項目背景:煤經甲醇制烯烴是我國發展現代煤化學工業、實現國家石油替代戰略的重要途徑。中科院大連化學物理研究所多年來不斷研發甲醇制烯烴技術,並積極推動其產業化,相關研究被列為國家重點科技攻關課題。8月8日,世界首套甲醇制烯烴工業裝置在包頭投料試車一次成功;10月26日,新一代甲醇製取低碳烯烴工業化技術許可合同籤訂,67萬噸/年煤制烯烴項目啟動,這些成果奠定了我國在世界煤基烯烴工業化產業中的領先地位,對於保障國家能源安全具有重要意義。
貧油、少氣、富煤是我國資源稟賦的特點,如何利用這一特點實現能源的多元化綜合利用?甲醇制烯烴成為「以煤代油」,實現煤炭資源高效、就近、清潔、高附加值轉化的一條有效途徑。
甲醇製取低碳烯烴包括主產混合烯烴(MTO)技術和主產丙烯(MTP)技術,是煤基烯烴技術路線的關鍵所在。20多年來,隨著石油價格的多次波動,國際上僅有美國、德國的兩三家企業還在堅持研究,國內則以中國科學院大連化學物理研究所的甲醇制烯烴(DMTO)技術為代表,研發成果一直居於世界前列。
中科院大連化物所副所長、DMTO課題首席科學家劉中民研究員介紹,多年來,大連化物所不斷研發新一代甲醇制烯烴技術,在煤制烯烴領域走出了一條獨具特色的新路子。通過與企業合作,大連化物所研發的DMTO技術於2006年完成了萬噸級工業性試驗,並於2010年開始百萬噸級工業化生產。
2007年9月,大連化物所、新興能源科技有限公司、中石化洛陽石化工程公司與中國神華集團在北京舉行了60萬噸/年甲醇製取低碳烯烴(DMTO)技術許可合同籤訂儀式,這也是世界首套煤制烯烴技術許可合同。
今年8月8日,採用我國自主智慧財產權DMTO技術的世界首套甲醇制烯烴工業裝置(年產60萬噸烯烴)在包頭投料試車一次成功,一周內已經生產出合格的聚烯烴產品,甲醇轉化率和烯烴選擇性達到或超過設計指標。至今,神華包頭項目裝置一直運行良好,安全可靠,性能穩定。該項目的成功示範,標誌著我國具有自主智慧財產權的煤制烯烴技術的商業化實踐取得了成功,從而奠定了我國在世界煤基烯烴工業化產業中的國際領先地位。
甲醇制烯烴技術的國家需求和市場前景如何?劉中民分析,乙烯、丙烯都是極其重要的化工原料,目前主要依賴於石化路線生產,但我國石油資源短缺,石油進口依存度逐年增加,在一定程度上限制了以石化路線生產乙烯和丙烯產品的發展,並對我國能源發展戰略構成了威脅。據有關部門預測,2010年,我國乙烯當量需求量約2484萬噸,產量約784萬噸,供需缺口約700萬噸;丙烯當量需求量約1905萬噸,產量約1315萬噸,供需缺口約590萬噸。由此可見,乙烯和丙烯的市場前景非常廣闊,而石油價格的不斷攀升限制了石化路線生產低碳烯烴的發展,甲醇制烯烴技術以我國相對富裕的煤炭資源作為原料,其優勢就更加明顯。
今年5月,大連化物所與陝西煤業化工集團、中石化洛陽石化工程公司聯合,又開發出了新一代甲醇制烯烴技術(DMTO—II),並完成了工業性試驗,進一步提升了甲醇制烯烴過程的經濟性,也使我國的DMTO技術在國際上持續保持領先地位。DMTO—II技術相比DMTO技術,熱量利用更合理,烯烴收率更高,每噸烯烴甲醇消耗降低10%以上,大幅度降低了烯烴生產的原料成本。
10月26日,首份DMTO—II工業化示範項目技術許可合同籤訂,新一代甲醇制烯烴技術在走向工業化道路上邁出了關鍵一步。陝西蒲城清潔能源化工有限公司180萬噸/年煤制甲醇、67萬噸/年甲醇制烯烴及配套項目,由陝西煤業化工集團、中國三峽集團總公司共同出資178.65億元建設。項目包括煤制甲醇、甲醇制烯烴、聚丙烯、聚乙烯、動力、供排水等10個單元,將採用8.6兆帕壓力等級水煤漿氣化技術、先進空冷與甲醇合成技術,以及新一代甲醇制烯烴工業化技術等數項世界先進技術工藝,整個裝置具有技術先進、綜合能耗低、資源利用充分、環境優良等特點。建成後,每年可轉化煤炭350萬噸,實現銷售收入63億元。
中科院副院長李靜海認為,新一代甲醇制烯烴工業化技術的開發,是科研院所與企業合作模式的一次探索,是我國新型煤化工領域關鍵技術的重大突破,開闢了替代石油生產烯烴技術的新路線,對緩解我國石油資源緊缺局面、維護國家能源戰略安全、促進新型煤化工產業健康發展具有重大的現實意義。
目前,中科院大連化物所與企業的合作關係不斷深化,已經形成各方聯合的新局面:甲醇制烯烴國家工程實驗室源源不斷地提供可供放大的實驗室中試成果,合作企業提供資金和場地進行工業性試驗,以核心技術和催化劑工廠的實體做支撐,新興能源科技有限公司進行專業技術銷售和服務,以期大力推動甲醇制烯烴技術的產業化進程,使科學技術真正為國家經濟建設出力,造福大眾。
劉中民是中科院大連化物所副所長。長期從事固體酸鹼材料合成與應用研究,作為技術負責人完成了世界上首次甲醇制烯烴工業性試驗。曾獲中國科學院科技進步特等獎、國家「八五」重大科技成果獎、「973」計劃先進個人等獎勵。
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