裂化(OCP)技术,是全球首套采用霍尼韦尔先进技术(Honeywell)的装置,与传统工艺相比,该项工艺被验证拥有高收率和低副产品形成的优点。

甲醇制烯烃工艺

甲醇制烯烃工艺 学生姓名:冯佑磊 班级学号:101409121

在天然气制烯烃工艺中,天然气经甲醇制烯烃MTO/MTP工艺技术是最具备工业化条件的技术。中国化工学会理事长、中国工程院院士曹湘洪表示,在后石油时代,炼油工业应以汽油、煤油、柴油产量最大化为目标;新建乙烯、丙烯装置,宜选择MTO「甲醇制烯烃」工艺路线;已有乙烯装置,宜用费托合成油来替代石脑油作为原料。“中国科学院大连化学物理研究所”的DMTO在神华包头的成功实现工业化生产,证明了国产的MTO技术与催化剂的生产都已达到世界领先的水平。MTO 工艺与MT P工艺都是可行的,从市场的风险性考虑,MTO工艺比MT P工艺更安全些。 MTO/MTP工艺概述 1.1 概述 MTO是指以煤基或天然气基合成的甲醇为原料,借助类似催化裂化装置的流化床反应形式,生产低碳烯烃的化工工艺技术,其主要产品为乙烯、丙烯。 MTP是指以煤基或天然气基合成的甲醇为原料,采用固定床反应器,生产丙烯的化工工艺技术。 甲醇制烯烃技术源于甲醇制汽油。在甲醇合成汽油过程中,发现C2~C4 烯烃是过程的中间产物。控制反应条件(如温度等)和调整催化剂的组成,就能使反应停留在生产乙烯等低碳烃的阶段。显然,催化剂的研究则是MTO 技术的核心。 目前世界上,对研制MTO催化剂卓有成效,因而具备工业化和商业转让条件的甲醇制低碳烯烃的技术主要有三种:美国环球油品公司(UOP)和挪威海德鲁(Hydro)公司共同开发的UOP/Hydro MTO 工艺;德国鲁奇公司开发的Lurgi MTP 工艺;中国科学院大连化学物理研究所开发的D M TO 工艺。 1.2 MTO技术特点 采用流化床反应器和再生器,连续稳定操作;采用专有催化剂,催化剂需要在线再生,保持活性;甲醇的转化率达100%,低碳烯烃选择性超过85%,主要产物为乙烯和丙烯;可以灵活调节乙烯/丙烯的比例;乙烯和丙烯达到聚合级。 1.3 MTP技术特点 采用固定床由甲醇生产丙烯,首先将甲醇转化为二甲醚和水,然后在三个MTP反应器中进行转化为丙烯。催化剂系采用南方化学开发的改进ZSM-5催化剂,有较高的丙烯选择性。甲醇和DME 的转化率均大于99%,对丙烯的收率则约为71%。产物中除丙烯外还将有液化石油气、汽油和水。 1.4 基本反应历程 MTP、MTO反应历程通常认为可分成三个步骤: (1)甲醇首先脱掉一分子水生成二甲醚。甲醇和二甲醚迅速形成平衡混合物。甲醇/二甲醚分子与分子筛上酸性位作用生成甲氧基. (2)甲氧基中一个C.H质子化生成C-H+,与甲醇分子中-OH.作用形成氢键,然后生成已基氧缝,进而生成C=C键。 (3)C=C键继续发生链增长生成(CH2)n。反应过程以分子筛作催化剂时,产物分布比较简单,以C2--一C4(特别是乙烯、丙烯)为主。MTP、 MTO过程的关键技术是催化剂,由于反应过程中有大量的水存在,且催化剂运行中需要在较高温度下频繁再生烧炭,因而催化剂的热稳定性及水热稳定性是影响化学寿命的决定因素。 二.国内外MTO、MTP技术介绍 2.1 UOP/Hydro 甲醇制烯烃工艺 2.1.1工艺简介 挪威海德鲁(Hydro)公司创建于1905年2月,以生产氮肥起家。现在油气开发是其支柱产业。美国环球油品公司(U O P)创建于1914年,是当今世界上炼油和石油化工最主要的工艺技术专利商之一,而又以生产和供应分子筛及炼油、石油化工用催化剂见长。1992年,美国UOP公司和挪威Hydro公司开始了类似催化裂化装置的甲醇制烯烃工艺,并进行了小试工作。1995 年两公司合作

