我國煤制烯烴產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究

劉凌云，周 明

（1.畢節(jié)市煤炭工業(yè)辦公室，貴州 畢節(jié) 551700；2.畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)環(huán)境監(jiān)察大隊(duì)，貴州 畢節(jié) 551700）

乙烯、丙烯是石油化工重要的基礎(chǔ)原料，其生產(chǎn)原料一直依賴于石油。煤制烯烴即煤基甲醇制烯烴，是指以煤為原料合成甲醇后再通過甲醇制取乙烯、丙烯等烯烴的技術(shù)[1]。煤制烯烴（含甲醇制烯烴及煤制烯烴）主要包括兩種工藝路線即MTO和CTO。為了緩解對(duì)石油資源的依賴，利用“煤”代“油”生產(chǎn)低碳烯烴，將是實(shí)現(xiàn)中國以“煤代油”能源戰(zhàn)略，保證國家能源安全的重要途徑之一。

1 國內(nèi)煤制烯烴產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著電子商務(wù)和快遞業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，人均包裝和耐用品滲透率方面的提升將繼續(xù)促進(jìn)聚烯烴消費(fèi)增長，進(jìn)而支撐了乙烯消費(fèi)需求增加。2012年，我國乙烯產(chǎn)量1 480.9萬t，表觀消費(fèi)量1 450.1萬t，到2017年，我國乙烯產(chǎn)量達(dá)到1 821.8萬t，表觀消費(fèi)量達(dá)到2 036.9萬t/年。2012～2017年產(chǎn)量和表觀消費(fèi)量年均復(fù)合增長率分別為4.24%和4.30%。即使如此，作為人口大國，乙烯進(jìn)口依存度依然高，2012年，我國乙烯進(jìn)口量120.5萬t，2017年，乙烯進(jìn)口量215.7萬t，進(jìn)口規(guī)模總體擴(kuò)大（見圖1）。對(duì)于丙烯，2016～2017年，國內(nèi)丙烯產(chǎn)能增速放緩，2017年，我國丙烯進(jìn)口量309.88萬t，較2016年進(jìn)口量增長6.75%，因此，國內(nèi)對(duì)于進(jìn)口丙烯的需求增加。截至2017年年底，國內(nèi)已投產(chǎn)和試車成功的煤（甲醇）制烯烴裝置共28套，總計(jì)產(chǎn)能達(dá)到1 205萬t/年。其中，818萬t/年煤（甲醇）制烯烴產(chǎn)能集中在中國西部地區(qū)，其中最典型的4個(gè)項(xiàng)目分別為神華包頭煤化工有限公司、內(nèi)蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司、神華榆林能源化工有限公司、中煤陜西榆林能源化工有限公司。

2 煤制烯烴相關(guān)技術(shù)分析

烯烴生產(chǎn)方式主要有石油裂解制烯烴法、煤制烯烴法（CTO/MTO），石油裂解制烯烴是以生產(chǎn)乙烯為主，同時(shí)聯(lián)產(chǎn)丙烯和碳四餾分，經(jīng)二甲基甲酰胺（DMF），或乙腈法抽提可得到丁二烯。CTO過程中，MTO是關(guān)鍵（見圖2）：煤經(jīng)甲醇制烯烴工藝主要由煤氣化制合成氣、合成氣制取甲醇、甲醇制烯烴3項(xiàng)技術(shù)組成[2]。煤經(jīng)氣化過程生成CO和H2（合成氣），然后合成甲醇，再借助類似催化裂化裝置的流化床反應(yīng)形式，生產(chǎn)低碳烯烴（乙烯和丙烯）。CTO/MTO在技術(shù)上較傳統(tǒng)的石油裂解制烯烴法有較大的優(yōu)點(diǎn)：一是反應(yīng)溫度低，只需400 ℃（石油裂解制烯烴法反應(yīng)溫度為850 ℃），二是石油裂解制烯烴法產(chǎn)生輕組分較多，需要采用深冷工藝分離，CTO/MTO法產(chǎn)生的氫氣、甲烷等輕組分較少，不需要采用深冷工藝分離，且不產(chǎn)生含硫氣體，容易分離[3]。國外的甲醇制乙烯技術(shù)主要有UOP公司MTO+OCP技術(shù)、Lurgi公司MTP技術(shù)，國內(nèi)的有大連化物所DMTO技術(shù)、中石化SMTO技術(shù)和清華大學(xué)的FMTP技術(shù)。

