甲醇制丙烯FMTP工藝技術(shù)開發(fā)簡介

中國化學(xué)工程集團（股份）公司二○一○年十一月北京甲醇制丙烯FMTP工藝技術(shù)開發(fā)簡介汪壽建目錄一、甲醇制丙烯開發(fā)背景二、工業(yè)試驗裝置介紹三、工藝技術(shù)說明一、甲醇制丙烯開發(fā)背景開發(fā)FMTP基于六個方面的因素考慮1、國家戰(zhàn)略發(fā)展的因素2、甲醇市場需求飽和的因素3、丙烯市場需求的因素4、自身企業(yè)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新需要的因素5、將煤轉(zhuǎn)化為原料和產(chǎn)品更具有現(xiàn)實意義的因素6、甲醇制丙烯是唯一尚無實現(xiàn)工業(yè)化的因素

國家在“十一五”規(guī)劃綱要中明確要求和鼓勵振興“大型煤化工成套設(shè)備—煤炭液化和氣化、煤制烯烴等”。從而實現(xiàn)由煤炭資源轉(zhuǎn)化生產(chǎn)能源和石化產(chǎn)品為代表的新型煤化工產(chǎn)業(yè)。其中煤制低碳烯烴是新型煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要方向，通過生產(chǎn)低碳烯烴，可以進而生產(chǎn)多種石油化工產(chǎn)品，產(chǎn)品市場容量較大。

①國家戰(zhàn)略發(fā)展的因素“十一五”規(guī)劃綱要

甲醇是生產(chǎn)低碳烯烴的主要原料。截至2009年底，我國甲醇生產(chǎn)企業(yè)約213家，甲醇產(chǎn)能約2735萬噸/年，目前在建甲醇產(chǎn)能約為1100萬噸/年（其中為煤制烯烴配套的甲醇產(chǎn)能為540萬噸/年），預(yù)計到2010年甲醇產(chǎn)能將達到3800萬噸/年。②甲醇市場需求飽和的因素

2009年國內(nèi)甲醇產(chǎn)量約1133.4萬噸，開工率僅41.4%，進口量高達528.8萬噸，同比增長了2.7倍，出口量1.4萬噸，表觀消費量為1660.8萬噸。大量低成本進口產(chǎn)品對國內(nèi)甲醇市場和生產(chǎn)企業(yè)造成了巨大沖擊。另外，國內(nèi)現(xiàn)有和在建甲醇裝置中有較大比例的產(chǎn)能位于西部地區(qū)，遠離東部和南部沿海地區(qū)主要消費市場，削弱了產(chǎn)品競爭力。甲醇傳統(tǒng)消費領(lǐng)域以甲醛、醋酸、二甲醚三大下游產(chǎn)品領(lǐng)域為主，占總消費量的64%。另外，在MTBE（甲基叔丁基醚）、二甲基甲酰胺（DMF）、甲烷氯化物、溶劑、農(nóng)藥、醫(yī)藥以及其他有機合成等領(lǐng)域也有所應(yīng)用。近年來，有一定量的甲醇作為汽油的摻燒燃料，2010年之后，將有一部分甲醇用于低碳烯烴的生產(chǎn)。

根據(jù)各消費領(lǐng)域的發(fā)展需求預(yù)測，到2015年國內(nèi)甲醇量將達到3100萬噸（其中甲醇制烯烴消耗約900萬噸）。根據(jù)國內(nèi)產(chǎn)能的發(fā)展情況，即使未來幾年沒有新建裝置，到2015年國內(nèi)甲醇產(chǎn)能仍將過剩700萬噸左右，產(chǎn)能過剩的態(tài)勢將保持較長一段時期。

2010年，隨著神華包頭、神華寧煤、大唐多倫三大項目陸續(xù)投產(chǎn)，中國將成為世界煤制烯烴的中心。據(jù)有關(guān)方面預(yù)測，2010年底，中國煤制聚烯烴產(chǎn)能將達到158萬噸，其中聚乙烯30萬噸，聚丙烯128萬噸。煤制聚烯烴產(chǎn)能將占聚烯烴總產(chǎn)能7%左右。③丙烯市場需求的因素

