范文一：煤制烯烃工艺

煤制烯烃（MTO/MTP）

MTO和MTP技术均属于利用甲醇制烯烃的范畴。主要区别在于MTO技术是利用甲醇生产乙烯、丙烯和丁二烯产品而MTP技术是利用甲醇生产单一的丙烯产品。MTO、MTP国内尚无成熟工业化技术，MTO技术专利商主要是UOP／Hydro公司，MTP专利商主要是德国的LURGI公司，国内中科院大连化物所也在进行相关研究并取得一定进展。MTO工艺是美国UOP公司和挪威HYDRO公司于1995年合作开发成功的一种技术，该工艺以甲醇为原料，通过甲醇裂解制得以乙烯和丙烯为主的烯烃产品。按甲醇原料的不同，可以有天然气和煤两种路线。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中试装臵，到2003年9月连续运行了8000h，该中试装臵采用了德国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臵的工艺设计。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）。 目前鲁奇公司已经与神华宁煤集团和大唐分别签订了技术转让协议。大唐国际煤化工年产46万吨聚丙烯项目正在加紧建设，预计2009年投产。项目拟以内蒙古锡林浩特市胜利煤田褐煤为原料，采用壳牌粉煤气化、气体变换、鲁奇低温甲醇洗、鲁奇低压甲醇合成、鲁奇MTP丙烯生产工艺、Spheripol聚丙烯生产工艺等系列生产技术，年产中间产品甲醇168万吨，最终产品聚丙烯

46万吨。此外，大唐的煤化工项目还包括年产20万吨的汽油装臵，

3.6万吨的液化气装臵以及回收3.8万吨的硫磺装臵。

1、什么是煤基甲醇制烯烃

传统的乙烯、丙烯单体的制取路线主要是通过石脑油裂解生产，而大唐国际MTP（methanol to polypropylene）装臵的开车意味着率先开创了我国煤基甲醇制烯烃的先河，开辟了由煤炭经气化生产基础有机化工原料的新工艺路线。有利于优化传统煤炭产业的产品格局，促进煤化工向石油化工延伸发展，同时对缓解我国石油短缺的矛盾具有重要的战略意义。

煤基甲醇制烯烃技术主要有两种：MTO技术，是指甲醇制乙烯、丙烯等低碳混合烯烃的技术，该技术由美国UOP公司开发；MTP技术，指的是甲醇制丙烯工艺技术，该技术由德国Lurgi公司开发。

2、我国煤基甲醇制烯烃新工艺投产计划

而在我国，已开始施工建设的项目有两家公司的三个项目，产能共计156万吨/年，预计这部分产能建设可在2012年前完成。而目前经发改委批复的煤炭制烯烃项目有六家公司的七个项目，产能共计418万吨/年。

3、发展煤制烯烃符合我国多煤少油的能源结构

我国拥有的煤炭资源保有储量约1万亿吨，一次能源结构的特点是富煤、贫油、少气。目前，我国已成为世界上最大的煤炭生产国和消费国，能源消费以煤为主的状况在未来相当长的一段时间内不会有大的转变。相对国际而言，我国煤炭市场价格低廉，煤炭企业的经济效益长期在低位徘徊。发展煤化工产业，将低价值的煤转变为具有高附加值的化工产品，可以大大提高煤炭企业的经济效益。

4、 煤制烯烃、天然气以及原油裂解制烯烃成本比较

以规模100万吨/年乙烯工厂为例，如果用石脑油作为裂解原料，每年需要石脑油至少300万吨，而年产300万吨石脑油就需要有1 000万吨/年的原油加工能力。如果以煤炭为原料，一个100万吨/年规模的乙烯工厂，每年所需的煤炭量为1000万吨。就我国煤炭和石油的储量对比关系来看，用煤炭为原料替代石油发展化工，能够满足未来相当长时间内的原料需求，在资源的有效利用方面具有明显的优势。 据UOP公司公开发表的文献介绍，当原料甲醇价格控制在180～200美元/吨时，采用MTO工艺制取的乙烯和丙烯成本与40～44美元/bbl原油价格条件下石脑油裂解制烯烃的成本相当。

以神华煤制烯烃项目为例: 5.5吨煤可以生产1吨聚烯烃产品，在煤矿坑口附近建设煤制烯烃工厂，1吨煤的价格可以控制在400元以内，而目前国内聚烯烃产品的市场价格在1万元/吨上下，按保守价格7000元/吨计算，发展煤制烯烃项目可以实现较大增值。此外，

国内煤炭工业的发展长期存在着运力不足的问题，在国内各主要煤炭消费市场，煤炭价格高昂，而在煤炭产地，煤炭价格低廉，因此煤炭企业为了实现产品的增值，不得不占用宝贵的运输资源，把大量的煤炭从坑口运出到消费市场。比如2008年以来，东部沿海地区的煤炭价格一直维持在700元/吨以上，而西部地区的煤炭因为运力限制不能外运，在当地的销售价格较低。如果在煤炭产地发展煤化工，可以实现就地转化，将质量大、价值低的煤炭转变为质量轻、价值高的化工产品，既大大减少了运输压力，又实现了产品的增值。