甲醇制丙烯工艺

甲醇制丙烯工艺 与甲醇制烯经同时生产乙烯和丙烯不同,甲醇制丙烯工艺主要生产丙烯,副产LPG和汽油;反应中生成的乙烯和丁烯返回系统再生产,作为歧化制备丙烯的原料。 1、鲁奇公司(Lurgi)的MTP工艺 1996年鲁奇公司使用南方化学公司的高选择性沸石基改性ZSM-5催化剂,开始研发MTP工艺。1999年,鲁奇公司在德国法兰克福研发中心建立了一套单管绝热固定床反应装置,装置设计规模为数百克/时甲醇处理能力,主要完成了催化剂性能测试,并验证了MTP设计理念、优化了反应条件。2000年,鲁奇公司在法兰克福研发中心建立了三管(3x50%能力)绝热固定床反应装置,装置处理甲醇能力为1千克/小时,该装置打通了MTP总工艺流程,模拟了系统循环操作,进一步优化了反应条件,并为MTP示范厂的建立积累了大量基础数据。2002年1月,鲁奇公司在挪威Tjeldbergodden地区的Statoil甲醇厂建成甲醇处理能力为360千克/天的MTP示范厂。2004年5月,示范工作结束。通过测试,催化剂在线使用寿命满足8000小时的商业使用目标;产物丙烯纯度达到聚合级水平,并副产高品质汽油。 鲁奇公司MTP技术特点是甲醇经两个连续的固定床反应器,第一个反应器中甲醇首先转化为二甲醚,第二个反应器中二甲醚转化为丙烯。该技术生成丙烯的选择性高,结焦少,丙烷产率低。整个MTP工艺流程对丙烯的总碳收率约为71%。催化剂由德国南方化学公司生产。 鲁奇公司MTP反应器有两种形式:即固定床反应嚣(只生产丙烯)和流化床反应器(可联产乙烯/丙烯)。

2008年3月,鲁奇公司与伊朗Fanavaran石化公司正式签署MTP技术转让合同,装置规模为10万吨/年。 2008年9月,LyondeIIBasell,特立尼达多巴哥政府,特立尼达多巴哥国家气体公司(NGC),特立尼达多巴哥国家能源公司(NEC)和鲁奇(Lurgi)公司联合宣布,已经签署了一项项目发展协议,共同建设和运营在特立尼达多巴哥的一体化甲醇制丙烯(MTP)和聚丙烯(PP)项目。通过三条世界级的工厂,包括大规模天然气制甲醇和MTP以及PP工厂,该项目最终将实现49万吨PP产能。其中,大规模甲醇和MTP的工艺分别由鲁奇公司提供,而丙烯聚合将利用巴塞尔公司的Spherizone工艺。 采用鲁奇MTP技术的神华宁煤50万吨/年煤基聚丙烯项目于2010年12月打通全流程,2011年4月底产出终端合格聚丙烯产品,由试车阶段全面进入试生产阶段,并于5月实现首批产品外运销售。 2、中国化学工程集团、清华大学和淮化集团联合开发的FMTP工艺 流化床甲醇制烯烃(FMTP)技术由中国化学工程集团公司、清华大学和淮化集团联合开发,三方在安徽淮南建设甲醇处理量3万吨/年的流化床甲醇制丙烯(FMTP)中试装置,于2008年底建成,截至2009年8月,该装置己完成11吨催化剂生产任务,进行了二次流态化试车,全面打通了系统工艺流程。 该技术采用SAPO-18/34分子筛催化剂和流化床反应器,与MTO工艺一样。但是通过把生成物中的丙烯分离出之后,使C2组分和C4以上组分进入一个独立的烯烃转化反应器使其转化成丙烯。 该技术可调节丙烯/乙烯比例,从1.2:1到1:0(全丙烯产出)均可实现。据称,利用该技术生产以丙烯为目标产物的烯烃产品,丙烯总收率可达77%,原料甲醇

毕业设计 --年产60万吨甲醇制乙烯装置的设计

目录 1 概述 (3) 1.1甲醇制乙烯的研究和生产概况 (3) 1.1.1 MTP工艺 (3) 1.1.2 MTO及DMTO工艺 (4) 1.2 甲醇制低碳烯烃的原理 (6) 1.2.1 主要化学反应和反应动力学 (6) 1.2.2 氧内盐机理 (7) 1.2.3 碳烯离子机理 (7) 1.2.4 串联型机理 (7) 1.2.5 平行型机理 (8) 1.3设计任务 (8) 1.3.1 设计要求 (8) 1.3.2 设计内容 (9) 1.4过程模拟计算简介 (9) 1.4.1 Aspen Plus 模拟软件 (9) 1.4.2 Aspen Plus软件的使用 (11) 2 工艺流程设计 (13) 2.1工艺流程设计概述 (13) 2.2 反应器 (14) 2.2.1 甲醇转化为烯烃的反应特征 (14) 2.2.2 反应器及反应条件的选择 (15) 2.2.3物料衡算 (16) 2.2.4 反应器及再生器尺寸设计一览表 (17) 2.3 换热器 (18) 2.3.1 冷、热物流热状况及换热要求 (18) 2.3.2换热器模拟计算结果 (19) 2.3.3 换热器E0101设计尺寸一览表 (20) 2.4 精馏塔 (21) 2.4.1 精馏塔设计概述 (21)

2.4.2 精馏塔简捷模拟计算 (22) 2.4.3 精馏塔严格模拟计算 (25) 2.4.4 T0201精馏塔设计参数及尺寸一览表 (30) 2.4.5精馏塔模拟计算结果汇总 (30) 3 工艺模拟计算结果 (32) 3.1物料及能量衡算一览表 (32) 3.2 产品产量及纯度 (38) 4 环境保护及安全防护 (39) 4.1 安全防护措施及意义 (39) 4.2 环境保护措施及意义 (39) 5 总结 (41) 参考文献 (42) 致谢 ..................................................................................................................... 错误!未定义书签。

