神华包头60万吨煤制烯烃项目

■神华包头60万吨煤制烯烃项目——国家煤制烯烃工业化示范项目【1】项目概述及进程回顾图为项目甲醇制烯烃装置神华包头煤制烯烃项目是世界首套以煤为原料，通过煤气化制甲醇、甲醇转化制烯烃、烯烃聚合工艺路线生产聚烯烃塑料的特大型煤化工项目。

其核心的甲醇制烯烃装置采用中国自主知识产权DMTO（甲醇制低碳烯烃）工艺技术。

神华包头煤制烯烃项目厂址位于包头市九原区哈林格尔镇西南，东距昆都仑区约20 公里，东北距包钢厂区约10公里，北邻包头市南绕城公路和包兰铁路，南距黄河10公里，占地面积231公顷（3465亩）。

项目总投资170亿元，建设规模为：180万吨/年煤制甲醇、60万吨/年甲醇制烯烃、30万吨/年聚乙烯、30万吨/年聚丙烯、4套6万立方米/小时空分制氧、3套480吨/小时蒸发量的热电站以及辅助生产设施和公用工程等。

神华包头煤制烯烃示范工程采取的工艺技术路线集成了包括煤气化、合成气净化、甲醇合成、甲醇制烯烃、烯烃分离、烯烃聚合等技术。

其中：甲醇制烯烃技术为核心技术，首次由1.67万吨级（进料）/年的中试装置放大至180万吨级（进料）/年的工业化装置；首次使用煤基甲醇制烯烃生产的乙烯和丙烯来生产聚乙烯、聚丙烯树脂；煤气化、合成气净化、甲醇合成技术均为世界最大的以煤为原料的工业化装置；制氧能力为6万Nm3/h空分为国产技术最大规模的工业化装置；煤制烯烃工业化示范工程污水处理和回用成套技术也是全世界首次技术开发和工业化应用。

项目已取得授权发明专利25项，核心技术拥有自主知识产权。

进程回顾：2004年初神华集团提出在包头建设世界首套煤制烯烃工业化示范装置的设想；2006年12月11日获得国家发改委核准（发改工业〔2006〕2772号文）；2007 年5月8日，开工建设；2007年9月总投资170亿元的神华包头煤制烯烃项目装置区正式开工建设；2009年12月煤气化、合成气净化和甲醇三套装置实现中交；2010年5月该项目的6大系统共46套装置（单元）建成；2010年5月30日气化装置第1台气化炉投煤；2010年7月3日净化装置、甲醇合成装置打通流程，生产出合格的MTO级甲醇；2010年8月8日，MTO装置首次投甲醇；2010年10日，烯烃分离装置开车；2010年12日和13日分别产出合格的聚合级丙烯和乙烯；2010年8月14日，聚丙烯装置开车；2010年8月15日产出合格的聚丙烯产品颗粒，聚乙烯装置开车；2010年8月21日，生产出合格聚乙烯产品颗粒；2010年，生产聚烯烃产品8.2万吨；2011年1月项目正式投入商业化运营；全年生产聚烯烃产品50万吨，实现销售收入50多亿元，负荷达到85%以上；2013年1月项目被环保部短期紧急叫停，后复产；2013年11月自2011年1月投入商业化运营以来，目前已累计生产烯烃130余万吨，实现收入148亿元，利润24.3亿元。