但是，近几年来，中东石化产能急剧增长。和中东地区廉价的乙烷裂解制乙烯为主相比，我国的石脑油裂解生产乙烯甚至未来的煤制烯烃的生产成本可能都将高于中东地区的水平。从技术上看，如下图，煤制烯烃较天然气乙烷制烯烃多了一个煤气化的过程，从经济性考虑，中国的竞争力依然不如中东。

从中东和中国的供需平衡来看，据预测，中国乙烯2012年当量缺口将达到1240万吨，届时中东可出口的供应当量为1740万吨，可

以廉价向中国倾销；中国丙烯2012年当量缺口将达到590万吨，而中东可出口的供应当量仅为440万吨，虽不易廉价倾销，但未来从中东地区进口成本可能要比国产便宜，对我国的丙烯生产可能会产生影响。

5、 煤制烯烃发展瓶颈

5.1. 传统的乙烯、丙烯单体的制取路线主要是通过石脑油裂解生产，其缺点是过分依赖石油。2008年下半年，美国金融危机引发了世界经济大衰退，导致石油及石化产品价格大幅下滑。虽然2009年上半年，价格所有反弹，但部分国家正积极研究电、天然气等新能源，试图摆脱或减少对石油的依赖。替代由石油生产烯烃的“煤基甲醇制烯烃”产业，刚刚兴起也受到了质疑，其经济性因为相对性存在波动。

5.2. 煤制烯烃投资大，融资难度大。

5.3. 原材料及能耗大，水耗高，污染重，三废综合利用和环境治理要求严，新兴行业的扶持和政府的环境保护行政管理可能形成矛盾。

5.4. 煤化工产业一般都将依矿而建，一般都远离市场，交通运输成本较高。

5.5. 煤制烯烃属新型产业，几乎无现成经验可借鉴，稳定运转需经较高的技术检验。

以廉价向中国倾销；中国丙烯2012年当量缺口将达到590万吨，而中东可出口的供应当量仅为440万吨，虽不易廉价倾销，但未来从中东地区进口成本可能要比国产便宜，对我国的丙烯生产可能会产生影响。

5、 煤制烯烃发展瓶颈

5.1. 传统的乙烯、丙烯单体的制取路线主要是通过石脑油裂解生产，其缺点是过分依赖石油。2008年下半年，美国金融危机引发了世界经济大衰退，导致石油及石化产品价格大幅下滑。虽然2009年上半年，价格所有反弹，但部分国家正积极研究电、天然气等新能源，试图摆脱或减少对石油的依赖。替代由石油生产烯烃的“煤基甲醇制烯烃”产业，刚刚兴起也受到了质疑，其经济性因为相对性存在波动。

5.2. 煤制烯烃投资大，融资难度大。

5.3. 原材料及能耗大，水耗高，污染重，三废综合利用和环境治理要求严，新兴行业的扶持和政府的环境保护行政管理可能形成矛盾。

5.4. 煤化工产业一般都将依矿而建，一般都远离市场，交通运输成本较高。

5.5. 煤制烯烃属新型产业，几乎无现成经验可借鉴，稳定运转需经较高的技术检验。

技术方面，有关专家指出，目前我国SAPO分子筛催化剂尚不够成熟。在烯烃回收分离方面，虽与传统的石脑油裂解制烯烃工艺中的裂解气分离单元相似,但煤制烯烃产物中含有微量含氧化合物，对烯烃分离系统有影响，在实践时还有待研究。

范文二：煤制烯烃工艺

工艺路线

制备丙烯的传统方法是采用轻油(石脑油、轻柴油)裂解工艺，但石油储量有限，所以世界各国开始致力于非石油路线制乙烯和丙烯类低碳烯烃的开发。其中，以煤或天然气为原料制甲醇，再由甲醇制低碳烯烃的工艺受到重视。

目前，国际上有几种领先的甲醇制烯烃工艺，如美国UOP公司与挪威海德鲁(Lydro)公司的甲醇制烯烃工艺(MTO)、德国鲁奇(Lurgi)公司的甲醇制丙烯工艺(MTP)、美国AtoFina与UOP公司的烯烃裂解工艺等，其中Lurgi公司的MTP工艺已经在国内的生产装置上应用，将在2010年最先实现工业化。 MTO工艺

甲醇制烯烃(Methanol to Olefins，MTO)是由合成气经过甲醇转化为低碳烯烃的工艺，国际上一些著名的石化公司，如埃克森美孚公司(Exxon-Mobil)、巴斯夫公司(BASF)、环球石油公司(UOP)和海德鲁公司(Norsk Hydro)都投入大量资金和人员，进行了多年的研究。1995年，UOP与挪威Norsk Hydro公司合作建成一套甲醇加工能力0.75t/d的示范装置，连续运转90天，甲醇转化率接近100%，乙烯和丙烯的碳基质量收率达到80%。

UOP/Hydro公司MTO工艺采用流化床反应器和再生器设计，反应热通过产生的蒸汽带出并回收，失活的催化剂被送到流化床再生器中烧炭再生，然后返回流化床反应器继续反应。在整个产物气流混合物分离之前，需要通过一个特制的进料气流换热器，其中大部分的水分和惰性物质被清除，然后气体产物经气液分离塔进一步脱水、碱洗塔脱CO2、干燥后进入产品回收段。该工段流经脱甲烷塔、脱乙烷塔、乙炔饱和塔、乙烯分离塔、丙烯分离塔、脱丙烷塔和脱丁烷塔。含氧化合物也在压缩工段中被除去。

