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煤(甲醇)制烯烃:新机遇下继续稳步发展
2018年19期 发行日期:2018-09-29
作者:中国科学院大连化学物理研究所 马行美 新兴能源科技有限公司 沈江汉

  煤(甲醇)制烯烃是以煤为原料,经由甲醇生产烯烃,该工艺对现代化学工业的发展具有战略性意义。通常将以乙烯和丙烯为主要目标产品的甲醇制烯烃技术称为MTO技术,而将以丙烯为主要目标产品的甲醇制烯烃技术称为MTP技术。煤制烯烃产业对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低对进口石油的依赖有着重大意义,是今后20年我国煤化工的重要发展方向,将在中国能源的可持续利用中扮演重要的角色。


中国煤制烯烃行业领先全球


  中国的煤(甲醇)制烯烃项目,在一系列技术突破的支持和国际高油价的刺激下,已经全面走出实验室,进入了商业化生产阶段。2010年,神华包头、大唐多伦和神华宁煤的三个煤制烯烃项目相继建成、试车或投产,标志着煤制烯烃全技术流程的商业化得到了实现。2011—2014年,在油价过快上涨时期,一批小企业跟进甲醇制烯烃新兴产业,投资建设了数套烯烃生产规模只有10万吨或20万吨的小型MTP生产装置。随着石油价格下跌,这些装置由于规模小,技术水平相对较低,缺乏低油价下的抗风险能力和经济竞争力,已经基本处于停产状态。迄今为止,国内已投产的煤(甲醇)制烯烃项目总规模已超过1000万吨,在建、拟建项目总规模已超过2000万吨。由煤生产合成气以及由合成气生产甲醇是非常成熟的技术,由甲醇制取低碳烯烃则是该技术路线的关键。国内主要的煤(甲醇)制烯烃(MTO/MTP)技术专利商在中国的技术市场份额及装置投产统计详见表1(部分小规模的MTP装置由于缺乏经济性目前均处于停车状态,未纳入统计)。

  放眼全球,由于资源条件及国情的不同,目前大型现代煤化工技术主要在中国得到了迅速和稳步的技术突破及产业化发展,而在国外,除了南非Sasol的煤制油产业,很少有大型煤化工技术的产业应用,国外至今还没有煤(甲醇)制烯烃的项目实施。


DMTO工艺大放异彩


  在国内现有煤(甲醇)制烯烃技术中,大连化物所、新兴能源科技有限公司和中石化洛阳工程有限公司联合开发的DMTO成套专利专有技术,无论是已许可的烯烃规模,还是已经建成投产的装置数量和烯烃生产总量,均在国内占据首要地位。
  神华集团内蒙古包头煤制烯烃项目是世界首套、全球最大,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,生产聚烯烃的特大型煤化工项目,其最关键的核心装置即采用DMTO工艺技术。该项目包括年产180万吨煤基甲醇联合化工装置、年产60万吨甲醇基聚烯烃联合石化装置等。2011年1月1日,神华包头煤制烯烃装置正式进入商业化运行,这标志着我国具有自主知识产权的DMTO甲醇制低碳烯烃技术实现了工业化应用,开创了煤基能源化工产业新途径,奠定了我国在世界煤制烯烃工业化产业中的国际领先地位,对于我国石油化工原料替代、保障国家能源安全具有划时代的重要意义。截至2018年9月,我国已有宁波富德能源有限公司66万吨甲醇制烯烃装置、陕西延长中煤榆林能源化工有限公司60万吨甲醇煤制烯烃装置等13套采用DMTO技术的煤(甲醇)制烯烃装置建成投产,详见表2。

产业面临新的发展机遇


  随着中国经济的日益增长,中国烯烃市场需求旺盛并将长期持续,今后几年国内聚烯烃市场需求的平均增速将维持在6%左右。随着中国甲醇制烯烃技术的日趋成熟,非石油基的烯烃产业将由现阶段的补充路线成为主流路线之一。这些都将支撑煤(甲醇)制烯烃产业的稳步发展。因此,煤制烯烃行业在中国面临着新的发展机遇。
  关于未来规划建设的煤(甲醇)制烯烃工厂,笔者认为,应当坚持以下几个原则:
  一是通过优化反应器设计、改进催化剂性能、优化生产工艺等,达到“两降一提高”(降低甲醇消耗、催化剂消耗,提高乙烯、丙烯选择性),进一步提高装置的竞争力。据了解,大连化物所包信和院士研究团队近年来研制了一种新型双功能的复合催化剂,实现了合成气直接转化,高选择性地制取低碳烯烃,有望为煤清洁高效转化利用提供变革性技术。目前,该技术正处于进一步研发过程中。
  二是深度开展C4+副产品利用研究工作,优化C4+产品利用方案,提高企业运行效益。
  三是根据合适的项目所在地选择最新一代DMTO技术,建设单套反应器生产百万吨级烯烃的MTO装置。
  四是不断拓展煤制烯烃下游的高端产品路线,实现产品差异化、高端化、高附加值化,提高企业的竞争力。
  
  综上所述,煤(甲醇)制烯烃是实现石油替代战略的重要途径之一。煤(甲醇)制烯烃已经形成一个新的产业,并经受了石油价格波动的考验,对我国烯烃原料来源多元化、能源替代战略的实施将有较大贡献。未来,煤(甲醇)制烯烃产业应进一步完善产业链,尤其将产品链条向高端化、精细化延伸。此外,产业也需要科技创新驱动绿色可持续发展。


      

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