甲醇制丙烯FMTP工藝技術(shù)開發(fā)簡(jiǎn)介

中國(guó)化學(xué)工程集團(tuán)（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(jiǎn)介汪壽建目錄一、甲醇制丙烯開發(fā)背景二、工業(yè)試驗(yàn)裝置介紹三、工藝技術(shù)說(shuō)明一、甲醇制丙烯開發(fā)背景開發(fā)FMTP基于六個(gè)方面的因素考慮1、國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的因素2、甲醇市場(chǎng)需求飽和的因素3、丙烯市場(chǎng)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(shí)意義的因素6、甲醇制丙烯是唯一尚無(wú)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的因素

國(guó)家在“十一五”規(guī)劃綱要中明確要求和鼓勵(lì)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(shí)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(gè)重要方向，通過(guò)生產(chǎn)低碳烯烴，可以進(jìn)而生產(chǎn)多種石油化工產(chǎn)品，產(chǎn)品市場(chǎng)容量較大。

①國(guó)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(guó)甲醇生產(chǎn)企業(yè)約213家，甲醇產(chǎn)能約2735萬(wàn)噸/年，目前在建甲醇產(chǎn)能約為1100萬(wàn)噸/年（其中為煤制烯烴配套的甲醇產(chǎn)能為540萬(wàn)噸/年），預(yù)計(jì)到2010年甲醇產(chǎn)能將達(dá)到3800萬(wàn)噸/年。②甲醇市場(chǎng)需求飽和的因素

2009年國(guó)內(nèi)甲醇產(chǎn)量約1133.4萬(wàn)噸，開工率僅41.4%，進(jìn)口量高達(dá)528.8萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)了2.7倍，出口量1.4萬(wàn)噸，表觀消費(fèi)量為1660.8萬(wàn)噸。大量低成本進(jìn)口產(chǎn)品對(duì)國(guó)內(nèi)甲醇市場(chǎng)和生產(chǎn)企業(yè)造成了巨大沖擊。另外，國(guó)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(yuǎn)離東部和南部沿海地區(qū)主要消費(fèi)市場(chǎng)，削弱了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。甲醇傳統(tǒng)消費(fèi)領(lǐng)域以甲醛、醋酸、二甲醚三大下游產(chǎn)品領(lǐng)域?yàn)橹?，占總消費(fèi)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(jī)合成等領(lǐng)域也有所應(yīng)用。近年來(lái)，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(fèi)領(lǐng)域的發(fā)展需求預(yù)測(cè)，到2015年國(guó)內(nèi)甲醇量將達(dá)到3100萬(wàn)噸（其中甲醇制烯烴消耗約900萬(wàn)噸）。根據(jù)國(guó)內(nèi)產(chǎn)能的發(fā)展情況，即使未來(lái)幾年沒(méi)有新建裝置，到2015年國(guó)內(nèi)甲醇產(chǎn)能仍將過(guò)剩700萬(wàn)噸左右，產(chǎn)能過(guò)剩的態(tài)勢(shì)將保持較長(zhǎng)一段時(shí)期。

2010年，隨著神華包頭、神華寧煤、大唐多倫三大項(xiàng)目陸續(xù)投產(chǎn)，中國(guó)將成為世界煤制烯烴的中心。據(jù)有關(guān)方面預(yù)測(cè)，2010年底，中國(guó)煤制聚烯烴產(chǎn)能將達(dá)到158萬(wàn)噸，其中聚乙烯30萬(wàn)噸，聚丙烯128萬(wàn)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(chǎng)需求的因素

截至2009年底，國(guó)內(nèi)聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)超過(guò)80家，產(chǎn)能達(dá)到925萬(wàn)噸/年左右，下游需求旺盛、市場(chǎng)缺口大；聚丙烯裝置平均開工率約88.7%，總產(chǎn)量為820.5萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)10.5%；聚丙烯表觀消費(fèi)量為1232.3萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)21.2%，是世界最大的聚丙烯消費(fèi)國(guó)；全年進(jìn)口量達(dá)到416.3萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)49.2%，出口量較少，為4.5萬(wàn)噸。

