甲醇制丙烯(MTP)工藝進展及其經(jīng)濟性分析

蔡寶山

國家能源集團寧夏煤業(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石油進行熱裂解或者催化裂解。我國煤炭資源豐富，石油資源匱乏，且隨著發(fā)展，對石油的需求量日益增加，尤其是近幾年來我國對外進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的能源戰(zhàn)略的安全。利用煤基甲醇制丙烯，這對緩解石油資源緊缺，實現(xiàn)煤炭的高效利用，對我國具有重要的經(jīng)濟和戰(zhàn)略意義。

1 甲醇制丙烯工藝進展

1.1 德國Lurgi公司的MTP技術 MTP技術最早由德國Lurgi公司在20世紀90年代開發(fā)成功，這項技術反應器為固定床反應器，催化劑類型為ZSM-5，優(yōu)勢是高丙烯產(chǎn)率，固定床反應器、可以得到當時最大的丙烯收率等。反應器出來的產(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)化為碳氫化合物產(chǎn)品，最后生產(chǎn)出符合規(guī)格的丙烯、乙烯、汽油等。

1.2 國內(nèi)的FMTP技術 FMTP技術就是指流化床甲醇制丙烯工業(yè)技術，這項技術是由中化集團、清華大學和安徽淮化集團聯(lián)合攻關，2009年12月3日，該技術取得重大突破。這一技術在中國擁有完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)，并且已通過中國石油和化工協(xié)會的認定。FMTP通過工業(yè)試驗裝置的運行，工藝參數(shù)優(yōu)化和工藝設備的可靠性考核，最終使該萬噸級的工業(yè)試驗裝置技術和環(huán)境保護各項指標達到國內(nèi)外先進水平，這項技術也為下一步研究百萬噸級工業(yè)化裝置建設提供技術支持。

1.3 大連化物所DMTP工藝 大連化物所是國內(nèi)最早研究甲醇制烯烴技術(MTO)工藝的機構(gòu)，并且在MTO技術中擁有許多的專利和實驗成果。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，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和指標已經(jīng)達到國內(nèi)外的先進水平。2017年5月這項科技成果通過了成果鑒定，DMTP技術不僅可以用于DMTO工業(yè)裝置的改造和技術升級換代，還可以用于增產(chǎn)擴能和降低能耗，相比FMTP技術而言，丙烯的生產(chǎn)率提升了5%。這項技術促進了煤化工發(fā)展，減少了對原油資源的使用，符合國家能源安全戰(zhàn)略。

2 甲醇制丙烯的經(jīng)濟化分析

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，國內(nèi)外都制約著甲醇的產(chǎn)能；2020受疫情影響，我國甲醇生產(chǎn)2月產(chǎn)量大幅減少，不到500萬噸，但隨著國內(nèi)復產(chǎn)復工加快，甲醇生產(chǎn)趨于平穩(wěn)，1-8月產(chǎn)量達4414.48萬噸，比上年同期實現(xiàn)了小幅增長。而隨著疫情在全球蔓延，國際甲醇的價格大幅度下降，甲醇進口增長比較迅速，但由于甲醇下游需求不多，致使甲醇庫存屢創(chuàng)新高。國內(nèi)外的雙重壓力迫使國內(nèi)甲醇必須找到新的出路，加上當前國際石油價格的不斷飆升的背景下，丙烯的需求量持續(xù)增長。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)濟性分析 現(xiàn)在受到疫情沖擊，國際原油價格一路攀升，相關專家預計到2021年一月中旬，原油價格已達到56.42美元/桶，通過對目前煤基甲醇制丙烯技術進行經(jīng)濟性分析，在目前的煤炭價格下，煤炭大規(guī)模供應，煤制烯烴的產(chǎn)品始終是可盈利的。魯奇公司對MTP裝置進行了技術經(jīng)濟評估，如果以總投資1.85億美元計，丙烯價格以當前的380美元/t以及甲醇價格90美元/t時，所獲得的收益將會以每年15.6%的增速增長。總結(jié)近幾年化工產(chǎn)品的市場行情可以得出甲醇和丙烯產(chǎn)品之間存在巨大的經(jīng)濟落差，甚至超過了甲醇自身價值的三到四倍，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)在我國得到大規(guī)模工業(yè)推廣，但從現(xiàn)場實際生產(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?，相同負荷條件下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，如果不進行科學生產(chǎn)，將會對環(huán)境造成較大的污染。

綜上所述，為了提高MTP工藝的競爭性，急需對MTP工藝進行技術創(chuàng)新，提高主產(chǎn)品產(chǎn)量、降低裝置能耗、提升裝置的經(jīng)濟效益。

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

4 結(jié)論

目前我國的丙烯產(chǎn)量依然有較大的缺口，國內(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的是商品的競爭日趨激烈，石油價格的變化也會抑制著甲醇制丙烯的盈利空間，且環(huán)境問題日益加重。所以當前的重點是加大科技研發(fā)投入，對MTP工藝在催化劑方面、副產(chǎn)品利用方面、工藝等方面進行優(yōu)化提升，實現(xiàn)產(chǎn)品的高附加值利用，同時向環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變。