MTO装置甲醇转化制低碳烯烃技术

MTO装置甲醇转化制低碳烯烃技术 乙烯和丙烯是现代化学工业中的重要基础原料,其需求量将越来越大。制备乙烯和丙烯的传统方法是采用轻油(石脑油、轻柴油)裂解工艺,但石油储量有限,所以世界各国开始致力于非石油路线制乙烯和丙烯类低碳烯烃的开发。其中,以煤或天然气为原料制甲醇,再由甲醇制低碳烯烃的工艺受到越来越多的重视。目前石油价格高,今后石油价格也难于有大的降低,对于缺油少气的中国来说甲醇制低碳烯烃的工艺更为重要。甲醇转化制低碳烯烃技术包括两种工艺:甲醇转化以制乙烯和丙烯 为主(MTO);甲醇转化以制丙烯为主(MTP)。 美国美孚石油公司(Mobil)对采用ZSM-5系列分子筛催化剂将甲醇转化为乙烯和较低级烃做了大量初始研究,Mobil的甲醇生产汽油(MTG)工艺已工业化。在1985年Mobil在新西兰Montonui公司的甲醇制汽油(MTG)生产厂就已经投产。甲醇转化为较低级烯烃的研究后来被用来制备C3 烯烃(它易于聚成汽油和馏份油产品),Mobil的甲醇制烯烃(MTO)以及烯烃制汽油和馏份油(MOGD)工艺已经得到证明。由于烯烃是甲醇制汽油反应的中间产物,所以甲醇制汽油技术的成功开发推动了后来甲醇制烯烃(MTO)、甲醇制丙烯(MTP)等工艺的开发。 甲醇制烯烃技术(Methanol-to-Olefin,简称MTO)的工业化,开辟了由煤炭或天然气生产基础有机化工原料的新工艺路线,是实现煤化工向石油化工延伸发展的有效途径。 国际上一些著名的石油和化学公司如美孚公司(Mobil)、巴斯

夫公司(BASF)、埃克森石油公司(Exxon)、环球油品公司(UOP)、海德罗公司(Norsk Hydro)等多年来都投入了大量资金研究甲醇制取烯烃的工业化。催化剂活性和选择性及相应的工艺流程设计是甲醇制烯烃技术的关键。 美孚公司(Mobil)提出了一种使用ZSM-5催化剂,在列管式反应器中进行甲醇转化制烯烃的工艺流程,并于1984年进行过9个月的中试实验,试验规模为100桶/天。乙烯收率可达60%(wt),烯烃总收率可达80%(wt),但催化剂的寿命尚不理想。 巴斯夫公司(BASF)采用沸石催化剂,1980年夏季在德国建立了一套日消耗30吨甲醇的中试装置。用各种沸石做催化剂,初步试验结果是C2-C4烯烃的收率太低。 环球油品公司(UOP/HYDRO)筛选出的催化剂称作MTO-100,MTO-100催化剂的基体是是联碳公司开发的SAPO-34。主要化学成分包括硅(Si)、铝(Al)、磷(P)、氧(O)等元素。硅铝化物的磷酸盐滤网内部均一的孔径约为3.8埃。孔径的尺寸控制着从催化剂孔中生成的烯烃分子的大小。较大分子的烯烃扩散的速度较慢,产品主要由较小的链烯烃生成。在典型的操作状况下,80%的甲醇(按碳含量计算%)进料转化为乙烯和丙烯,大约10%转化为丁烯。 环球油品公司(UOP/HYDRO)的MTO工艺是由UOP和Norsk Hydro 公司联合开发的由粗甲醇或精甲醇选择性生产乙烯和丙烯的技术。这项技术已在Norsk Hydro的演示装置中被广泛证实,已发展了十多年之久。在流化床反应器中MTO工艺将甲醇转化为乙烯和丙烯,碳的选择性接近80%。如果丁烯也计入产品量的变化,碳的选择性接近90%。MTO单元的操作有相当大的灵活性。典型的,通过严格调整操作,C2=/C3=的比率能够在0.75到1.25之间调整,

甲醇制烯烃技术(MTOMTP)

甲醇制烯烃(Methanol to Olefins,MTO)和甲醇制丙烯(Methanol to Propylene)是两个重要的C1化工新工艺,是指以煤或天然气合成的甲醇为原料,借助类似催化裂化装置的流化床反应形式,生产低碳烯烃的化工技术。 上世纪七十年代美国Mobil公司在研究甲醇使用ZSM-5催化剂转化为其它含氧化合物时,发现了甲醇制汽油(Methanol to Gasoline,MTG)反应。1979年,新西兰政府利用天然气建成了全球首套MTG装置,其能力为75万吨/年,1985年投入运行,后因经济原因停产。 从MTG反应机理分析,低碳烯烃是MTG反应的中间产物,因而MTG工艺的开发成功促进了MTO工艺的开发。国际上的一些知名石化公司,如Mobil、BASF、UOP、Norsk Hydro等公司都投入巨资进行技术开发。 Mobil公司以该公司开发的ZSM-5催化剂为基础,最早研究甲醇转化为乙烯和其它低碳烯烃的工作,然而,取得突破性进展的是UOP和Norsk Hydro两公司合作开发的以UOP MTO-100为催化剂的UOP/Hydro的MTO工艺。 国内科研机构,如中科院大连化物所、石油大学、中国石化石油化工科学研究院等亦开展了类似工作。其中大连化物所开发的合成气经二甲醚制低碳烯烃的工艺路线(SDTO)具独创性,与传统合成气经甲醇制低碳烯烃的MTO相比较,CO转化率高,达90%以上,