④自身企業(yè)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新需要的因素在國(guó)家能源戰(zhàn)略調(diào)整背景下，中國(guó)化學(xué)工程集團(tuán)（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(shí)意義的因素

煤的清潔高效利用中，將煤（固體碳?xì)浠衔铮┺D(zhuǎn)化為原料（用于生產(chǎn)各種有機(jī)材料－碳?xì)浠衔铮┍葘⒚恨D(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(shí)意義。氣化甲醇合成丙烯！

⑥甲醇制丙烯是唯一尚無(wú)實(shí)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(guó)內(nèi)外尚無(wú)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的技術(shù).甲醇制烯烴國(guó)外此前尚屬空白。國(guó)內(nèi)工業(yè)裝置正在調(diào)試；國(guó)外UOP：中試；國(guó)內(nèi)大化所：工業(yè)裝置國(guó)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(yàn)裝置介紹2008.3-2009.4裝置建設(shè)2009.5-8進(jìn)行了反再系統(tǒng)三次流態(tài)化試驗(yàn)2009.9.19-23

MTO（甲醇轉(zhuǎn)化烯烴）試驗(yàn)2009.9.24-25

ETP（乙烯轉(zhuǎn)化丙烯）試驗(yàn)2009.9.26-29

MTO+ETP試驗(yàn)及標(biāo)定2009.9.29-30

MTO+EBTP（乙烯和丁烯轉(zhuǎn)化丙烯）試驗(yàn)及標(biāo)定2009.10.1-9各種工況試驗(yàn),開發(fā)運(yùn)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(guò)了中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)組織的由11名業(yè)內(nèi)著名專家組成的鑒定委員會(huì)鑒定。鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為:

該工業(yè)試驗(yàn)裝置工藝科學(xué)、合理，運(yùn)行安全、可靠，技術(shù)創(chuàng)新性強(qiáng)，主要技術(shù)指標(biāo)和總體技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，同意通過(guò)鑒定。建議進(jìn)一步優(yōu)化工藝工程設(shè)計(jì)，減少催化劑損耗，盡快推動(dòng)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(guó)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(fù)責(zé)資金投入（目前已實(shí)際投入1.6億）、工程設(shè)計(jì)、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(duì)技術(shù)總負(fù)責(zé)，并分享技術(shù)成果的30％；③淮化集團(tuán)：提供建設(shè)場(chǎng)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(guò)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(jì)算。2008.3－7

2008.9－10進(jìn)行了六釜試驗(yàn)，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(yàn)五釜，未獲成功，但找到了問(wèn)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(tuán)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(jìn)行了11批次試驗(yàn)，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(guó)天辰工程公司研發(fā)中心建設(shè)300噸/年催化劑造粒試驗(yàn)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(xiàng)指標(biāo)可以滿足工業(yè)試驗(yàn)運(yùn)行要求。催化劑開發(fā)成果在安徽淮南淮化集團(tuán)有限公司現(xiàn)有廠區(qū)內(nèi)建設(shè)3萬(wàn)噸甲醇/年生產(chǎn)丙烯裝置。（五）3萬(wàn)噸甲醇/年生產(chǎn)丙烯裝置年3萬(wàn)噸甲醇生產(chǎn)丙烯裝置

安徽淮化集團(tuán)有限公司內(nèi)蒙古博源投資有限公司中國(guó)華能集團(tuán)公司（六）計(jì)劃承接技術(shù)開發(fā)成果的單位三、開發(fā)工藝技術(shù)說(shuō)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(dá)到1.20，這對(duì)實(shí)現(xiàn)甲醇制丙烯是十分有利的，單產(chǎn)丙烯時(shí)總收率可達(dá)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(diǎn)

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(jìn)入一個(gè)獨(dú)立的烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，在同一催化劑下進(jìn)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(dú)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(shí)總收率可達(dá)88%。原料甲醇消耗小于2.62噸/雙烯，還可通過(guò)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(dú)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(jìn)料，有利于降低成本；

④減少了高碳烴的副產(chǎn)物，為通過(guò)低碳烷烴的轉(zhuǎn)化進(jìn)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(diǎn)（三）FMTP工藝流程簡(jiǎn)圖圖1FMTP工藝流程簡(jiǎn)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