甲醇制烯烴：讓煤代油

劉中民

烯烴，這個(gè)名詞對(duì)于尋常百姓可能有些陌生，但如果通俗地說，塑料（在某種意義上）就是烯烴。傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的烯烴主要來自于石油資源。我國(guó)“少油”，但煤炭資源相對(duì)豐富，如果能用“煤”代替“石油”來生產(chǎn)“烯烴”，將大大緩解我國(guó)石油短缺的危機(jī)。本文所說的“甲醇制烯烴技術(shù)”正是解決這一重大問題的關(guān)鍵所在。

三十年不言棄? 攻克關(guān)鍵核心技術(shù)

“甲醇制烯烴”是實(shí)現(xiàn)煤制烯烴的關(guān)鍵核心技術(shù)，也是世界范圍內(nèi)具有挑戰(zhàn)性的課題。從甲醇出發(fā)選擇性生產(chǎn)烯烴這一反應(yīng)涉及固體酸催化原理，是利用分子篩的酸催化作用引導(dǎo)甲醇轉(zhuǎn)化生成的重要反應(yīng)中間體，進(jìn)一步通過分子篩微觀孔道和籠狀結(jié)構(gòu)的調(diào)控實(shí)現(xiàn)低碳烯烴-乙烯和丙烯的選擇性生成。因此甲醇制烯烴這一過程的開發(fā)必須解決與反應(yīng)原理、催化劑、反應(yīng)工藝相關(guān)的一系列科學(xué)和技術(shù)難題才能取得技術(shù)突破。

大連化物所從20世紀(jì)80年代開始，圍繞甲醇制烯烴催化劑和工藝技術(shù)進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)30多年的創(chuàng)新研發(fā)工作，最終形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的甲醇制烯烴技術(shù)（DMTO）。然而，這一路走來并非易事。

1995年，我們研究團(tuán)隊(duì)完成了“合成氣經(jīng)由二甲醚制取烯烴工藝”技術(shù)年產(chǎn)60噸烯烴的中試試驗(yàn)。但始料未及的是，國(guó)際油價(jià)大幅下跌，煤制烯烴技術(shù)沒有經(jīng)濟(jì)賬可算，我們的技術(shù)方案甚至成了部分被訪企業(yè)的“笑話”。2004年，隨著國(guó)際油價(jià)的回暖，我們迎來了生機(jī)。陜西省向我們拋來了“橄欖枝”。總投資8610萬元、年處理甲醇能力1.67萬噸的試驗(yàn)裝置在陜西省華縣開工建設(shè)。2006年5月，世界首次萬噸級(jí)甲醇制烯烴（工藝名：DMTO）工業(yè)化試驗(yàn)宣告成功，甲醇轉(zhuǎn)化率可達(dá)到75噸/天，而當(dāng)時(shí)國(guó)外類似的裝置達(dá)不到1噸/天。2006年12月，神華集團(tuán)放棄了最初選定的國(guó)外未經(jīng)工業(yè)性試驗(yàn)驗(yàn)證的甲醇制烯烴技術(shù)，而是選用了我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DMTO技術(shù)。每年180萬噸甲醇生產(chǎn)60萬噸烯烴，如此規(guī)模的DMTO工業(yè)裝置投料試車一次成功，是世界上首套大型甲醇制烯烴工業(yè)裝置，標(biāo)志著我國(guó)率先實(shí)現(xiàn)了甲醇制烯烴的核心技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用零的突破。

我們并沒有停下腳步，而是繼續(xù)進(jìn)行甲醇制烯烴第二代技術(shù)（DMTO-II）的研發(fā)。2010年5月，我們與合作企業(yè)完成工業(yè)性試驗(yàn)，烯烴產(chǎn)率比一代技術(shù)提高10%以上，熱量利用更加合理，大幅度降低了烯烴生產(chǎn)的原料成本，該技術(shù)被評(píng)為2010年中國(guó)十大科技進(jìn)展。

技術(shù)開花結(jié)果? 未來前瞻布局

截至2015年年底，DMTO系列技術(shù)許可合同額近20億，對(duì)應(yīng)烯烴產(chǎn)能1126萬噸/年。目前，該項(xiàng)目新增產(chǎn)值約500億元/年，利稅超過100億元。

DMTO技術(shù)在取得顯著經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還在積極地進(jìn)行商業(yè)化推廣，堅(jiān)持以國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展規(guī)劃為指導(dǎo)，有所布局，有序推廣，穩(wěn)步發(fā)展。目前已經(jīng)技術(shù)許可的20套工業(yè)裝置，部分布局在內(nèi)蒙古、青海、陜西、寧夏等條件適合的西部煤炭主產(chǎn)區(qū)，以煤基甲醇作為原料生產(chǎn)烯烴;部分布局在東南沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，開創(chuàng)了一條以外購(gòu)甲醇為原料生產(chǎn)低碳烯烴的新路線。

與煤制烯烴的思路相類似，DMTO技術(shù)在海外也可以用于天然氣（頁(yè)巖氣）制烯烴。隨著北美頁(yè)巖氣的開發(fā)，天然氣價(jià)格走低，為DMTO技術(shù)在海外市場(chǎng)應(yīng)用提供了發(fā)展機(jī)遇。例如，美國(guó)正掀起甲醇生產(chǎn)的熱潮，可以穩(wěn)定為我國(guó)提供廉價(jià)甲醇原料。另外，伊朗地區(qū)富含天然氣資源，且價(jià)格低廉，甲醇生產(chǎn)成本低，是DMTO技術(shù)重要的潛在市場(chǎng)。此外，還有多家海外客戶已與我們達(dá)成合作意向。

DMTO技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的成功推廣，為我國(guó)的新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展探索了一條獨(dú)具特色的發(fā)展道路。隨著后續(xù)生產(chǎn)裝置的相繼投產(chǎn)，這一技術(shù)必將為我國(guó)的能源安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更加強(qiáng)有力的保障，推動(dòng)形成我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)和石油化工產(chǎn)業(yè)健康協(xié)調(diào)發(fā)展的良好局面。