该工艺除反应段(反应-再生系统)的热传递不同之外，其它都非常类似于炼油工业中成熟的催化裂化技术，且操作条件的苛刻度更低，技术风险处于可控之内。而其产品分离段与传统石脑油裂解制烯烃工艺类似，且产物组成更为简单，杂质种类和含量更少，更易实现产品的分离回收。UOP/Hydro的MTO工艺可以在比较宽的范围内调整反应产物中C2=与C3=烯烃的产出比，各生产商可根据市

场需求生产适销对路的产品，以获取最大的收益。

UOP/Hydro公司SAPO-34催化剂具有适宜的内孔道结构尺寸和固体酸性强度，能够减少低碳烯烃齐聚，提高生成烯烃的选择性。UOP/Hydro公司在SAPO-34催化剂基础上开发了新型催化剂MTO-100，新型催化剂MTO-100可使乙烯、丙烯的选择性达到80%。

1998年建成投产采用UOP/Hydro工艺的20万吨/年工业装置(按乙烯产出计)。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7500t/d生产装置(按原料甲醇计)，甲醇用作MTO装置进料，MTO装置

。 乙烯和丙烯设计生产能力均为40万吨/年

中科院大连化学物理研究所在“八五”期间开始了“甲醇制取低碳烯烃(DMTO)工艺”研究。2005年由中科院大连化物所、陕西新兴煤化工科技发展有限责任公司和中国石化集团洛阳石化工程公司合作在陕西建设了生产规模以原料甲醇计为1.5万吨/年的DMTO工业化试验装置。该装置2005年12月投料试车，2006年8月23日通过了国家级鉴定。经国家科技成果鉴定，认定此项目自主创新的工业化技术处于国际领先水平。在日处理甲醇50t的工业化试验装置上实现了近100%甲醇转化率，低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)选择性达90%以上。

MTP工艺

甲醇制丙烯(Methanol to Propylene，MTP)工艺是在MTO工艺的基础上发展而来的，丙烯收率在70%以上。Lurgi公司基于由德国南方化学公司提供的改性ZSM-5分子筛催化剂，开发了转化甲醇成丙烯的工艺(MTP)。该工艺采用固定床反应器，制得的烯烃可以全部为丙烯，也可以有一定量的乙烯。其ZSM-5催化剂中Si/Al的原子比至少为5%、碱质量分数小于380×10-6、BET比表面积为300~600m2/g、孔容积为0.3~0.8m3/g。在100%甲醇转化率下，对乙烯的选择性不小于5%，对丙烯的选择性为不小于35%。由于C2和C4馏分循环回反应系统，MTP基于碳的丙烯收率可以达到或超过70%，所产丙烯质量可以达到聚合级。

Lurgi公司MTP工艺路线如下:原料甲醇预热到260?后进入固定床绝热式DME预反应器，采用高活性、高选择性的催化剂将75%甲醇转化为二甲醚和水。然后反应物流继续预热到470?后进入第一级MTP反应器，并加入少量蒸汽(0.3-0.8kg/kg)，99%以上的甲醇和二甲醚得到转化。反应物流通过第二和第三MTP反应器继续反应，最后反应混合物冷凝，并分离气体产物、液体有机物和水。气体产物经压缩、移出痕量的水、CO2和二甲醚后，进一步精制分离出产品丙烯、汽油组分和燃料气。分离出的含烯烃物流返回至MTP反应器，以增加丙烯产量。生成的水一部分循环到MTP反应器，另一部分去发生蒸汽。

甲醇制丙烯工艺所用催化剂已经实现工业化生产，并且积炭量小(<0.01%的甲醇原料转化成焦炭)，可进行原位间歇再生，再生温度较低(在反应温度下再生)，对催化剂要求低。>

目前已经采用Lurgi公司MTP技术的PP项目统计 国家 装置名称 地点 最初原料 PP产能，万预计投产时

吨/年 间

Bandar Imam 10 伊朗 伊朗法纳天然气 2009(推迟)

瓦兰石化

公司

46 中国 大唐国际 内蒙多伦 煤 2010年

52 中国 神华宁煤 宁夏银川 煤 2010年

49 特立尼达特立尼达特立尼达和多天然气 2012年 和多巴哥 和多巴哥巴哥

国家能源

公司

范文三：认证考试煤制烯烃工艺

煤制烯烃,MTO/MTP,

MTO和MTP技术均属于利用甲醇制烯烃的范畴。主要区别在于MTO技术是利用甲醇生产乙烯、丙烯和丁二烯产品而MTP技术是利用甲醇生产单一的丙烯产品。MTO、MTP国内尚无成熟工业化技术～MTO技术专利商主要是UOP,Hydro公司～MTP专利商主要是德国的LURGI公司～国内中科院大连化物所也在进行相关研究并取得一定进展。MTO工艺是美国UOP公司和挪威HYDRO公司于1995年合作开发成功的一种技术～该工艺以甲醇为原料～通过甲醇裂解制得以乙烯和丙烯为主的烯烃产品。按甲醇原料的不同～可以有天然气和煤两种路线。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中试装臵～到2003年9月连续运行了8000h～该中试装臵采用了德国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臵的工艺设计。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,。 目前鲁奇公司已经与神华宁煤集团和大唐分别签订了技术转让协议。大唐国际煤化工年产46万吨聚丙烯项目正在加紧建设～预计2009年投产。项目拟以内蒙古锡林浩特市胜利煤田褐煤为原料～采用壳牌粉煤气化、气体变换、鲁奇低温甲醇洗、鲁奇低压甲醇合成、鲁奇MTP丙烯生产工艺、Spheripol聚丙烯生产工艺等系列生产技术～年产中间产品甲醇168万吨～最终产品聚丙烯