建设投资和操作费用节省50%~80%。当采用D0123催化剂时产品 以乙烯为主,当使用D0300催化剂是产品以丙烯为主。 一、催化反应机理 MTO及MTG的反应历程主反应为: 2CH3OH→C2H4+2H2O 3CH3OH→C3H6+3H2O 甲醇首先脱水为二甲醚(DME),形成的平衡混合物包括甲醇、二甲醚和水,然后转化为低碳烯烃,低碳烯烃通过氢转移、烷基化和缩聚反应生成烷烃、芳烃、环烷烃和较高级烯烃。甲醇在固体酸催化剂作用下脱水生成二甲醚,其中间体是质子化的表面甲氧基;低碳烯烃转化为烷烃、芳烃、环烷烃和较高级烯烃,其历程为通过带有氢转移反应的典型的正碳离子机理;二甲醚转化为低碳烯烃有多种机理论述,目前还没有统一认识。 Mobil公司最初开发的MTO催化剂为ZSM-5,其乙烯收率仅为5%。改进后的工艺名称MTE,即甲醇转化为乙烯,最初为固定床反应器,后改为流化床反应器,乙烯和丙烯的选择性分别为45%和25%。 UOP开发的以SAPO-34为活性组分的MTO-100催化剂,其乙烯选择性明显优于ZSM-5,使MTO工艺取得突破性进展。其乙烯和丙烯的选择性分别为43%~61.1%和27.4%~41.8%。 从近期国外发表的专利看,MTO研究开发的重点仍是催化剂的改进,以提高低碳烯烃的选择性。将各种金属元素引入SAPO-34骨架上,得到称为MAPSO或ELPSO的分子筛,这是催化剂改型的重要

煤制烯烃成本分析

煤制烯烃成本分析 煤制烯烃和石脑油裂解制烯烃技术路线相比较,在经济上的竞争力的先决条件是:项目须在煤炭基地坑口建设,以自产廉价煤炭为原料,通过经济型的大规模装置生产低成本的甲醇,再由该甲醇制烯烃。前几年专家测算,原油价格在35~40美元/桶时,煤制烯烃即有市场竞争力(中国煤没有涨价前)。现在原油已经回落到50美/桶左右,相对于高油价时期煤制烯烃的竞争力缩小。UOP公司公开发表的文献介绍,当原料甲醇价格控制在90~100美元/吨时,采用MTO工艺制取的乙烯和丙烯成本与20~22美元/桶原油价格条件下石脑油裂解制烯烃的成本相比具备经济竞争力,在目前油价背景下,煤制烯烃工艺路线的经济性不言而喻。 1.成本分析 MTO(或DHTO)及MTP工艺均属催化反应合成工艺。一般的裂解工艺每产1吨当量烯烃约需3吨石脑油,目前国内石脑油价格为4500元/吨左右,而MTP(或DMTO)及MTP对甲醇的消耗量也大约为3吨,煤基甲醇的完成成本(坑口媒价)一般在1500~2000元/吨左右,如以60万吨/年大型装置测算,价格更低。说明煤基低碳烯烃在我国的发展已具备了十分重要的战略优势。 2.神华集团煤制油有限公司经济性测算 根据神华集团煤制油有限公司所作的研究表明(2007年):神华集团原料煤价格在100元/吨左右,煤制甲醇的规模达到100万吨/年以上时,可以将甲醇的完全生产成本控制在100美元/吨以下。对以煤为原料(采用美国环球油品公司的MTO 工艺)与以石脑油为原料制取的聚乙烯、聚丙烯成本进行测算和比较表明,煤路线(煤价100元/吨)制取的聚烯烃成本比石脑油路线(石脑油价格22美元/桶)低400元/吨左右。此外,煤路线制烯烃的成本中原料煤所占的比例小于20%,煤价的波动对经济性影响较小。 3.中科院大连化物所经济性分析 中国中科院大连化物所甲醇制烯烃DMTO技术工业化试验结果是,甲醇转化率接近100%;2.95吨甲醇产1吨烯烃,其中50%乙烯、50%丙烯。由于每2.0吨煤即可生产1吨甲醇,所以,原料加燃料需7.5吨煤生产1吨烯烃。中科院大连化物所试验室人员对两种化工路线的经济性作了比较:当国际原油价格为35美元/桶时,原油炼制石脑油所生产的烯烃成本是5300元/吨。走煤制烯烃路线的话,除非煤价超过513元/吨,否则煤制烯烃的成本不会超过5300元/吨。目前,北方的煤炭开采成

