中國煤制烯烴產業(yè)之技術分析課件

中國煤制烯烴產業(yè)之技術分析中國煤制烯烴產業(yè)之技術分析導語烯烴是國民經濟中重要的基礎原料，在石油和化學工業(yè)發(fā)展中占有重要的戰(zhàn)略地位。其中乙烯是石油化工產業(yè)的核心，是衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標志之一；丙烯是塑料、合成橡膠和合成纖維三大合成材料的基本原料，是最為基礎有機化工原料之一。我國富煤少油，石油資源需要大量進口（中國原油對外依存度在前年已超過60%）?；诖耍褐葡N逐漸被國家層面認可為減少烯烴對外依賴性、有助于烯烴產業(yè)安全的新型煤化工路徑。導語烯烴是國民經濟中重要的基礎原料，在石油和化學工業(yè)發(fā)展中中國煤制烯烴技術現(xiàn)狀分析目前全球煤制烯烴技術提供商有：魯奇-MTP、大連化物所-DMTO、UOP/HYDEO-MTO、中石化-SMTO、清華大學-FMTP、道達爾等。德國魯奇煤制烯烴生產技術是以生產丙烯為主的MTP工藝，其余煤制烯烴技術供應商提供的煤制烯烴技術均為既可生產乙烯也可以生產丙烯的MTO工藝。其中DMTO煤制烯烴技術在國內處于絕對領先地位，占已建、在建、籌建總產能的60%。其次為魯奇MTP技術，占總產能的15.2%。煤制烯烴技術包括煤氣化、甲醇合成及甲醇制烯烴三項核心技術。工藝路線為：煤氣化生成主要成分為C0和H2的合成氣，合成氣凈化后合成甲醇，最后將甲醇轉化為低碳烯烴。中國煤制烯烴技術現(xiàn)狀分析目前全球煤制烯烴技術提供商有：魯奇-1）主要煤氣化工藝的比較煤氣化技術有著悠久的歷史，迄今為止，已開發(fā)及處于研究發(fā)展中的氣化方法不下百種。按生產裝置的化學工程特征分類，可將煤氣化方法分為4大類，即固定床氣化法、流化床氣化法、氣流床氣化法和熔融床氣化法。目前世界上已實現(xiàn)工業(yè)化、技術先進可靠、具有商業(yè)化業(yè)績的氣化方法主要有魯奇固定床層加壓氣化法、水煤漿加壓氣化法及干煤粉加壓氣化法。表1主要煤氣化工藝技術比較（以投煤量1500t/d為例的最佳值）1）主要煤氣化工藝的比較煤氣化技術有著悠久的歷史，迄今為止對比項目Shell粉煤氣化GSP粉煤氣化德士古氣化對置式多噴嘴氣化Lurgi氣化氣化工藝氣流床、液態(tài)排渣氣流床、液態(tài)排渣氣流床、液態(tài)排渣氣流床、液態(tài)排渣流化床、液態(tài)排渣適用煤種褐煤、煙煤、次煙煤、無煙煤、油渣褐煤、煙煤、次煙煤、無煙煤、油渣煙煤、次煙煤、油渣（灰熔點<1350℃，灰分<20%）煙煤、次煙煤、油渣（灰熔點<1350℃，灰分<20%）煙煤、無煙煤氣化壓力（MPa）2.0-4.02.0-4.04.0-6.54.0-6.53.0氣化溫度（℃）1400-16001400-16001300-15001300-1500850單爐最大投煤量（t/a）25001500150020006001000m3有效氣耗氧量（m3）≤400≤400≤450≤420NA1000m3有效氣耗煤量（Kg）≤590（灰分18%，水分4.7%）≤600（灰分19.9%，水分4.7%）≤650（灰分19%，水分2%）≤630（灰分19%，水分2%）NA碳轉化率（%）≤99≤99≤98≤98≤90冷煤氣效率（%）78-8377-8270-7672-78NA有效含氣量（%）90-9290-92≤79≤8168總熱效率（%）98（廢鍋流程）959090NA操作彈性（%）50-13060-12070-11060-120NA技術成熟度較高中高高低對環(huán)境的影響低低低低中軟件費高高高低低對比項目Shell粉煤氣化GSP粉煤氣化德士古氣化對置式多噴2）合成氣生產甲醇工藝的比較合成甲醇的主要原料氣包括CO、CO2、H2以及少量的N2和CH4。