46万吨。此外～大唐的煤化工项目还包括年产20万吨的汽油装臵～3.6万吨的液化气装臵以及回收3.8万吨的硫磺装臵。

1、什么是煤基甲醇制烯烃

传统的乙烯、丙烯单体的制取路线主要是通过石脑油裂解生产～而大唐国际MTP,methanol to polypropylene,装臵的开车意味着率先开创了我国煤基甲醇制烯烃的先河～开辟了由煤炭经气化生产基础有机化工原料的新工艺路线。有利于优化传统煤炭产业的产品格局～促进煤化工向石油化工延伸发展～同时对缓解我国石油短缺的矛盾具有重要的战略意义。

煤基甲醇制烯烃技术主要有两种:MTO技术～是指甲醇制乙烯、丙烯等低碳混合烯烃的技术～该技术由美国UOP公司开发,MTP技术～指的是甲醇制丙烯工艺技术～该技术由德国Lurgi公司开发。

2、我国煤基甲醇制烯烃新工艺投产计划

而在我国～已开始施工建设的项目有两家公司的三个项目～产能共计156万吨/年～预计这部分产能建设可在2012年前完成。而目前经发改委批复的煤炭制烯烃项目有六家公司的七个项目～产能共计418万吨/年。

3、发展煤制烯烃符合我国多煤少油的能源结构

我国拥有的煤炭资源保有储量约1万亿吨～一次能源结构的特点是富煤、贫油、少气。目前～我国已成为世界上最大的煤炭生产国和消费国～能源消费以煤为主的状况在未来相当长的一段时间内不会有大的转变。相对国际而言～我国煤炭市场价格低廉～煤炭企业的经济效益长期在低位徘徊。发展煤化工产业～将低价值的煤转变为具有高附加值的化工产品～可以大大提高煤炭企业的经济效益。

4、 煤制烯烃、天然气以及原油裂解制烯烃成本比较

以规模100万吨/年乙烯工厂为例～如果用石脑油作为裂解原料～每年需要石脑油至少300万吨～而年产300万吨石脑油就需要有1 000万吨/年的原油加工能力。如果以煤炭为原料～一个100万吨/年规模的乙烯工厂～每年所需的煤炭量为1000万吨。就我国煤炭和石油的储量对比关系来看～用煤炭为原料替代石油发展化工～能够满足未来相当长时间内的原料需求～在资源的有效利用方面具有明显的优势。

据UOP公司公开发表的文献介绍～当原料甲醇价格控制在180，200美元/吨时～采用MTO工艺制取的乙烯和丙烯成本与40，44美元/bbl原油价格条件下石脑油裂解制烯烃的成本相当。

以神华煤制烯烃项目为例: 5.5吨煤可以生产1吨聚烯烃产品～在煤矿坑口附近建设煤制烯烃工厂～1吨煤的价格可以控制在400元

以内～而目前国内聚烯烃产品的市场价格在1万元/吨上下～按保守价格7000元/吨计算～发展煤制烯烃项目可以实现较大增值。此外～国内煤炭工业的发展长期存在着运力不足的问题～在国内各主要煤炭消费市场～煤炭价格高昂～而在煤炭产地～煤炭价格低廉～因此煤炭企业为了实现产品的增值～不得不占用宝贵的运输资源～把大量的煤炭从坑口运出到消费市场。比如2008年以来～东部沿海地区的煤炭价格一直维持在700元/吨以上～而西部地区的煤炭因为运力限制不能外运～在当地的销售价格较低。如果在煤炭产地发展煤化工～可以实现就地转化～将质量大、价值低的煤炭转变为质量轻、价值高的化工产品～既大大减少了运输压力～又实现了产品的增值。

但是～近几年来～中东石化产能急剧增长。和中东地区廉价的乙烷裂解制乙烯为主相比～我国的石脑油裂解生产乙烯甚至未来的煤制烯烃的生产成本可能都将高于中东地区的水平。从技术上看～如下图～煤制烯烃较天然气乙烷制烯烃多了一个煤气化的过程～从经济性考虑～中国的竞争力依然不如中东。

从中东和中国的供需平衡来看～据预测～中国乙烯2012年当量

缺口将达到1240万吨～届时中东可出口的供应当量为1740万吨～可

以廉价向中国倾销,中国丙烯2012年当量缺口将达到590万吨～而

中东可出口的供应当量仅为440万吨～虽不易廉价倾销～但未来从中

东地区进口成本可能要比国产便宜～对我国的丙烯生产可能会产生影

响。

5、 煤制烯烃发展瓶颈

5.1. 传统的乙烯、丙烯单体的制取路线主要是通过石脑油裂解生产～其缺点是过分依赖石油。2008年下半年～美国金融危机引发了世界经济大衰退～导致石油及石化产品价格大幅下滑。虽然2009年上半年～价格所有反弹～但部分国家正积极研究电、天然气等新能源～试图摆脱或减少对石油的依赖。替代由石油生产烯烃的“煤基甲醇制烯烃”产业～刚刚兴起也受到了质疑～其经济性因为相对性存在波动。