甲醇制烯烃技术发展现状及应用

甲醇制烯烃技术发展现状及应用 发表时间:2019-05-13T16:08:29.723Z 来源:《防护工程》2019年第2期作者:赵峰涛刘登攀 [导读] 随着经济的发展和科技的进步,烯烃的量也逐年递增。众所周知,乙烯不仅仅是化工产业的基础原料,其本质也是合成材料的重要组成部分,就当下塑料产品的生产过程而言,也是不可或缺的重要参与成分。 陕西煤化工技术工程中心有限公司陕西渭南 714104 摘要:随着经济的发展和科技的进步,烯烃的量也逐年递增。众所周知,乙烯不仅仅是化工产业的基础原料,其本质也是合成材料的重要组成部分,就当下塑料产品的生产过程而言,也是不可或缺的重要参与成分。丙烯作为一种应用范围同样十分广泛的低碳烯烃,该材料的应用对于我国化工产业的发展意义重大。甲醇制烯烃技术作为以生产乙烯、丙烯为主要目的的化工技术,其对于我国化工产业乃至社会发展的推动作用毋庸置疑。本文就甲醇制烯烃技术发展现状及应用展开探讨。 关键词:甲醇制烯烃;技术分析;应用 引言 烯烃是衡量一个国家化工产业实力的标准,在过去10多年中,我国50%以上的乙烯和丙烃大多为石油烃类蒸汽裂解而形成,而所采用的原料为石脑油,但由于近年来原油的价格持续攀升,致使生产烯烃的成本也逐年提升,为改变此种被动的局面,通过科研人员的不断探索与反复试验,一种新型的制烯烃技术进入人们的视野,并逐渐受到社会各界的广泛关注,此种技术即是甲醇制取烯烃技术。甲醇制烯烃技术不仅消耗成本较低,且符合我国的能源格局衍生需要,因此,对于“甲醇制烯烃技术进展及与石油烃裂解制烯烃技术的对比分析”研究,就具有极大的现实意义。 1甲醇制烯烃技术的简介 通俗的来说,甲醇制烯烃技术正是以煤或天然气合成的甲醇为原料,用来生产低碳烯烃。低碳烯烃在国内市场比较短缺,采用这一项技术,烯烃的供应不足问题可以得到很大程度的改善。尤其是生产出来的乙烯,对各项工业技术的发展有着巨大的推动作用。乙烯不仅仅是各项化工产业的基本原料,它更是合成材料的重要单体。在通用塑料的生产中也是必不可少的原料之一。甲醇制烯烃技术生产的烯烃主要以低碳烯烃为主。除了常用的乙烯之外,丙烯也是另一种应用较广泛的低碳烯烃,它的应用范围也仅次于乙烯。该项技术的发展,极大地推动了我国化工业的发展,可以说是一项历史性的突破。该工艺最终的目的是为生产乙烯和丙烯,然而整个工艺反应之后剩余的副产品中主要包括汽油、焦炭、水、C4等杂质。这些杂质的存在使得整个工艺的选择难度进一步加大,必须使用合理的选择性催化剂,只选择需要的乙烯和丙烯,将其他的杂质都排除在外,并且要装置乙烯和丙烯的分离器,将这两种主要的烯烃分离开来,便于后续的工业生产,同时也为后续的生产提供了很多的便利。 2甲醇制烯烃技术的发展现状 2.1 MTO技术的发展现状分析 作为当下一种较为普遍的应用技术,MTO技术的本质是通过对甲醇的利用,在历经反应器的反应之后,实现乙烯与丙烯的生产。该技术最早是由美国研发,并逐渐在世界范围内应用。该技术的应用主要分为再生系统与反应器分离系统。两个系统在应用的过程中相互配合,最终促进技术目标的达成。生产后得到的乙烯与丙烯在分离器的帮助下实现分离,最终可获得较高纯度的烯烃。相比于MTP技术,MTO技术的综合利用价值更高,MTO技术对于乙烯与丙烯都具有较高的生产价值。 2.2 MTP技术的发展 MTP技术是在德国成功研发的。它与MTO技术还是存在较大的不同。MTP技术的工艺流程主要是先将原料甲醇进行加热,待其温度达到一定范围之后,再将其通入到甲醚反应器中,此时需要采用高活性、高选择性的催化剂,先将甲醇转化为二甲醚、水、甲醇—水—二甲醚的混合物,接着将这些产物通入到分凝器中,再放入MTP反应器中。整个反应得到的主要产物是丙烯,乙烯含量较少,不如MTO技术生产的乙烯多。总的来说,MTP技术是优点与缺点并存,在实际生产的时候需要根据具体情况进行选择。 2.3甲醇制烯烃技术在国内的应用分析 下文针对神华包头煤化工有限公司的烯烃项目进行分析。神华包头煤化工有限公司的甲醇制烯烃项目的发展历程并不悠久,但是该公司紧跟时代潮流,勇于就公司自身进行大刀阔斧的改革,且对于市场定位与公司发展有着较为独到的视角。所以该公司的甲醇制烯烃项目发展至今如鱼得水。伴随着企业的发展,该项目对于社会进步的推动作用也不可忽视。该项目在2010年的七月份正式投入使用,随着该项目的持续发展与优化,乙烯与丙烯的产出率也在不断的提升,与此同时该项目的发展也已经逐步实现了商业化的运营。甲醇制烯烃技术的应用一方面可以有效的缓解我国对进口石油的依赖程度,另一方面也可以有效的实现烯烃原料的多元化发展,这对于我国能源结构的改善具有重要的践行意义。根据《石油和化学工业“十三五”发展指南要求》,在“十三五”期间,我国应就现有乙烯装置的升级与改造予以重视,到2020年我国应达到乙烯产能3200万吨/年,比较2016年底我国MTO/MTP装置产能1293万吨/年的发展数据,可以预知在未来的几年中,我国的甲醇制烯烃技术仍旧具备较大的发展空间。尽管如此,由于现阶段的规划与管理的缺失,使得具体工艺开展的过程中面临着前期投入过大,环境污染严重以及因竞争激励而导致的产生过剩等因素。加强对相关工作的管理与引导,也是未来工作开展的重中之重。 3甲醇制烯烃技术发展动向 当前的MTO技术,烃类产物中乙烯和丙烯的质量总和可以达到80%左右,混合碳四约为13%,其组分以1-丁烯和2-丁烯为主(占90%),其余组分是丁烷、异丁烯、丁二烯和丁炔等,而丙烷为2%~3%,混合碳五为约2%,碳六及以上烃在1%左右。每生成1t乙烯约产生0.34t的C4~C5+烃类,如何利用这些副产物使之更多、更有效地转化为乙烯和丙烯是目前甲醇制烯烃研究的主要技术方向。将这些MTO 反应的副产物一起进入反应器参加对SAPO-34分子筛催化剂的流化,同时可将这些物质进一步转化成为乙烯和丙烯。则发现这些副产物直接返回反应器会对催化剂的性能造成一定的影响(如结焦速率更快等),因此,采用副产物先加氢处理再返回反应器的方案。当加氢催化剂含有Ni、Cu、MO、W等活性组分,可将其中所含的烯烃转化成为烷烃,所含的醛、酮等含氧化合物转化成烃类物质或醇类,这样可有效地减少返回物料对催化剂的影响。将副产物经过多次分离,只将高浓度的含氧化合物返回反应器,这样可减少反应器的负荷,同时返回物料中