【二】项目总流程1、气化及净化原煤由火车运输入厂，进入卸车间卸车，翻车机卸煤进入受煤深地槽。

地槽的贮煤经叶轮给煤机、地槽带式输送机、进入料场贮存；料场的煤经仓下叶轮给煤机、仓底带式输送机输送进入环锤破碎机破碎。

破碎合格后，经圆管带式输送机、带式输送机分别输送到煤气化和热电站系统；由煤运系统送来的原料煤（干）送至煤贮斗，经称量给料机控制输送量送入棒磨机，出棒磨机的煤浆浓度约60%，经出料槽泵加压后送至气化工段煤浆槽；煤浆由煤浆槽经煤浆给料泵加压后，连同空分送来的高压氧进入气化炉，气化反应在6.5MPa(G)、1350～1400℃下进行；反应生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体；离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段；气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，定时排入渣池，由捞渣机捞出后装车外运；气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水（称为黑水）送往灰水处理，处理后的水循环使用；由气化碳洗塔来的粗水煤气送至变换工段，经气液分离器分离掉气体夹带的水分后，进入变换炉，与自身携带的水蒸汽在耐硫变换催化剂作用下进行变换反应，出变换炉的高温气体经热量回收后进入低温甲醇洗系统，依次脱除H2S+COS、CO2后，净化气中CO2含量小于3%，H2S+COS<0.1ppm，压力约为5.76MPa，送到甲醇合成系统；在净化工段，来自吸收塔上段的含CO2富液，中间二次塔底出来的含硫富液分别进行再生后，经泵送到吸收塔循环使用。

从酸性气分离器出来的酸性气送至硫回收装置进行硫磺回收，硫回收尾气达标排放。

2、甲醇合成及精馏经甲醇洗脱硫脱碳净化后的合成气经甲醇合成气压缩机增压与来自甲醇合成回路的循环气被压缩至合成需要的压力，送入甲醇合成回路进行甲醇合成，CO、CO2和H2在Cu-Zn催化剂作用下，合成粗甲醇；出甲醇合成塔的热气体经回收热量和冷却后，进入甲醇分离器，从分离器上部出来的未反应气体除少部分作为弛放气送至氢回收，绝大部分进入循环气压缩机压缩，返回到甲醇合成回路；粗甲醇从甲醇分离器底部排出，送往甲醇精馏工段。

在甲醇精馏工段经过脱轻组分塔，得到MTO级甲醇；约30％的粗甲醇送入精馏塔生产商品级的精甲醇，并副产甲醇油。

精甲醇和MTO级甲醇送入MTO装置或中间产品罐区储存，精制后的甲醇送入MTO装置或中间产品罐区储存。

3、MTO装置及烯烃回收MTO装置包括甲醇转化和烯烃回收两部分；首先将来自甲醇储槽的甲醇加热气化，和来自后续单元回收的轻烃一起送入到流化床催化反应器中，该反应器下部是反应区，上部是催化剂／反应气分离区。

反应生成的热量通过反应器冷却器转化为中压蒸汽带走。

与该反应器配套的有一套催化剂再生系统，反应器的催化剂由下部进入到催化剂再生反应器中，经再生后回到流化床催化反应器中。

催化剂烧焦放出的热量通过再生催化剂冷却器被产生的中压蒸汽带走。

反应器顶部出来的反应气体经急冷塔冷却和气体分离后送入烯烃回收单元；在烯烃回收单元，首先经过四级压缩、氧化物分离、洗涤和干燥后，进入脱乙烷塔进行分离。

塔顶物流经过乙炔转化后进入脱甲烷塔。

脱甲烷塔塔顶产品主要是甲烷，塔底产品进入到乙烯塔中，在乙烯塔顶得到聚合级乙烯。

而脱乙烷塔塔底物流经过脱丙烷塔和丙稀塔精制后，丙稀塔塔顶流股便是聚合级丙稀。

聚合级的乙烯和丙稀产品分别送入PE装置和PP装置。

4、聚丙烯装置来自界区的丙烯、乙烯、异丁烷、氢气等原料在原料供应及净化单元被净化，并被升压至需要的压力后经计量送反应单元；主催化剂、助催化剂（TEAL、给电子体）经压送和计量后也送入反应单元。

当生产均聚产品或共聚产品时，单体或单体和共聚单体在第一反应器内发生聚合反应，当生产抗冲共聚产品时，在串连的第二反应器内发生聚合反应；反应单元生成的树脂粉料经脱气后，送挤压造粒。

挤压造粒后的粒料产品精掺混，风送至界区外包装仓库的产品料仓；树脂输送及树脂脱气排放的放空气经冷冻、闪蒸、精馏、膜分离等，回收丙烯返回反应单元，回收富氮气部分用于脱气气，部分排放至火炬，部分富丙烷液送界区外上游MOT装置。