5.2. 煤制烯烃投资大～融资难度大。

5.3. 原材料及能耗大～水耗高～污染重～三废综合利用和环境治理要求严～新兴行业的扶持和政府的环境保护行政管理可能形成矛盾。

5.4. 煤化工产业一般都将依矿而建～一般都远离市场～交通运输成本较高。

5.5. 煤制烯烃属新型产业～几乎无现成经验可借鉴～稳定运转需经较高的技术检验。

技术方面～有关专家指出～目前我国SAPO分子筛催化剂尚不够

成熟。在烯烃回收分离方面～虽与传统的石脑油裂解制烯烃工艺中的

裂解气分离单元相似,但煤制烯烃产物中含有微量含氧化合物～对烯

烃分离系统有影响～在实践时还有待研究。

范文四：煤制烯烃工艺流程简图

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煤制烯烃工艺流程简图

一、煤制烯烃项目工艺流程简图,

二、煤制烯烃项目中聚丙烯装置工艺过滤器有,

1、丙烯过滤器,

2、再生氮气过滤器,

3、乙烯过滤器,

4、白油过滤器,

5、氢气过滤器,

6、异丙醇过滤器,

7、硅烷过滤器,

8、循环气过滤器,

9、载气过滤器,

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10、循环气过滤器,

11、循环气过滤器,

12、低压氮气过滤器,

13、高压氮气过滤器。

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范文五：煤制烯烃工艺技术分析

煤炭加工与综合利用

No.2，2013

COALPROCESSING＆COMPREHENSIVEUTILIZATION

53

煤制烯烃工艺技术分析

张香兰，许

宏

（中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京100083）

要：从煤气化制合成气、合成气制甲醇及甲醇制烯烃三个过程论述了这些工艺技术的

——鲁奇公司的甲研发进展和应用现状；介绍了国内外具有代表性的四种甲醇制烯烃工艺技术—

摘

醇制丙烯技术、UOP/NORSKHydro的甲醇制烯烃技术、中国大连化物所开发的甲醇制烯烃技

术以及清华大学的流化床甲醇制丙烯技术。

关键词：煤气化；甲醇；乙烯；丙烯中图分类号：TQ54文献标识码：A

乙烯和丙烯是现代化学工业中的重要基础原

料，随着化学工业的发展，其需求量逐年增加

［1］

8397（2013）02-0053-05文章编号：1005-开发及处于研究发展中的气化方法不下百种。按

生产装置的化学工程特征分类，可将煤气化方法分为4大类，即固定床气化法、流化床气化法、气流床气化法和熔融床气化法。目前世界上已实现工业化、技术先进可靠、具有商业化业绩的气化方法主要有鲁奇固定床层加压气化法、水煤浆加压气化法及干煤粉加压气化法。各种煤气化方法的系统比较见表1。2

甲醇合成工艺技术现状

合成甲醇的主要原料气包括CO、CO2、H2

以及少量的N2和CH4。目前，主要采用气相合成工艺，催化剂是以铜和氧化锌为主要物质，并加入铝或铬的氧化物。各工艺采用的设备基本相同，但不同工艺使用的反应器和操作单元的组合相差较大。气相法工艺技术主要有ICI低压甲醇合成技术和Lurgi低压甲醇合成工艺。主要反应器有TEC新型反应器、托普索径向流甲醇合成反应器和卡萨利新型等温甲醇合成反应器。ICI、Lurgi、CasaleIMC工艺技术特点见表2。

气相合成甲醇工艺具有合成效率低、能耗高等多种不利因素，而液相合成法可弥补此不足。Sherwin和Blum受费托工艺中浆态床的启发，在1975年首先提出甲醇的液相合成方法。液相合成技术是在反应器中将催化剂分散到碳氢化合物的

［5］

惰性油介质中，反应开始时，合成气先溶解分散到介质油中，然后再到达催化剂表面，反应产物也需经历相似的过程才能分离出来。由此可见，

。乙烯和丙烯的传统制备方法是采用裂解石

脑油或轻柴油工艺，但石油是不可再生资源，在我国储量严重不足；另一方面，石油价格波动较大，因此世界各国都在研究利用其他资源来制备乙烯和丙烯类低碳烯烃。其中，利用煤或天然气

［2］

经甲醇制备低碳烯烃工艺受到重视。我国能源结构具有多煤、贫油、少气的特点，这种以煤为

主要能源的格局在很长时间内也不会有大的变［3］

化。目前国内外甲醇制备乙烯、丙烯等低碳烯烃的工艺技术已相当成熟，这就为我国利用丰富的煤炭资源，采用先进的煤化工技术，大力发展煤制烯烃产业提供了良好机会。不仅有利于优化我国传统煤炭产业的产品格局，而且对缓解我国石油短缺的现状具有重要的战略和现实意义。使用煤炭为原料制取低碳烯烃的工艺技术包括煤气化、甲醇合成及甲醇制烯烃三项核心技术。工艺路线为：煤气化生成主要成分为CO和H2的合成气，合成气净化后合成甲醇，最后将甲醇转化为低碳烯烃。1