目前，主要采用氣相合成工藝，催化劑是以銅和氧化鋅為主要物質，并加入鋁或鉻的氧化物。各工藝采用的設備基本相同，但不同工藝使用的反應器和操作單元的組合相差較大。氣相法工藝技術主要有ICI低壓甲醇合成技術和Lurgi低壓甲醇合成工藝。主要反應器有TEC新型反應器、托普索徑向流甲醇合成反應器和卡薩利新型等溫甲醇合成反應器。氣相合成甲醇工藝具有合成效率低、能耗高等多種不利因素，而液相合成法可彌補此不足。目前，液相法使用的設備主要是滴流床和漿態(tài)床，但大型的甲醇合成裝置還沒有商業(yè)化運行的業(yè)績，目前主要還是使用氣相合成的工藝。2）合成氣生產甲醇工藝的比較合成甲醇的主要原料氣包括CO、對比項目Lurgi法ICI法CasaleIMC法合成壓力（MPa）5-105-11.85-10合成溫度（℃）225-250230-270220-250催化劑組成Cu-Zn-Al-VCu-Zn-AlCu-Zn-Al-V產率（t/m3*h）0.720.700.76進塔氣CO含量（%）≤12≤9≤10出塔氣甲醇含量（%）10-12.95-610-12.5循環(huán)氣/合成氣2.5-3.552.3-3.5副產蒸汽（t/t甲醇）2.5-4.01.0-1.5≤2.5合成塔形式管束式激冷式板式水循環(huán)形式自然循環(huán)NA強制循環(huán)設備尺寸設備緊湊設備較大設備緊湊合成開工不設開工要設開工不設開工設備加熱爐加熱爐加熱爐對比項目Lurgi法ICI法CasaleIMC法合成壓力（3）甲醇合成低碳烯烴工藝的比較甲醇制烯烴已有數(shù)十年的研究歷史，早期主要是正對催化劑的研究。近年來，隨著催化劑開發(fā)成功，研究工作逐漸轉向生產工藝技術發(fā)展。目前國內外具有代表性的工藝技術主要有魯奇公司開發(fā)的甲醇制丙烯技術、UOP/NORSKHydro開發(fā)的甲醇制烯烴技術、中國大連化物所開發(fā)的甲醇制烯烴技術以及清華大學的流化床甲醇制丙烯技術。3）甲醇合成低碳烯烴工藝的比較甲醇制烯烴已有數(shù)十年的研究歷對比項目UOP的MTO工藝大連化物所的DMTO工藝中石化的SMTO工藝Lurgi的MTP工藝清華大學的FMTP工藝Exxon的MTO工藝道達爾的MTO工藝合成壓力（MPa）0.1-0.30.10.1-0.30.13-0.160.1-0.5NANA合成溫度（℃）400-500450-600400-500450-480450-500NANA催化劑氧化物催化劑NASAPO分子篩催化劑ZSM催化劑ZSM催化劑SAPO分子篩催化劑NA甲醇轉化率（%）≥95≥98≥99≥95≥98≥90≥95低烯烴（乙烯，丙烯）選擇性（%）80≥90≥8065-7075≥6075-80對環(huán)境影響中中中中中高中技術成熟度高高高高中低高對比項目UOP的MTO工藝大連化物所的DMTO工藝中石化的S4）主要甲醇制烯烴的工藝特點UOP的MTO工藝Lurgi的MTP工藝大連化物所的DMTO工藝清華大學的FMTP工藝產品乙烯和丙烯，并副產LPG、丁烯、C5及以上產品丙烯，并副產LPG和汽油乙烯和丙烯，并副產LPG和汽油丙烯，并副產液化氣產品反應器特征采用流化床反應器，結構復雜，投資較大；反應有結焦，催化劑存在磨損，并需要設置催化劑再生反應器；反應溫度控制較固定床容易采用固定床反應器，結構簡單，投資較低，反應器較大；反應結焦少，催化劑無磨損，可就地再生；反應溫度控制比流化床難采用流化床反應器、結構復雜、投資較大；反應有結焦，催化劑存在磨損，并需要設置催化劑再生反應器；反應溫度控制較固定床容易采用流化床反應器，結構復雜，投資較大；反應有結焦，催化劑存在磨損，并需要設置催化劑再生反應器；反應溫度控制較固定床容易4）主要甲醇制烯烴的工藝特點UOP的MTO工藝Lurgi的M中國已投產煤制烯烴裝置技術選擇截至2016年6月底，中國已投產煤制烯烴裝置17套，煤制烯烴總產能達688萬噸/年。