甲醇制烯烃工艺技术及经济性分析

甲醇制烯烃工艺技术及经济性分析 李建新安福何祚云 (中国石化咨询公司) 甲醇制烯烃(Methanol to Olefins,简称MTO)工艺是美国UOP公司和挪威HYDRO公司于1995 年合作开发成功的一种新技术,该工艺以甲醇为原料,通过甲醇裂解制得以乙烯和丙烯为主的烯烃产品。 按甲醇原料的不同,可以有天然气和煤两种路线。MTO工艺的开发成功拓宽了烯烃原料来源渠道,同 时为天然气和煤的化工利用开辟了一条新的途径。 目前,MTO工艺虽尚未实现在工业化大型装置上的应用,但已实现技术转让。作为一种新兴工艺, 其技术成熟度及与其它烯烃生产工艺相比的经济性怎样成为人们普遍关心的问题。 下面将重点对MTO工艺的技术可靠性及天然气、煤路线及传统蒸汽裂解工艺路线烯烃产品的成本 经济性状况进行分析研究,供大家参考。 1 MTO工艺技术可靠性分析 1.1 MTO工艺开发进程 甲醇制取烯烃的概念最早由美国Mobil公司在20世纪80年代提出。美国UOP公司和挪威Hydro 公司相继从1992年开始有关MTO技术的研究,两家公司利用筛选出的新型SAPO-34型催化剂开展 MTO工艺的研究。该催化剂是硅铝磷酸盐型具有择形能力的分子筛催化剂,可控制酸性中心的位置和 强度,使低碳烯烃齐聚的反应减少,从而大幅提高甲醇转化为乙烯和丙烯的选择性,SAPO-34催化剂 的研发成功是对MTO工艺研究的极大推进。目前,UOP公司MTO工艺的定型催化剂为MTO-100。 UOP和Hydro开发了类似催化裂化装置的MTO工艺流程,并于1992年开始小试工作,1995年两 公司合作在挪威建设了原料处理量为0.75 t/d的工业演示装置。甲醇的转化率始终保持在100%附近。 催化剂再生次数超过450次,其稳定性和强度得到一定的验证。该工艺的乙烯/丙烯的生成比例可从最 大量生产乙烯时的1.5到最大量生产丙烯时的0.75。该工业演示装置典型的产品收率数据见表1。 表1 MTO工业演示装置典型产品收率 组份产率Wt%,以甲醇进料为基产率,Wt%,以甲醇中碳为基 C l~C4饱和烃 1.5 3.5 乙烯 21.1 48.0 丙烯 14.6 33.0 碳四 4.2 9.6 C5+ 1.0 2.4 COX+焦炭 0.5 3.5 生成水 57.1 一 合计 100 100 1995年11月UOP和HRDRO在南非第四届国际天然气转化会议上宣布可以进行MTO技术的转让, 并称该过程已可实现年产50万t/a乙烯的工业化生产,可从UOP和Hydro获得建厂许可证。目前,该 技术已成功转让给尼日利亚一家天然气联合企业,MTO装置规模为年产80万t烯烃,下游配套建设40 万t/a HDPE和40万t/a PP,配套建设250万t/a甲醇装置。 我国中科院大连化物所从20世纪80年代也开始了有关甲醇制烯烃工艺的研究,现在围绕合成气转 化为低碳烯烃已申请专利20余项,在甲醇或二甲醚制取低碳烯烃方面构成了自主的知识产权。大连化 物所在1993年完成了以ZSM-5为催化剂的固定床MTO工艺中试研究,90年代提出了由合成气制二甲 醚进而制取烯烃的SDTO工艺,并于1995年在上海青浦化工厂建设了原料二甲醚处理量为0.06~0.10 t/d 146