煤气化工艺现状

煤气化技术有着悠久的历史，迄今为止，已

11-22收稿日期：2012-作者简介：张香兰（1968—），女，山西阳泉人，2002年毕业于中国矿业大学（北京）矿物加工工程专业，工学博士，中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院副教授。

54

煤炭加工与综合利用2013年第2期

液相合成甲醇法是典型的气—液—固三相反应。

液相合成技术由于使用了热熔高、导热系数大的石蜡类长链烃类化合物作为介质，这使甲醇合成反应可以在等温条件下进行。同时，由于合

表1

项目气化工艺

成气均匀分散到了液相介质中，大大增加了与催化剂的接触面积，提高了反应速度。目前，液相法使用的设备主要是滴流床和浆态床，但大型的甲醇合成装置还没有商业化运行的业绩。

气化工艺技术比较（以投煤量1500t/d为例的最佳值）

GSP粉煤气化气流床、液态排渣褐煤、烟煤、次油渣

2.0～4.01400～1600

1500～400

～600（灰分19.9%，

水分4.7%）

～9977～8290～929560～120中低高13000

德士古气化气流床、液态排渣次烟煤、烟煤、油渣分＜20%

4.0～6.51300～1500

1500～450～650（灰分19%，

水分2%）～9870～76～799070～110高低高10000

对置式多喷嘴气化气流床、液态排渣次烟煤、烟煤、油渣灰熔点＜1350℃，灰分＜20%

4.0～6.51300～1500

2000～420～630（灰分19%，

水分2%）～9872～78～819060～120高低低10500

低中低1100068～90LURGI流化床、液态排渣烟煤、无烟煤3.0850600

Shell粉煤气化气流床、液态排渣褐煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、油渣

2.0～4.01400～1600

2500～400～590（灰分18%，水分4.7%）

～9978～8390～9298（废锅流程）50～130较高低高20000

适用煤种气化压力/MPa气化温度/%单炉最大投煤量/t·a－11000m3有效气耗氧量/m3

1000m3有效气耗煤量/kg碳转化率/%冷煤气效率/%有效含气量/%总热效率/%操作弹性/%技术成熟度对环境的影响

软件费建厂投资/万元

烟煤、无烟煤、灰熔点＜1350℃，灰

表2ICI、Lurgi、CasaleIMC工艺技术特点比较

Lurgi法5～10225～250Cu-Zn-Al-V

－1

项目合成压力/MPa合成温度/℃催化剂组成产率/t·（m3·h）进塔气CO含量/%出塔气甲醇含量/%循环气/合成气副产蒸汽/t·（t甲醇）

合成塔形式水循环形式设备尺寸合成开工设备

－1

ICI法5～11.8230～270Cu-Zn-Al0.70－95～65∶11.0～1.5激冷式设备较大要设开工加热炉

CasaleIMC法

5～10220～250Cu-Zn-Al-V0.76－1010～12.52.3～3.5∶1

－2.5板式强制循环设备紧凑不设开工加热炉

剂的研发。近几年，随着催化剂开发成功，研究人员逐渐转向生产工艺技术发展。目前国内外具有代表性的工艺技术主要有鲁奇公司开发的甲醇制丙烯技术、UOP/NORSKHydro开发的甲醇制烯烃技术、中国大连化物所开发的甲醇制烯烃技术以及清华大学的流化床甲醇制丙烯技术。3.1

鲁奇公司开发的甲醇制丙烯(MTP)技术德国Lurgi公司开发的固定床绝热反应器MTP（MethanoltoPropylene）工艺，即甲醇制取丙

［6］

烯的工艺是基于改性ZSM－5催化剂开发的，

0.72－1210～12.92.5～3.5∶12.5～4.0管束式自然循环设备紧凑不设开工加热炉

其工艺流程如图1所示。首先甲醇经过高活性的催化剂脱水转化成二甲醚，热的二甲醚与循环回流的轻质C2～C6物流合并后进入MTP一级、二级和三级反应器中。反应温度450～480℃，反应压力0.13～0.16MPa，在此条件下甲醇转化率高达99%以上。正常情况下3台并联的MTP反应器中有2台反应器内发生转化反应，1台反应

3甲醇制烯烃工艺技术

国外早在20世纪60年代就有甲醇脱水制烯烃方面的研究报道，研究工作最初主要是对催化

2013年第2期许宏，等:煤制烯烃工艺技术分析

55

器内发生再生过程。为了避免反应器中生成焦炭，在反应同时向MTP反应器内注入蒸汽，使焦炭的生成量低于碳产物产率质量分数的0.01%，但每操作600～700h，催化剂需进行烧焦再生，烧焦过程通过氮/氧混合物与焦炭一起燃烧来完成。催化剂寿命周期为2～3a。MTP反应器内的产物经回收副产蒸汽后冷却，再经压缩进入产品分离工序，最终丙烯产率达到65%。由于反应物中C5以上的汽油产品约含45%，故经干燥的物料先通过脱丁烷塔，移除大量C5以上的汽油产品，节省了投资和能耗

