MTO及MTP技术难点及前景.doc

MTO/MTP技术难点及前景伴随着愈演愈烈的甲醇项目建设热，甲醇的主要出路之一——甲醇制低碳烯（MTO/MTP）项目逐渐浮出水面，并成为众多煤化工项目产业链中的重要一环但必须看到，当前世界上尚无1套工业化的MTO/MTP生产装置，其技术的可靠性和经济性都有待检验 一、市场需求与资源结构造就MTO/MTP热 ● 快速增长的石化产品市场 近10年来，我国以乙烯和丙烯为龙头的石化工业得到迅速发展，石化产品市场消费和需求增长速度居世界前列，并逐步发展成为世界乃至亚洲市场的中心2004年，我国乙烯、丙烯、合成树脂和合成橡胶的市场满足率仅为40%～60%，每年都需从周边国家和地区进口大量的石化产品市场的快速增长以及巨大的缺口促使国内掀起了新一轮乙烯项目建设热潮，国内外投资商纷纷投资扩建和新建乙烯项目2004年我国主要石化产品市场供求状况见表1 ● 原油供求矛盾日益尖锐 由于我国经济持续快速增长，近年来原油供求矛盾日益尖锐2004年，我国原油产量为1.75亿t，进口量高达1.23亿t，进口依存度从1995年的12.65%增长到45.05%此外，我国轻烃和凝析油资源也极为有限，因此作为乙烯主要原料的石脑油、轻烃和凝析油的供应和来源成为我国乙烯发展的主要瓶颈之一。

避开资源相对短缺的原油，MTO/MTP项目受到投资者的极大青睐● 资源结构特点使然 目前我国能源结构特点是“富煤、缺油、少气”，预计这一状况在今后相当长的时期内不会改变原料结构多元化已经成为我国石化行业发展的必然选择，利用我国相对丰富的煤炭资源发展石化产业，进而带动地方经济发展，已经成为富煤、缺油、少气地区的首选● 结构调整与行业吸引力2003年开始的新一轮石化行业景气高峰形成的高盈利形势、原油价格的持续上涨和石油化工行业的高度垄断是促使煤化工快速发展的主要原因，煤炭行业的结构调整以及各地区发展石油化工积极性不断高涨又极大地刺激了MTO/MTP项目建设各地区都试图通过“煤炭－甲醇－低碳烯烃－石油化工成品”这一发展模式来带动本地区经济的发展 表1 2004年我国主要石化产品供求状况 单位 万t 产量 进口量 出口量 当量消费量 市场满足率/% 乙烯 626.60 6.76 2.23 1648.00 38.05 丙烯 623.40 21.33 0.00 1113.64 55.98 芳烃 669.88 269.78 6.76 932.90 71.81 合成树脂 1791.00 2131.00 108.70 3813.30 46.96 合成橡胶 147.80 109.50 8.50 248.70 59.40 合成纤维 1424.54 178.35 46.55 1556.30 91.53 二、技术渐趋成熟 可靠性尚待检验近年来，煤炭气化、天然气转化、甲醇合成和MTO/MTP催化剂技术的不断完善和发展，为C1路线制烯烃奠定了坚实的基础。

● 煤气化技术目前我国采用的煤气化技术主要包括无烟煤固定床间歇气化技术（中小合成氨企业）、德士古水煤浆加压气化技术（已有9家企业采用）、鲁奇气化技术（已有2家企业采用）、灰熔聚气化技术和恩德粉煤气化技术（Winkler气化炉），采用壳牌粉煤加压气化技术的一批项目（13家企业）正在建设之中，德国GSP气化技术正在推动之中德士古水煤浆加压气化技术、壳牌粉煤加压气化技术和德国GSP气化技术都是典型的洁净煤气技术，都已实现工业化，单炉能力可达1000～2000t/d(投煤量)，广泛用于发电和化工生产鲁奇气化技术主要用于城市煤气生产，也可用于化工生产上述气化技术各有特点，都比较成熟，适于大规模煤化工生产装置，可根据煤种、灰熔点、装置规模、产品链设定和投资情况进行选择我国自主研发的灰熔聚气化技术和恩德粉煤气化技术（Winkler气化炉）适用于中小规模化工装置使用，在技术上有待进一步完善● 天然气转化技术目前工业上采用的天然气转化技术主要有3种：即一段转化（SMR，有传统与补碳两种方案）、两段转化（POX）和自热式转化（ATR）上述技术都是各有特点的成熟技术，都已实现工业化生产SMR法适用于中小规模装置（≤1000t/d），具有工艺流程短、设备少、操作容易、技术可靠的特点；POX工艺适于大型装置（1000～7500t/d），特点是工艺先进可靠，能量利用合理，经济上有竞争性，是目前国内外大型甲醇生产中广泛采用的工艺技术；对于超大型装置（5000～7500t/d），可考虑采用ATR工艺技术，该工艺的特点是一次性投资较低、流程短、能耗低和竞争性强。

