煤制烯烴

煤制烯烴即煤基甲醇制烯烴，是指以煤為原料合成甲醇後再通過甲醇製取乙烯、丙烯等烯烴的技術。

中國石油和化學工業協會預計，“十二五”和“十三五”期間中國乙烯產能的增速將分別達到 4.9% 和 5.6%，儘管如此，乙烯仍然無法滿足下游市場的需求，2010 年和 2020 年的自給率只有 56.4%和 62.1%。 以“煤”代“油”生產低碳烯烴，是實現中國以“煤代油”能源戰略，保證國家能源安全的重要途徑之一。

由煤炭信息研究院和奧地利國際諮詢中心共同進行的一項研究表明，在參考情形下，到 2015 年和 2020 年，包括煤制甲醇﹑煤制二甲醚﹑煤制烯烴和煤制油在內的我國煤代油產業產品將分別替代 3779 萬噸和 8352 萬噸的原油消費，佔同期國內石油生產量的 15.96% 和 29.35%。而在低增長情形和高增長情形下，到 2020 年，我國煤代油產業可以替代 4656 萬噸和 1.3675 億噸原油，佔同期國內石油產量的 18.81% 和 40.49%。屆時，煤代油產業將對我國石油消費形成有效的替代，發展煤代油產業成為我國必然的戰略選擇。

煤代油是指通過發展清潔煤技術實現對石油的有效替代，煤制甲醇可與汽油按一定比例摻燒，煤制二甲醚可與液化石油氣(LPG)和柴油摻燒，煤制烯烴替代石油裂解制得的低碳烯烴，煤制油則直接生產柴油、汽油、石腦油等油品和石油化工產品。

我國己投入工業化示範的煤制油項目有 5 個，產能達 160 萬噸。根據煤制油項目進展情況和幾個煤制油企業規劃，到 2015 年煤制油產能可達 1200 萬噸，2020 年可達 3300 萬噸的規模。

煤制烯烴包括煤氣化、合成氣淨化、甲醇合成及甲醇制烯烴四項核心技術。主要分為煤制甲醇、甲醇制烯烴這兩個過程。而其中煤制甲醇的過程佔了煤氣化、合成氣淨化、甲醇合成這三項核心技術。

煤制烯烴首先要把煤製成甲醇，煤制甲醇技術也就是煤制烯烴技術上的核心。而煤制甲醇的過程主要有4個步驟：首先將煤氣化製成合成氣；接着將合成氣變換；然後將轉換後的合成氣淨化；最後將淨化合成氣製成粗甲醇並精餾，最終產出合格的甲醇。

(a) 主要問題

就整個煤制烯烴行業自身所面臨的經濟性問題來講主要有：投資大，融資難度大。原材料及能耗大，水耗高。

(b) 問題核心

煤制甲醇作為煤制烯烴的主要環節以及技術核心，主要面對的也是這 2 個難題。總結下來就是：1、縮小前期投資規模。2、節能降耗。同時在整個煤制甲醇流程的所有單元中能耗最高的是甲醇精餾單元，甲醇精餾技術的革新對於縮小投資規模、降低全廠能耗有至關重要的作用，也是煤制甲醇節能降耗的技術核心。

煤制甲醇工藝成套節能降耗技術

針對縮小前期投資規模及節能降耗的問題，目前國內已有的煤氣化工業示範裝置主要有，惠生-殼牌新型混合氣化爐示範裝置。

裝置採用煤制甲醇工藝成套節能降耗技術，針對目前的甲醇雙效精餾中，常壓塔塔頂甲醇蒸汽需要用大量冷公用工程來冷卻，與此同時必須消耗大量的熱公用工程來加熱高壓塔塔釜液體，造成了冷、熱公用工程的雙重消耗。隨着甲醇裝置規模不斷擴大，即使採用雙效精餾工藝，能耗總量非常巨大的情況。

惠生採用另一種有自主知識產權的技術工藝——甲醇熱泵精餾工藝。熱泵精餾工藝不設加壓塔，而是直接壓縮精餾塔（常壓）塔頂精甲醇氣體，提高塔頂精甲醇氣體的壓力和冷凝温度，作為精餾塔塔釜再沸器或中間再沸器的熱源，從而極大節省了塔釜熱公用工程和塔頂冷公用工程消耗。

採用甲醇熱泵精餾工藝的裝置因為不設加壓塔，直接省去了這部分的投資規模，與廢鍋流程相比投資幅度降低了 40-45%。

以年產 45 萬噸甲醇的煤制甲醇裝置為例，與典型的甲醇雙效精餾、水冷餘熱發電工藝相比，採用煤制甲醇工藝成套節能降耗技術：噸甲醇水耗降低 30%，每年可以節水 167 萬噸，運行能耗降低 17%。