［3］

UOP/NORSKHydro两公司开发了流化床

MTO（MethanoltoOlefins）甲醇制烯烃工艺。该工艺是在一个带有流化再生器的流化床反应器内完成的，操作压力0.1～0.3MPa，反应温度400～500℃。反应温度由回收热量的蒸汽发生系统来控制。反应出口物料经回收热量后冷却，在分离器内将冷凝水排除。未凝气体压缩后进入碱洗塔，脱除CO2，之后在干燥器中脱水，最后分别在脱甲烷塔、脱乙烷塔、乙烯分离塔、丙烯分离塔内分离出甲烷、乙烷、丙烷和副产C4等物料后即可得到聚合级乙烯和聚合级丙烯。采用MTO技术以最大产能生产乙烯时，乙烯、丙烯和丁烯的产率分别为46%、30%、9%，其余副产物为15%［6］。

催化剂是MTO工艺技术的关键。MTO工艺使用的催化剂有ZSM－5、改性ZSM－5（使用杂金属原子改性）、MTO－100等。随着催化剂的不断改进，甲醇的转化率及乙烯和丙烯的选择性

。

图1MTP工艺流程示意

产率不断提高。UOP/NORSKHydro采用以磷酸硅铝分子筛SAPO－34为活性组分的MTO－100催化剂

［7］

，它具有适宜的内孔道结构尺寸和固体

1999年7－11月该公司在德国完成了MTP

单床层工艺装置的开发建设。1999年12月至2003年2月在德国完成了三床层工艺装置的开发建设。新装置的研究目的主要是为了优化反应条件，甲醇进料量由0.3kg/h增加到1.2kg/h。2003年9月在德国建设了一套六床层工艺反应装置。该装置对反应器作了较大调整，采用六床层绝热MTP反应器，其中包括DME预反应器、压缩机及碳氢化合物连续循环装置。此阶段的任务是使产率达到最大化，目前此装置已经运行超过3000h，并且仍在运转中。

2005年和2006年该公司在中国签订2套年产47万t丙烯的合同，其中大唐多伦煤基烯烃项目已于2009年11月投料试生产。该项目主产聚丙烯，联产汽油、液化气等多种副产品，其中聚丙烯产量达到46万t/a，汽油达到20万t/a，液化气达到3.6万t/a，项目总投资180亿元。神华宁煤宁东167万t甲醇、50万t聚丙烯项目预计2010年建成。3.2

UOP/NORSKHydro开发的甲醇制烯烃(MTO)技术

酸性强度，能够尽量减少反应初期生成的烯烃发生齐聚反应，以避免生成大分子烃类，从而提高烯烃的选择性

。该工艺还具有以下特点：采用

流化床反应器和再生器，实现稳定连续运转；较

［8］

低的反应压力（0.10～0.30MPa）；不需要添加稀

释介质（因为反应器较小）；可以在较宽的范围内灵活调节乙烯和丙烯的生产比例。3.3

中国大连化物所开发的甲醇制烯烃的DMTO技术

DMTO工艺是一种合成气经二甲醚制低碳烯烃的工艺。该工艺分为两部分：首先合成气在金属—沸石双功能催化剂上高选择性地合成二甲醚；二甲醚经SAPO－34分子筛催化，高效地转化为低碳烯烃。DMTO工艺的催化剂具有酸性催化特征，酸中心强度高，有利于烯烃的形成；而且其孔口小，可有效限制大分子的扩散，提高小

［9］

分子低碳烯烃的选择性。DMTO以甲醚为中间产物，减少了制备过程中水的生成，降低了水对

催化剂稳定性和寿命的影响，降低了生产成［10］

本。该工艺还具有转化率高（400℃时转化率接近100%）、反应压力低（0.1～0.3MPa）、放

56

煤炭加工与综合利用2013年第2期

热量强（400～500℃，－22.4～－22.1kJ/mol甲醇）；反应速度快等特点。在DMTO的基础之上又发展了DMTO－II新工艺，提高了甲醇转化率、乙烯及丙烯的选择性转化率，同时保持了催化剂的优良性能。

2010年8月8日，神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司采用大连化物所的DMTO技术，年产60万t甲醇制取低碳烯烃项目顺利投料试生产。生产出了乙烯、丙烯、C4和产品混合气，成为DMTO技术工业化成熟的标志。3.4

清华大学开发的流化床甲醇制丙烯(FMTP)技术

2008年清华大学成功建成了甲醇制丙烯的新工艺FMTP装置。FMTP以SAPO－34分子筛为催化剂，采用流化床反应器与下行床分区反应器相结合的工艺，反应温度易于控制。原料与催化剂在反应器中逆流接触，反应产物及催化剂在出

表3

项目产品

鲁奇MTP工艺

丙烯，并副产LPG和汽油采用固定床反应器，结构简

反应器特征

单，投资较低，反应器较大；可就地再生；反应温度控制比流化床难

反应器后进入气固快速分离器，有效抑制了二次反应的发生，减少了副产物的产生量，同时增加了低碳烯烃的产量，甲醇转化率为99.9%，丙烯选择性为67.3%。此外，FMTP工艺中分离出的催化剂还可再生利用。