【精品】煤制烯烃成本分析

【关键字】精品 煤制烯烃成本分析 煤制烯烃和石脑油裂解制烯烃技术路线相比较,在经济上的比赛力的先决条件是:项目须在煤炭基地坑口建设,以自产廉价煤炭为原料,通过经济型的大规模装置生产低成本的甲醇,再由该甲醇制烯烃。前几年专家测算,原油价格在35~40美元/桶时,煤制烯烃即有市场比赛力(中国煤没有涨价前)。现在原油已经回落到50美/桶左右,相对于高油价时期煤制烯烃的比赛力缩小。UOP公司公开发表的文献介绍,当原料甲醇价格控制在90~100美元/吨时,采用MTO工艺制取的乙烯和丙烯成本与20~22美元/桶原油价格条件下石脑油裂解制烯烃的成本相比具备经济比赛力,在目前油价背景下,煤制烯烃工艺路线的经济性不言而喻。 1.成本分析 MTO(或DHTO)及MTP工艺均属催化反应合成工艺。一般的裂解工艺每产1吨当量烯烃约需3吨石脑油,目前国内石脑油价格为4500元/吨左右,而MTP(或DMTO)及MTP 对甲醇的消耗量也大约为3吨,煤基甲醇的完成成本(坑口媒价)一般在1500~2000元/吨左右,如以60万吨/年大型装置测算,价格更低。说明煤基低碳烯烃在我国的发展已具备了十分重要的战略优势。 2.神华集团煤制油有限公司经济性测算 根据神华集团煤制油有限公司所作的研究表明(2007年):神华集团原料煤价格在100元/吨左右,煤制甲醇的规模达到100万吨/年以上时,可以将甲醇的完全生产成本控制在100美元/吨以下。对以煤为原料(采用美国环球油品公司的MTO工艺)与以石脑油为原料制取的聚乙烯、聚丙烯成本进行测算和比较表明,煤路线(煤价100元/吨)制取的聚烯烃成本比石脑油路线(石脑油价格22美元/桶)低400元/吨左右。此外,煤路线制烯烃的成本中原料煤所占的比例小于20%,煤价的波动对经济性影响较小。 3.中科院大连化物所经济性分析 中国中科院大连化物所甲醇制烯烃DMTO技术工业化试验结果是,甲醇转化率接近100%;2.95吨甲醇产1吨烯烃,其中50%乙烯、50%丙烯。由于每2.0吨煤即可生产1吨甲醇,所以,原料加燃料需7.5吨煤生产1吨烯烃。中科院大连化物所试验室人员对两种化工路线的经济性作了比较:当国际原油价格为35美元/桶时,原油炼制石脑油所生产的烯烃成本是5300元/吨。走煤制烯烃路线的话,除非煤价超过513元/吨,否则煤制烯烃的成本不会超过5300元/吨。目前,北方的煤炭开采成本不到100元/吨,车板价约200多元/吨,东

甲醇制烯烃技术进展及评价

甲醇制烯烃技术进展及经济评价 甲醇制烯烃技术主要分两步。首先由天然气转化生成粗甲醇,该过程已实现工业化;然后甲醇转化生成烯烃,主要是乙烯和丙烯。不同的工艺生成的乙烯与丙烯的比例也不同。UOP/Hydro公司的甲醇制烯烃工艺(MTO)是在Mobil公司的甲醇制汽油技术(MTG)上发展起来的。该MTO工艺具有很大的灵活性,可根据市场的需求变化,通过改变反应器的操作条件,来调整乙烯与丙烯的产量。产品中乙烯与丙烯之产量比可在 0.77-1.33的范围内进行调节。 1 催化剂进展 UOP/Hydro公司在SAPO-34催化剂基础上开发了新型催化剂 MTO-100,取得了突破性的进展。SAPO-34催化剂是磷酸硅铝分子筛,对甲醇转化乙烯和丙烯具有较高的选择性。新型催化剂MTO-100具有择形选择性,其酸性位和强度具有可控性,大大提高了向乙烯和丙烯转化的选择性,可使乙烯、丙烯的选择性达到80%。SAPO系列属通用性较强的催化材料,尽管它与沸石的热稳定性不同,但其化学性质和晶体结构与沸石材料很相似,具有均一的孔隙率、晶体分子结构、可调酸度、择形催化剂以及酸性交换能力。其最大的改进在于孔隙更小,酸性位和强度具有可控性。尽管改进的SAPO-34是MTO工艺理想的催化材料,但对于流化床反应器来说仍不是最佳的选择。必须将SAPO-34与一系列专门选择的粘合剂结合起来。粘合剂的选择极其重要,它必须要能提高催化剂的活性,但又不能影响催化剂的选择性。美国Nexant化学系统公司认为采用处理过的氧化硅和氧化铝作粘合剂可达到一定的孔隙率、酸度以及强度。粘合剂的孔隙率很重要,它必须允许甲醇和MTO的产品快速地进出SAPO-34。该催化剂与FCC催化剂的制备方式相似,通过喷雾法干燥制备。 2 工艺进展 UOP/Hydro公司的MTO工艺设计与Mobil公司的工艺很相似,由于需要分离和处理的较重副产品很少,分离系统相对简单。该工艺采用的原料是粗甲醇,因此没必要通过蒸馏制取AA级的甲醇(纯度为99.85%),减少了上游甲醇装置的资本投资。但粗甲醇不能出售用于其他方面,因此限制了甲醇设备的灵活性。为了较容易地保持稳定的温度和产量,MTO 工艺采用流化床反应器,操作温度为350-525℃,操作压力为0.1-0.3Mh。MTO工艺的苛刻度可以通过产量、温度、压力以及催化剂循环率来控制。温度决定热动力学操作,生产能力决定接触时间。同时,转化率和选择