● 甲醇合成技术甲醇合成有高压（≥30MPa）、中压（10M～15MPa）和低压（5M～8MPa）3种工艺目前高压法工艺已被淘汰，中低压工艺成为甲醇合成主流技术甲醇生产的核心技术是反应器结构与形式、催化剂和热量的转移与利用目前广泛采用的甲醇合成塔有：多段冷激式（ICI）、管壳式（鲁奇）、多段径向式（MRF、日本东洋公司）、绝热式（Topsoe）、轴径向混合流型和JW低压均温型（杭州林达公司）上述技术都是成熟的，且都有工业化装置在运行其中管壳式、绝热式和多段径向式技术主要用于大型和超大型甲醇生产装置鲁奇公司的MegaMethanol和德士古公司的甲醇合成技术，其装置规模已经达到5000～7500t/d● 甲醇制烯烃（MTO）技术甲醇制烯烃（MTO）主要工艺过程包括：①甲醇生产；②甲醇催化制烯烃；③裂解产物分离与精制目前世界上从事MTO技术开发的公司主要有UOP/Hydro和美孚两家公司，其中UOP和Hydro公司联合开发的MTO技术已经实现工业化中科院大连化物所也正在进行该技术的开发目前，欧洲化学技术公司采用UOP/Hydro公司的MTO技术正在尼日利亚建设1套80万t/a（乙烯和丙烯各40万t/a） MTO装置，包括配套建设1套7500t/d天然气制甲醇装置（采用丹麦Topsoe技术），预计2007年建成投产。

 UOP/Hydro公司开发的MTO技术具有以下特点：①可采用粗甲醇作为原料，省去甲醇精馏设备，降低投资和成本；②通过控制反应温度和催化剂组成结构，调整丙烯和乙烯的产出比（0.7～1.3）；③采用SAPO-34催化剂，选择性好，乙烯、丙烯收率可达到33.93%，物理强度高，抗烧焦；④反应条件温和，温度为400～500℃，压力为1～3Bar；⑤MTO反应系统由流化床反应器和催化剂再生器组成，类似于流化催化裂化装置（FCC）；产品分离系统类似于石脑油蒸汽裂解制乙烯；⑥可连续稳定操作对于UOP/Hydro公司MTO技术的可靠性和经济性，有待尼日利亚项目投产后的考查与验证● 甲醇制丙烯技术（MTP） 甲醇制丙烯（MTP）主要工艺过程为：①甲醇生产；②甲醇在高活性、高选择性催化剂存在下转化成水和二甲醚（DME）；③甲醇和DME催化合成烃类产物（主要为丙烯）；④烃类产物分离与精制目前世界上从事MTP技术开发的公司主要是鲁奇公司2002年1月，鲁奇公司在挪威建设了1套MTP模试装置，到2003年9月连续运行了8000h，该模式装置采用了德国Sud-Chemie AG公司的MTP催化剂，该催化剂具有低结焦性、丙烷生成量极低的特点，并已实现工业化生产。