FMTP工艺不同于lurgi公司开发的固定床MTP技术。甲醇流化催化裂解制丙烯技术（FMTP）包括两个主要反应，即甲醇制烯烃反应（MTO）与乙烯、丁烯制丙烯反应（EBTP）。FMTP与类似MTP技术相比，具有移热容易、可连续再生、生成C5及以上组分少、生产流程短、可独立解决丙烯生产不足的优点。此工艺最大的特点是反应生成的乙烯、丁烯及戊烯组分均送回EBTP反应器，在催化剂的作用下继续反应生成丙烯，也可根据需要生产乙烯和丙烯。煤制烯烃工艺技术的比较见表3。

［8］

煤制烯烃工艺技术比较

大连化物所DMTO工艺

清华FMTP工艺丙烯、并副产液化气产品

UOP－MTO工艺

乙烯和丙烯，并副产LPG、乙烯和丙烯，并副产LPG和丁烯、C5及以上产品采用流化床反应器，结构复

汽油

采用流化床反应器、结构复催化剂存在磨损，并需要设置催化剂再生反应器；反应温度控制较固定床容易

采用流化床反应器、结构复催化剂存在磨损，并需要设置催化剂再生反应器；反应温度控制较固定床容易

杂，投资较大；反应有结焦，杂、投资较大；反应有结焦，杂，投资较大；反应有结焦，置催化剂再生反应器；反应温度控制较固定床容易

反应结焦少，催化剂无磨损，催化剂存在磨损，并需要设

3.5

其他工艺进展

2007年11月中国石化上海石化研究院在燕温，同时物料中的一些杂质、催化剂可有效地被分离出来；而且裂解气通过第二急冷塔的进一步降温，可确保裂解气压缩机的正常工作，并减少对压缩机的损耗。使甲醇合成系统与MTO系统共

［13］

用一个甲醇/水分离塔，可以降低生产成本。

山石化成功投产了具有自主知识产权的甲醇制烯

——SMTO技术。SMTO技术采用流化床工艺，烃—

选用新型催化剂SAPO－34。该分子筛催化剂以乙胺和氟化物为复合模板剂，具有合成成本低、分子筛晶粒小且结晶度高的优点；同时克服了甲

［11］

醇制烯烃过程中焦结速率快的问题。SMTO工艺甲醇进料量为100t/d，甲醇单程转化率高达99%，乙烯和丙烯产率达78.24%［12］。

为提高能量的利用、减小煤制烯烃生产成本，还有许多工艺方面需改进。与传统的急冷工艺相比，采用两段急冷工艺不仅能有效利用第二急冷塔底部的水对进入第一段急冷塔内的物料进行降

4结语

甲醇制烯烃（MTO）及甲醇制丙烯（MTP）产业化技术，已在全球发展起来，在我国低碳烯烃技术的开发方面，大连化物所的DMTO已实现工业化生产。但煤制烯烃业对于我国来说既是机遇也是挑战，因为存在投资高、融资有难度、煤炭产地水资源匮乏、地区环境容量有限等限制因素。因此，发展煤制烯烃产业需多方权衡考虑。

煤炭加工与综合利用

No.2，2013

COALPROCESSING＆COMPREHENSIVEUTILIZATION

57

剪切作用对大同水煤浆表观粘度的影响

李

敏

（天地科技股份有限公司，北京100013）

要：试验研究了大同水煤浆表观粘度在不同剪切速率、不同剪切时间下的变化情况，

－1

结果表明，在剪切率100s、剪切时间45min时表观粘度最低，流变特性最好。

摘

关键词：水煤浆；剪切率；剪切时间；表观粘度

8397（2013）02-0057-03中图分类号：TQ536文献标识码：A文章编号：1005-水煤浆是一种煤水混合物，由70%左右的

煤、30%左右的水和1%左右的添加剂混合而成，属于非牛顿流体，在受到剪切作用时，会转变成宾汉流体、假塑性流体、胀塑性流体。水煤浆作为一种燃料，应该具有所需要的流变特性。由于流变性影响到贮存时的稳定性、输送时的流动性、雾化燃烧过程的可雾化性和可燃性等，因此在制浆工程中应尽量避免出现不需要的流型，例如胀塑性流体。笔者试验研究了大同水煤浆在不同剪切率、不同剪切时间下的流变特性，总结出最合适的剪切率和剪切时间，用于指导生产。

02-28收稿日期：2013-作者简介：李

敏（1977—），女，江苏徐州人，2005年毕

业于中国矿业大学（北京）矿物加工工程专业，工学硕士，天地科技股份有限公司工程师。

11.1

试验用煤试验用煤性质

试验选用大同水煤浆厂制浆用煤，煤样的工

业分析指标如表1所示。

由表1可以看出，该煤样灰分较低，硫分未超过1%，挥发分在30%以上，发热量大于28MJ/kg，可磨性指数中等，说明大同煤是良好的制浆用煤，符合制备高浓度水煤浆的要求。1.2煤样制备

本试验要求煤样中小于0.074mm粒级占80%以上。将大同选煤厂精煤破碎到小于13mm后，每次取1kg煤样用小球磨机分别磨2h和19min，得到细粒级和粗粒级产品，然后将两种煤样混合，并通过计算机拟合得出在粗粒和细粒各占50%时，堆积效率最高，煤样的成浆效果最好。

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