甲醇制丙烯(MTP)工藝進(jìn)展及其經(jīng)濟(jì)性分析

蔡寶山

國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司烯烴一分公司 寧夏 銀川 750411

丙烯是三大合成材料的基本原料之一，在我們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮中重要的作用，目前生成丙烯的方式主要是對(duì)石油進(jìn)行熱裂解或者催化裂解。我國(guó)煤炭資源豐富，石油資源匱乏，且隨著發(fā)展，對(duì)石油的需求量日益增加，尤其是近幾年來我國(guó)對(duì)外進(jìn)口的石油占比一直維持在50%以上，所以過度依賴石油來生產(chǎn)丙烯等化工原料不利于我國(guó)的能源戰(zhàn)略的安全。利用煤基甲醇制丙烯，這對(duì)緩解石油資源緊缺，實(shí)現(xiàn)煤炭的高效利用，對(duì)我國(guó)具有重要的經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略意義。

1 甲醇制丙烯工藝進(jìn)展

1.1 德國(guó)Lurgi公司的MTP技術(shù) MTP技術(shù)最早由德國(guó)Lurgi公司在20世紀(jì)90年代開發(fā)成功，這項(xiàng)技術(shù)反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，催化劑類型為ZSM-5，優(yōu)勢(shì)是高丙烯產(chǎn)率，固定床反應(yīng)器、可以得到當(dāng)時(shí)最大的丙烯收率等。反應(yīng)器出來的產(chǎn)品混合物經(jīng)過一系列的操作，使超過99.9%的甲醇、二甲醚(DME)被轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔锂a(chǎn)品，最后生產(chǎn)出符合規(guī)格的丙烯、乙烯、汽油等。

1.2 國(guó)內(nèi)的FMTP技術(shù) FMTP技術(shù)就是指流化床甲醇制丙烯工業(yè)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)是由中化集團(tuán)、清華大學(xué)和安徽淮化集團(tuán)聯(lián)合攻關(guān)，2009年12月3日，該技術(shù)取得重大突破。這一技術(shù)在中國(guó)擁有完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并且已通過中國(guó)石油和化工協(xié)會(huì)的認(rèn)定。FMTP通過工業(yè)試驗(yàn)裝置的運(yùn)行，工藝參數(shù)優(yōu)化和工藝設(shè)備的可靠性考核，最終使該萬噸級(jí)的工業(yè)試驗(yàn)裝置技術(shù)和環(huán)境保護(hù)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平，這項(xiàng)技術(shù)也為下一步研究百萬噸級(jí)工業(yè)化裝置建設(shè)提供技術(shù)支持。

1.3 大連化物所DMTP工藝 大連化物所是國(guó)內(nèi)最早研究甲醇制烯烴技術(shù)(MTO)工藝的機(jī)構(gòu)，并且在MTO技術(shù)中擁有許多的專利和實(shí)驗(yàn)成果。后來為了利用煤資源合成甲醇，然后制作成丙烯，研究所開發(fā)了甲醇制丙烯流化床工藝DMTP技術(shù)，催化劑為研究所研制的DMTP專用催化劑，該催化劑的工藝技術(shù)和指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)水平。2017年5月這項(xiàng)科技成果通過了成果鑒定，DMTP技術(shù)不僅可以用于DMTO工業(yè)裝置的改造和技術(shù)升級(jí)換代，還可以用于增產(chǎn)擴(kuò)能和降低能耗，相比FMTP技術(shù)而言，丙烯的生產(chǎn)率提升了5%。這項(xiàng)技術(shù)促進(jìn)了煤化工發(fā)展，減少了對(duì)原油資源的使用，符合國(guó)家能源安全戰(zhàn)略。

2 甲醇制丙烯的經(jīng)濟(jì)化分析

2.1 甲醇的產(chǎn)能及丙烯的需求 根據(jù)公開資料，2019年前三季度3683萬噸，甲醇供給大于需求，國(guó)內(nèi)外都制約著甲醇的產(chǎn)能；2020受疫情影響，我國(guó)甲醇生產(chǎn)2月產(chǎn)量大幅減少，不到500萬噸，但隨著國(guó)內(nèi)復(fù)產(chǎn)復(fù)工加快，甲醇生產(chǎn)趨于平穩(wěn)，1-8月產(chǎn)量達(dá)4414.48萬噸，比上年同期實(shí)現(xiàn)了小幅增長(zhǎng)。而隨著疫情在全球蔓延，國(guó)際甲醇的價(jià)格大幅度下降，甲醇進(jìn)口增長(zhǎng)比較迅速，但由于甲醇下游需求不多，致使甲醇庫(kù)存屢創(chuàng)新高。國(guó)內(nèi)外的雙重壓力迫使國(guó)內(nèi)甲醇必須找到新的出路，加上當(dāng)前國(guó)際石油價(jià)格的不斷飆升的背景下，丙烯的需求量持續(xù)增長(zhǎng)。所以利用甲醇制作丙烯既能夠增加丙烯的產(chǎn)量，又能夠?qū)⑦^剩的甲醇利用起來，因此將甲醇轉(zhuǎn)化為丙烯是的前景非常光明。