甲醇制低碳烯烃_MTO_技术综述

2007年第28卷第2期甲醇制低碳烯烃(MTO)技术综述 李仲来 (全国化工合成氨设计技术中心站 250013) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!" !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!" 摘 要 简述了甲醇制低碳烯烃(MTO)的技术和技术经济概况。关键词 甲醇 低碳烯烃 技术 氮肥技术 1前言 面对我国缺油、少气、煤炭相对丰富的能源 结构和我国经济与环境可持续发展的战略,煤化工则成为我国能源发展的趋势。发展煤化工的主要途径之一就是煤气化制合成气。合成气经过F-T合成,可以生产汽油、柴油和烯烃;合成气也可生产一氧化碳、甲醇、合成氨等。而甲醇不仅是极为重要的有机化工原料,也是性能良好的能源和车用燃料。 F-T合成是将合成气中CO和H2在催化剂和一定温度、压力下合成烃类混合物的最直接的方法。但F-T合成在合成品的选择性上,却受到一个被称作Schulz-Flory分布规律的限制,不能任意最大限度地生产某一碳数范围的产物。因此在实际生产中,对所要生产的某种烃类的选择性并不理想。对此,20世纪30年代开始,某些研究部门开发了多种改进型或全新型的煤间接液化技术,其中最有成效的就是将合成气先合成甲醇和二甲醚,再进一步转化成烃类。甲醇制低碳烯烃技术即源于此。2 低碳烯烃 低碳烯烃也称作低级烯烃,主要指乙烯、丙烯、丁烯。丁二烯有时也称低碳烯烃。2.1 乙烯 (1)性质、用途及制取 乙烯(ethylene),分子式C2H4,结构式CH2=CH2, 相对分子质量28.05。无色可燃性气体。熔点-169.4℃,沸点-103.7℃,液体密度(-103.8℃)0.5699g/cm3,闪点<-66.9℃。溶于醇和醚,难溶于水。具有烃类特有的臭味,属低毒类气体。乙烯与空气混合形成爆炸性气体,爆炸极限3.1%~32.0%。 乙烯是现代石油化学工业的重要基础原料。以乙烯为原料通过多种合成途径,可得到一系列重要的石油化工中间产品和最终产品。乙烯衍生物产品已遍及有机原料和高分子材料等各个方面,也可作合成材料的单体(如聚乙烯等)。乙烯在石油化学工业乃至国民经济中占重要地位,正象钢铁的产量往往标志着一个国家的工业发展水平那样,乙烯产量很大程度上反应出一个国家的石油化学工业发展水平。 自然界不存在天然的乙烯。石油原料的裂解是乙烯、丙烯等低碳烯烃的重要来源。早期的乙烯生产,主要由乙醇催化脱水和从焦炉气炼厂气中回收制取。现在则主要以石油烃为原料,通过高温裂解法制得。高温裂解的石油烃原料有乙烷、丙烷、丁烷、石脑油、轻柴油等。世界各国和地区都根据其资源情况及原料供应的稳定性,分别选用相应的原料路线。如:美国气体资源丰富,主要以乙烷、丙烷、天然气凝析液(NGL)为原料;西欧天然气贫乏,大多数国家以石脑油为原料;日本油、气资源贫乏,乙烯原料几乎全靠进口,以石脑油为主,约占90%;俄国以石脑油为主,约占80%。我国目前所用乙烯原料以轻柴油、石脑油为主。但我国贫油、富煤,因而乙烯原料逐渐转向煤制甲醇,当是较好的选择。 (2)产能、产量与消费 我国乙烯工业起步于20世纪60年代,80年代以来发展较快。1983年国内乙烯生产能力为70×104t ,1993年生产能力达223.0×104t,年均增长率10.13%,1995年生产能力为290.3×104t,年均增长率14.10%。 近10年来,我国乙烯发展概况见表1。 1

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