5、聚乙烯装置原料中所含的水、氧气、一氧化碳、二氧化碳对催化剂有毒化作用，所以反应物料乙烯、共聚单体丁烯-1、己烯-1、异戊烷、氮气根据进料质量情况进行精制除去上述杂质；乙烯、共聚单体（丁烯-1和己烯-1）在流化床反应器进行聚合，生成粒状聚合物，载体型钛或-铬催化剂不断地加到反应器中，产品粉料通过排料系统不断地撤出，树脂经过产品脱气仓脱气、添加剂称重添加后进入水下造粒系统进行造粒；造粒后的颗粒树脂经干燥后由气力输送系统送到掺混料仓进行掺混，掺混后的颗粒树脂由气力输送系统送到贮存料仓中贮存。

合格的颗粒产品由气力输送系统从贮存料仓送到包装料斗，经准确称量后包装。

码垛机自动地将装好颗粒料的袋子放到托盘上，然后用叉车送到成品仓库。

【三】工艺装置选型核心技术采用国内自主知识产权的甲醇制烯烃技术，其它主要工艺装置均采用世界先进的煤化工/石油化工技术，包括GE水煤浆气化技术、德国林德公司低温甲醇洗技术、英国DAVY公司甲醇合成技术、美国DOW公司聚丙烯技术、美国UNIVATION公司聚乙烯技术等。

1、气化采用美国GE公司的水煤浆气化技术，共七台单炉投煤量为1500吨/天的气化炉，包括煤浆制备、气化、渣水处理等工序，7台气化炉5开2备。

由中国天辰工程公司详细设计。

装置规模：投煤量，5×1500吨/天，有效合成气54万Nm3/h。

2、空分总规模为24万立方米/小时（氧气），采用了杭州杭氧股份有限公司4套单套规模为6万立方米/小时（氧气）规模的空分设备。

空气压缩机采用德国MAN 透平公司设备。

空分装置由盈德气体公司负责运营。

采用内压缩、分子筛净化、单泵流程，包括空气压缩、预冷、净化、冷箱分离等工艺过程。

装置规模：氧气，4×6万Nm3/h。

两条生产线，包括CO耐硫变换、酸性气体脱除、冷冻等。

酸性气脱除采用林德Linde公司低温甲醇洗工艺技术，双系列。

采用青岛庄信恒瑞的K8-11HR催化剂。

装置规模：粗合成气：66.4万Nm3/h。

4、硫回收采用山东三维石化工程股份公司的SSR工艺技术，山东三维石化工程有限公司总承包。

设计规模为2.2万吨/年硫磺产品。

包括制硫、尾气处理、MDEA溶剂再生系统。

装置规模：硫磺，2万吨/年。

5、甲醇合成采用英国庄信万丰公司旗下DAVY工艺技术公司的甲醇合成技术，庄信万丰公司的甲醇合成催化剂。

包括合成气压缩、甲醇合成、甲醇精馏、氢回收、罐区等。

装置规模：MTO级甲醇，180万吨/年；精甲醇，60万吨/年。

6、甲醇制烯烃采用中国科学院大连化物所的甲醇制烯烃（DMTO）技术，中国科学院大连化学物理研究所提供DMTO工艺包，包括进料汽化、反应/再生产品急冷和热量回收等。

反应器和工艺设计单位是中石化洛阳工程公司，DMTO催化剂由正大集团正大能源材料有限公司提供。

装置规模：MTO级甲醇，180万吨/年。

7、烯烃分离单元采用ABB Lummus前脱丙烷后加氢、丙烷洗工艺技术，包括产品气压缩、碱洗干燥、产品精馏、丙烯制冷和罐区等。

由CB&I Lummus公司提供技术和基础设计，中石化上海工程公司详细设计。

装置规模：聚合级乙烯，30万吨/年；聚合级丙烯，30万吨/年。

8、聚乙烯装置采用Univation公司UNIPOL工艺技术原料精制系统、催化剂及助剂进料系统、聚合反应系统、产品输送系统、脱气回收系统、掺混造粒系统等组成。

装置规模：聚乙烯，30万吨/年。

采用DOW化学公司的UNIPOL气相流化床反应器技术，由原料供给和精制、催化剂及助剂进料系统、反应系统、树脂脱气、排放气回收、添加剂系统、造粒掺混风送系统组成。