截至2009年底，國內(nèi)聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)超過80家，產(chǎn)能達到925萬噸/年左右，下游需求旺盛、市場缺口大；聚丙烯裝置平均開工率約88.7%，總產(chǎn)量為820.5萬噸，同比增長10.5%；聚丙烯表觀消費量為1232.3萬噸，同比增長21.2%，是世界最大的聚丙烯消費國；全年進口量達到416.3萬噸，同比增長49.2%，出口量較少，為4.5萬噸。

④自身企業(yè)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新需要的因素在國家能源戰(zhàn)略調(diào)整背景下，中國化學(xué)工程集團（股份）公司成立了“新一代煤化工（能源）產(chǎn)學(xué)研戰(zhàn)略聯(lián)盟”，應(yīng)該在新型煤化工方面有所作為，從自身企業(yè)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新的角度必須開發(fā)MFTP技術(shù)。⑤將煤轉(zhuǎn)化為原料和產(chǎn)品更具有現(xiàn)實意義的因素

煤的清潔高效利用中，將煤（固體碳氫化合物）轉(zhuǎn)化為原料（用于生產(chǎn)各種有機材料－碳氫化合物）比將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料（煤制油和醇醚燃料－最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳）更具有現(xiàn)實意義。氣化甲醇合成丙烯！

⑥甲醇制丙烯是唯一尚無實現(xiàn)工業(yè)化的因素

以煤為原料清潔生產(chǎn)基礎(chǔ)化工原料——丙烯的三大關(guān)鍵技術(shù)（氣化、甲醇合成、甲醇制丙烯）中，甲醇制丙烯是唯一國內(nèi)外尚無實現(xiàn)工業(yè)化的技術(shù).甲醇制烯烴國外此前尚屬空白。國內(nèi)工業(yè)裝置正在調(diào)試；國外UOP：中試；國內(nèi)大化所：工業(yè)裝置國內(nèi)神華投產(chǎn)。甲醇制混合烯烴（MTO）甲醇制丙烯（MTP）二、工業(yè)試驗裝置介紹2008.3-2009.4裝置建設(shè)2009.5-8進行了反再系統(tǒng)三次流態(tài)化試驗2009.9.19-23

MTO（甲醇轉(zhuǎn)化烯烴）試驗2009.9.24-25

ETP（乙烯轉(zhuǎn)化丙烯）試驗2009.9.26-29

MTO+ETP試驗及標(biāo)定2009.9.29-30

MTO+EBTP（乙烯和丁烯轉(zhuǎn)化丙烯）試驗及標(biāo)定2009.10.1-9各種工況試驗,開發(fā)運行結(jié)束（一）FMTP技術(shù)開發(fā)歷程

2009.11.27FMTP工業(yè)技術(shù)開發(fā)成果通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會組織的由11名業(yè)內(nèi)著名專家組成的鑒定委員會鑒定。鑒定委員會一致認為:

該工業(yè)試驗裝置工藝科學(xué)、合理，運行安全、可靠，技術(shù)創(chuàng)新性強，主要技術(shù)指標(biāo)和總體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，同意通過鑒定。建議進一步優(yōu)化工藝工程設(shè)計，減少催化劑損耗，盡快推動FMTP工業(yè)裝置建設(shè)，加快該技術(shù)的工業(yè)推廣應(yīng)用。

FMTP技術(shù)開發(fā)成果（二）技術(shù)合作方式（產(chǎn)學(xué)研技術(shù)創(chuàng)新模式）①中國化學(xué)工程股份有限公司：工業(yè)技術(shù)開發(fā)的牽頭單位，負責(zé)資金投入（目前已實際投入1.6億）、工程設(shè)計、裝置建設(shè)，分享技術(shù)成果的60％；②清華大學(xué)：提供基礎(chǔ)研究和小試成果，對技術(shù)總負責(zé)，并分享技術(shù)成果的30％；③淮化集團：提供建設(shè)場地、公用工程和操作人員，分享技術(shù)成果的10％；以上三家單位的責(zé)任和權(quán)利通過簽訂合同給予規(guī)定。