2.2 甲醇制丙烯的經(jīng)濟(jì)性分析 現(xiàn)在受到疫情沖擊，國(guó)際原油價(jià)格一路攀升，相關(guān)專家預(yù)計(jì)到2021年一月中旬，原油價(jià)格已達(dá)到56.42美元/桶，通過對(duì)目前煤基甲醇制丙烯技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，在目前的煤炭?jī)r(jià)格下，煤炭大規(guī)模供應(yīng)，煤制烯烴的產(chǎn)品始終是可盈利的。魯奇公司對(duì)MTP裝置進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估，如果以總投資1.85億美元計(jì)，丙烯價(jià)格以當(dāng)前的380美元/t以及甲醇價(jià)格90美元/t時(shí)，所獲得的收益將會(huì)以每年15.6%的增速增長(zhǎng)?？偨Y(jié)近幾年化工產(chǎn)品的市場(chǎng)行情可以得出甲醇和丙烯產(chǎn)品之間存在巨大的經(jīng)濟(jì)落差，甚至超過了甲醇自身價(jià)值的三到四倍，由此可見利用甲醇制作成丙烯具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 目前MTP還存在的問題及優(yōu)化方向

3.1 存在的問題 雖然MTP工藝逐漸成熟完善，已經(jīng)在我國(guó)得到大規(guī)模工業(yè)推廣，但從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)來看依然存在很多短板:

(1)MTP工藝使用的原料為純度99%以上的精甲醇，MTO工藝使用的原料為95%以上的粗甲醇，MTP工藝較MTO工藝的原料甲醇成本高；

(2)某廠MTP工藝主產(chǎn)品的平均收率在27.20%，副產(chǎn)品的平均收率在15.6%；MTO工藝主產(chǎn)品的平均收率在30.8%，副產(chǎn)品的平均收率在6.5%?？梢姡嗤?fù)荷條件下MTP工藝的主產(chǎn)品較MTO工藝少，副產(chǎn)品較MTO工藝多；

(3)MTP工藝噸產(chǎn)品的能耗大約是MTO工藝的3倍；

(4)自2019年以來，MTP裝置的副產(chǎn)品汽油開始征收燃油稅，單套MTP裝置每年增加稅費(fèi)約5億元。

(5)環(huán)境污染問題，由于原材料甲醇是通過煤炭合成的，如果不進(jìn)行科學(xué)生產(chǎn)，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大的污染。

綜上所述，為了提高M(jìn)TP工藝的競(jìng)爭(zhēng)性，急需對(duì)MTP工藝進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，提高主產(chǎn)品產(chǎn)量、降低裝置能耗、提升裝置的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新的方向 根據(jù)交流考察，認(rèn)為可在MTP催化劑、副產(chǎn)品的利用及MTP工藝改造等方面進(jìn)行優(yōu)化，早日完全擁有具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤制甲醇、甲醇制丙烯全流程一體化成套的技術(shù)，充分發(fā)揮煤化工自身優(yōu)勢(shì)，加快技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，來推動(dòng)我國(guó)化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。同時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、技術(shù)裝備水平等實(shí)際條件，統(tǒng)籌規(guī)劃，以達(dá)到減少污染物排放的效果。

4 結(jié)論

目前我國(guó)的丙烯產(chǎn)量依然有較大的缺口，國(guó)內(nèi)甲醇制丙烯產(chǎn)業(yè)正在飛速的發(fā)展，然而必須要冷靜面對(duì)的是商品的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，石油價(jià)格的變化也會(huì)抑制著甲醇制丙烯的盈利空間，且環(huán)境問題日益加重。所以當(dāng)前的重點(diǎn)是加大科技研發(fā)投入，對(duì)MTP工藝在催化劑方面、副產(chǎn)品利用方面、工藝等方面進(jìn)行優(yōu)化提升，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高附加值利用，同時(shí)向環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變。