圖1 2012～2017年國內(nèi)乙烯產(chǎn)量、表觀消費(fèi)量及進(jìn)口量占表觀消費(fèi)量的比例

3 煤制烯烴市場經(jīng)濟(jì)分析

烯烴的生產(chǎn)成本與原油價(jià)格、煤炭價(jià)格存在聯(lián)動(dòng)關(guān)系，如原油50美元/桶，石腦油裂解至烯烴綜合成本為5 565元/t，原油價(jià)格每增加10美元/桶，噸烯烴綜合成本月增加955元；原煤價(jià)格為208元/t，煤制烯烴綜合成本為6 031.8元/t，煤炭價(jià)格每提高100元，噸烯烴綜合成本月增加920元[3]。在2018年上半年，原油價(jià)格首次突破了70美元/t，石腦油裂解至烯烴綜合成本為7 475元/t，而原煤價(jià)格在210元/t左右，煤制烯烴綜合成本為6 179元/t，可以看出，煤制烯烴具有和石腦油裂解制烯烴相當(dāng)?shù)某杀靖偁幜Α?/p>

通過對(duì)西北四大煤制烯烴煤化工企業(yè)（神華包頭煤化工有限公司、內(nèi)蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司、神華榆林能源化工有限公司、中煤陜西榆林能源化工有限公司）的調(diào)研顯示，開工率都比較高，利潤也較好，其中采購煤炭經(jīng)過甲醇制烯烴的企業(yè)利潤更好些，大約能達(dá)到1 500～2 000元/t。其中，陜西延長中煤榆林能化公司煤制烯烴項(xiàng)目2017年利潤13億元，平穩(wěn)運(yùn)行突破500天。但需要注意的是，煤制烯烴的二氧化碳排放高達(dá)13t/t烯烴，能源轉(zhuǎn)化率僅32%，而傳統(tǒng)石腦油裂解制烯烴二氧化碳排放為2.6 t/t烯烴，能源轉(zhuǎn)化率達(dá)65%。一旦碳稅開征，將給煤制烯烴項(xiàng)目造成極高的成本[4]。

圖2 煤制烯烴工藝流程

4 煤制烯烴的發(fā)展趨勢

4.1 利潤空間逐步增大

煤制烯烴的主要成本主要包括原材料煤炭、助劑、設(shè)備折舊和人工等，其中原材料占成本的比例為20%～22%，主要受到煤炭價(jià)格變動(dòng)的影響，國內(nèi)煤（甲醇）制烯烴具備盈利性，主要受益油價(jià)的上漲，如果油價(jià)保持40～50美元/桶，油制烯烴對(duì)于煤制烯烴項(xiàng)目的利潤沖擊較大。近年來，隨著油價(jià)回升到60～65美元/桶以上，煤制烯烴較油制烯烴具有更可觀的利潤。

4.2 國內(nèi)供應(yīng)缺口大

2018年，國內(nèi)乙烯和丙烯的缺口分別達(dá)42%和18.2%，這意味著傳統(tǒng)靠油制烯烴的途徑難以持續(xù)，煤制烯烴是最為合適的補(bǔ)給方式。根據(jù)石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院《我國烯烴產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀及“十三五”展望》所述，預(yù)計(jì)2020年，我國乙烯（丙烯）產(chǎn)量3 040（3 350）萬t，當(dāng)需求量為4 800（3 700）萬t。未來，我國烯烴供需仍有缺口，再加上受廢塑料進(jìn)口令等利好消息的推動(dòng)，國內(nèi)烯烴下游聚烯烴產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好，由于煤制烯烴產(chǎn)量收率較高，受原材料限制少等優(yōu)點(diǎn)，2017年多部煤化工規(guī)劃及方案的出爐，也反映了我國煤制烯烴產(chǎn)業(yè)向好發(fā)展。

4.3 工藝技術(shù)不斷成熟

在資源和環(huán)保的雙重約束下，目前應(yīng)更注重關(guān)鍵技術(shù)的突破。煤制烯烴技術(shù)中，煤制甲醇生產(chǎn)工藝技術(shù)以及成熟，主要采用的是大甲醇技術(shù)，即甲醇合成裝置的規(guī)模化、大型化。甲醇制烯烴技術(shù)是煤制烯烴的核心技術(shù)，國內(nèi)主要是大連化物所DMTO技術(shù)、中石化SMTO技術(shù)和清華大學(xué)的FMTP技術(shù)。前兩項(xiàng)技術(shù)已成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，大連化物所DMTO技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，投產(chǎn)產(chǎn)能和在建產(chǎn)能最大。除此之外，運(yùn)用智能化、信息化手段經(jīng)營管理水平不斷提高，減少運(yùn)維環(huán)節(jié)中的浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本。

4.4 產(chǎn)能產(chǎn)量不斷增長

根據(jù)目前發(fā)展情況來看，未來5～10年的烯烴產(chǎn)能增長率為5%，當(dāng)量消費(fèi)量增長率3.4%，據(jù)預(yù)測，2017～2021年年底，國內(nèi)新增1 300萬t的煤制烯烴（含甲醇制烯烴）產(chǎn)能，總投資4 000億元。屆時(shí)，國內(nèi)煤（甲醇）制烯烴總產(chǎn)能將達(dá)到2 500萬t/年，其中，約1 500萬t/年產(chǎn)能集中在西部地區(qū)。