④天津大學(xué)：分離流程的化工模擬計算。2008.3－7

2008.9－10進行了六釜試驗，開發(fā)成功，生產(chǎn)出合格的原粉2008.7－82008.10－2009.82008.8－9

裝置整改裝置建設(shè)試驗五釜，未獲成功，但找到了問題所在共生產(chǎn)27.5噸干基原粉,供催化劑造粒裝置生產(chǎn)催化劑（三）催化劑原粉開發(fā)在安徽淮南淮化集團有限公司現(xiàn)有廠區(qū)內(nèi)建設(shè)33噸/年（干基）催化劑原粉裝置。催化劑原粉裝置催化劑原粉1微米2008.7－82008.11-12進行了11批次試驗，開發(fā)成功，生產(chǎn)出合格的催化劑2008.12-2009.92008.7-11裝置建設(shè)生產(chǎn)70噸合格催化劑，供FMTP裝置使用（四）催化劑造粒開發(fā)在天津中國天辰工程公司研發(fā)中心建設(shè)300噸/年催化劑造粒試驗裝置。催化劑造粒裝置成型催化劑10微米

原粉及成型催化劑的放大生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定；催化劑物理性能和反應(yīng)性能均優(yōu)于小試成果；催化劑各項指標(biāo)可以滿足工業(yè)試驗運行要求。催化劑開發(fā)成果在安徽淮南淮化集團有限公司現(xiàn)有廠區(qū)內(nèi)建設(shè)3萬噸甲醇/年生產(chǎn)丙烯裝置。（五）3萬噸甲醇/年生產(chǎn)丙烯裝置年3萬噸甲醇生產(chǎn)丙烯裝置

安徽淮化集團有限公司內(nèi)蒙古博源投資有限公司中國華能集團公司（六）計劃承接技術(shù)開發(fā)成果的單位三、開發(fā)工藝技術(shù)說明

①開發(fā)了SAPO-18/34交生相混晶催化材料，該催化劑不僅三烯選擇性高，而且使甲醇制烯烴的反應(yīng)產(chǎn)物中丙烯與乙烯的含量比達到1.20，這對實現(xiàn)甲醇制丙烯是十分有利的，單產(chǎn)丙烯時總收率可達77%；原料甲醇消耗小于3噸/丙烯。在甲醇制丙烯中使用上述催化劑使副產(chǎn)物中不含高碳烷烴和異構(gòu)芳烴，為提高丙烯的總收率創(chuàng)造了條件。（一）FMTP主要技術(shù)創(chuàng)新點

②把與目的產(chǎn)物丙烯分離后的C2、C4以及C4+的烯烴組分，進入一個獨立的烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，在同一催化劑下進行烯烴轉(zhuǎn)化，丙烯、乙烯生產(chǎn)量可調(diào)節(jié)范圍大，乙烯/丙烯可在0.02～0.85范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。隨著規(guī)模不同，可以單獨生產(chǎn)丙烯，或者以生產(chǎn)丙烯為主，適當(dāng)生產(chǎn)乙烯，產(chǎn)雙烯時總收率可達88%。原料甲醇消耗小于2.62噸/雙烯，還可通過控制操作條件，高選擇性地生產(chǎn)丙烯，以提高丙烯的收率。

③采用獨特的雙層氣固逆流接觸的流化床反應(yīng)器，降低物料的返混，抑制了氫轉(zhuǎn)移、烯烴聚合等副反應(yīng)，反應(yīng)溫度易于控制，包括反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、空速等的調(diào)節(jié)，使各反應(yīng)器均處于最佳的工作狀態(tài)，有利于提高原料轉(zhuǎn)化率及目的產(chǎn)物丙烯的選擇性，有利于提高目的產(chǎn)物丙烯的總收率。

①采用SAPO-18/34交生相混晶分子篩使反應(yīng)的低碳烯烴收率提高，為提高丙烯的總收率創(chuàng)造了條件；

②丙烯、乙烯生產(chǎn)量可調(diào)節(jié)范圍大，乙烯/丙烯可在0.02～0.85范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；

③可以使用粗甲醇、二甲醚等多種進料，有利于降低成本；

④減少了高碳烴的副產(chǎn)物，為通過低碳烷烴的轉(zhuǎn)化進一步提高丙烯收率創(chuàng)造了條件；

⑤采用流化床反應(yīng)器，使裝置易于放大。（二）FMTP主要技術(shù)特點（三）FMTP工藝流程簡圖圖1FMTP工藝流程簡圖甲醇圖2反再系統(tǒng)工藝流程示意圖C2、C4、C5組分混合氣MCR反