目前MTP技术已经完成了工业化装置的工艺设计鲁奇公司MTP反应器有两种形式：即固定床反应器（只生产丙烯）和流化床反应器（可联产乙烯/丙烯） 3月份，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t/a鲁奇公司将与伊朗石化技术研究院共同向伊朗Fanavaran石化公司提供基础设计、技术使用许可证和主要设备该项目预计2009年建成投产，届时将成为世界上第1套MTP工业化生产装置对于鲁奇公司MTP技术的可靠性和经济性，也有待于伊朗项目投产后的考查与验证三、项目建设门槛高 投资须全面考察 MTO/MTP项目建设的基本条件是产品市场、工艺技术和经济可行性其他还包括原料资源、水资源、环境容量、运输条件和资金实力笔者认为，投资者在决策和建设MTO/MTP项目时，对上述建设条件应进行重点研究和落实资源条件 建设80万t/a的MTO/MTP装置，配套甲醇规模约为240万t/a，煤炭年需求量约为380万t，若项目寿命期按15年计算，则煤炭总需求量约为5700万t，或需天然气345亿m3；同样建设1套规模为52万t/a的MTP装置，配套甲醇规模约为165万t/a，煤炭年需求量为260万t，项目寿命期内的煤炭总需求量为3900万t，或需天然气238亿m3。

是否有足够且稳定的煤炭或天然气供应是必须落实的条件经济竞争性 MTO/MTP项目的经济性主要取决于原料价格，与传统蒸汽裂解烯烃的竞争主要取决于原油价格走向以及原油与煤炭、天然气的比价MTO/MTP技术开发的初衷之一是解决偏远地区丰富廉价天然气的出路问题而我国煤炭资源丰富，煤炭价格对MTO/MTP项目的经济性和竞争力具有至关重要的作用根据初步估算，以当前乙烯裂解原料国际市场价格为计算依据，煤价在150元/t以下或天然气价格在0.6元/m3以下时，在我国建设MTO/MTP项目，具有较强的竞争力但投资与决策者在项目实施前应进行详细和深入的技术经济比较分析运输条件 对于煤基烯烃项目建设，原料煤炭和下游石化产品运输量都很大，必须具备足够的铁路运力和公路运力，否则原料进不来，产品出不去，将会对企业运营和经济效益带来巨大的影响水资源 我国是中等缺水国家，各地区水资源日益紧张水资源已经成为我国煤化工发展的制约因素之一，尤其是在我国一些资源产地，水资源普遍比较紧张根据初步估算，建设1套规模为80万t/a的煤基MTO装置（包括配套甲醇装置），原水需要量约为4000～5000m3/h，用水量较大筹资能力 MTO/MTP项目资金需求量较大。

80万t/a规模MTO项目约需配套240万t/a甲醇装置，50万t/a MTP项目约需配套165万t/a甲醇装置，总投资在120亿～150亿元，资金门槛较高，投资者须具备较强的筹资能力和商业信誉 人才与管理 MTO/MTP生产技术难度较高，基础设施建设、物流配送和市场渠道等系统配套与集成较为复杂，对企业管理和生产管理要求较高，对各方面人才需求量大新进入者和投资者必须对此有足够的认识四、发展建议（1）发展MTO/MTP十分必要首先我国拥有世界上最具发展潜力的石化产品市场，MTO/MTP产品有可靠的市场保证预计到2010年，国内乙烯的当量需求量约为2550万t，2015年将达到3570万t，届时国内乙烯自给率也仅为60%左右到2010年和2015年，我国丙烯市场需求量分别为1760万t和2460万t，发展前景较好；其次我国缺油少气，适度发展MTO/MTP，实现低碳烯烃生产的原料多元化对减轻原油供应压力具有重要意义2）MTO/MTP应择机建设目前MTO技术专利商主要是UOP/ Hydro公司，MTP专利商主要是鲁奇公司，截至目前世界上还没有实际运行的工业化装置，因此存在一定的技术风险建议国内MTO/MTP投资者应待欧洲化学公司尼日利亚项目和伊朗Fanavaran石化公司10万t/a MTP项目投产验证后再行决策，择机建设，但对于建设条件较好的项目可提前进行。

3）MTO/MTP项目选择与风险 MTO/MTP项目技术难度高、资金需求量大，要求有稳定且足够廉价的原料资源，系统配套庞大，进入门槛较高，一般投资者难于运作对于条件较好的大投资者，在投资MTO/MTP项目之前必须明晰企业未来发展方向与定位以及企业抗风险能力（技术风险与经济风险）4）上下游一体化    根据初步估算，甲醇生产成本为600～800元/t时，MTO/MTP才具有较强竞争力因此投资者必须拥有矿权、自发电和直供电。