中國已投產煤制烯烴裝置技術選擇截至2016年6月底，中國已投表5中國已投產煤質烯烴裝置技術來源統(tǒng)計（1）裝置名稱烯烴產能（萬噸）配套甲醇裝置產能（萬噸）技術來源神華寧煤100252德國魯奇-MTP神華包頭煤化工有限公司60180大連化物所-DMTO大唐內蒙古多倫煤化工有限責任公司46168德國魯奇-MTP中國石化中原石油化工有限責任公司20/中石化S-MTO/OCC寧波富德能源有限公司60/大連化物所-DMTO南京惠生3030UOP/HYDRO-MTO/OCP山東壽光魯清石化有限公司2060德國魯奇-MTP陜西延長中煤榆林能化60180大連化物所-DMTO陜西中煤榆林能化60180大連化物所-DMTO表5中國已投產煤質烯烴裝置技術來源統(tǒng)計（1）裝置名稱烯烴產能表5中國已投產煤質烯烴裝置技術來源統(tǒng)計（2）裝置名稱烯烴產能（萬噸）配套甲醇裝置產能（萬噸）技術來源山東玉皇金宇化工有限公司10/常州瑞華化工工程技術有限公司碳四裂解裝置改造寧夏寶豐60180大連化物所-DMTO山東神達化工一期（聯(lián)泓集團烯烴項目）34/大連化物所-DMTO山東東營瑞昌化工一期1030洛陽設計院MTPG沈陽蠟化1030MTPG陜西蒲城清潔能化一期68180GE煤氣化技術和中科院大連化物所DMTO-II山東齊成石化有限公司（華濱）2060MTP龍港2060MTP總計6881506/表5中國已投產煤質烯烴裝置技術來源統(tǒng)計（2）裝置名稱烯烴產能表5分析上表中的17套裝置中，神華寧煤、神華包頭兩套裝置投產時間最早。大唐多倫煤制烯烴裝置因配套甲醇裝置運行問題，導致其煤制烯烴裝置運行情況并不理想，甲醇對外采購依存度較大。中原石化20萬噸甲醇制烯烴裝置運行整體運行平穩(wěn)，其甲醇全部外采。寧波富德能源及南京惠生均為2013年新投產裝置，其甲醇全部外采，貨源由進口甲醇及國產甲醇構成。表5分析上表中的17套裝置中，神華寧煤、神華包頭兩套裝置投產表6現(xiàn)有煤制烯烴工藝占比工藝來源數(shù)量產能套數(shù)占比萬噸/年占比德國魯奇-MTP637.50%20633.77%大連化物所-DMTO637.50%33454.75%中石化-SMTO16.25%203.28%UOP/HYDRO-MTO/OCP16.25%304.92%MTPG212.50%203.28%總計16/610/表6現(xiàn)有煤制烯烴工藝占比工藝來源數(shù)量產能套數(shù)占比萬噸/年占表7新增煤制烯烴裝置應用技術統(tǒng)計序號廠家產能（萬噸）采用技術1山東陽煤恒通30UOPMTO2貝特爾控股集團30MTO3浙江興興新能源69大連化物所DMTO4青海大美煤炭60大連化物所DMTO5山東大澤化工有限公司16MTP6青海鹽湖100大連化物所DMTO7中安聯(lián)合煤化70MTO8神華榆林60/9陜西神華神木有限公司//10中煤蒙大新能源化工有限公司60大連化物所DMTO11山東東營瑞昌化工10洛陽設計院MTPG12富德常州33大連化物所DMTO-Ⅱ13久泰能源內蒙古有限公司60UOP霍尼韋爾MTO工藝表7新增煤制烯烴裝置應用技術統(tǒng)計序號廠家