截止 2008 年底，煤氣化、合成氣淨化和甲醇合成技術均已實現商業化，有多套大規模裝置在運行，甲醇制烯烴技術已日趨成熟，具備工業化條件。甲醇轉化制烯烴單元除反應段的熱傳遞方向不同之外，其他都與目前煉油過程中成熟的催化裂化工藝過程非常類似，且由於原料是單一組分，更易把握物性，具有操作條件更温和、產物分佈窄等特點，更有利於實現過程化。輕烯烴回收單元與傳統的石腦油裂解制烯烴工藝中的裂解氣分離單元基本相同，且產物組成更為簡單，雜質種類和含量更少，更易於實現產品的分離回收。因此在工程實施上都可以借鑑現有的成熟工藝，技術風險處於可控範圍。

在工藝技術路線上，煤制烯烴與煉油行業的催化裂化差不多，中國國內是有把握解決的。煤制烯烴問題不在工藝上，而在催化劑上。目前催化劑的長週期運轉的數據並沒有出來，催化劑的單程轉化率、收率、副產物的組成，催化劑、原材料和公用工程的消耗定額、催化劑衰減的特性曲線、廢催化劑的毒性和處理、催化劑製備的污水組成和數量、整個裝置單程和年連續運行的時間、廢液廢氣的排放等多項重要數據目前沒有公佈，因此，大規模工業化可能還要過段時間。

通過煤氣化制合成氣，然後將合成氣淨化，接着將淨化合成氣製成甲醇，甲醇轉化制烯烴，烯烴聚合工藝路線生產聚烯烴。簡單來説可分為煤制甲醇、甲醇制烯烴這兩個過程。而將煤製成淨化合成氣後，除了甲醇還能生產出氫氣、一氧化碳、合成氣、硫磺等產品，而甲醇除了製成烯烴化學品外，還能製成如醇類、醚類、胺類、脂類、有機酸類等化學品，因此大部分煤化工企業都會維持產品的多樣性。 ^[1] 

甲醇是煤制烯烴工藝的中間產品，如果甲醇成本過高，將導致煤制烯烴路線在經濟上與石腦油路線和天然氣路線缺乏競爭力，此外，MTO 需要有數量巨大且供應穩定的甲醇原料，只有煤制甲醇裝置與甲醇制烯烴裝置一體化建設才能規避原料風險。因此，在煤炭產地附近建設工廠，以廉價的煤炭為原料，通過大規模裝置生產低成本的甲醇，使煤制烯烴工藝路線具有了經濟上的可行性。

目前中國煤氣化技術和合成氣制甲醇技術的應用都已經比較成熟，而甲醇制烯烴技術經過多年的發展在理論上和實驗裝置上也已經比較完善。

最早提出 MTO 工藝的是美孚石油公司（Mobil），隨後巴斯夫（BASF）、埃克森石油公司（Exxon）、環球石油公司（UOP）及海德魯公司（Hydro）等相繼投入開發，在很大程度上推進了 MTO 的工業化。1998 年建成投產採用 UOP/Hydro 工藝的 20 萬噸/年乙烯工業裝置，截止 2006 年已實現 50 萬噸/年乙烯裝置的工業設計，並表示可對設計的 50 萬噸/年大型乙烯裝置做出承諾和保證。

截止 2006 年已經獲得批准，在建和將要建設的甲醇能力超過 500 萬噸/年，處於規劃中的項目能力接近 3000 萬噸/年。發展甲醇制烯烴，可以延伸甲醇下游深加工，提高產品競爭力和持續發展能力，為甲醇產業的健康發展作出貢獻。

2009 年 2 月，神華包頭180 萬噸/年煤基甲醇制 60 萬噸/年烯烴項目被列入中國石化振興規劃。神華包頭、大唐多倫和神華寧煤的煤制烯烴項目預計將於 2009 和 2010 年相繼建成試車。煤制烯烴同樣吸引了跨國石化企業的關注，陶氏與神華共同推進的陝西榆林煤制烯烴項目將在 2009 年完成調研，道達爾宣佈將成為中國煤制聚烯烴項目的長期合作伙伴。

1. 傳統的乙烯、丙烯單體的製取路線主要是通過石腦油裂解生產，其缺點是過分依賴石油。2008 年下半年，美國金融危機引發了世界經濟大衰退，導致石油及石化產品價格大幅下滑。雖然 2009 年上半年，價格所有反彈，但部分國家正積極研究電、天然氣等新能源，試圖擺脱或減少對石油的依賴。替代由石油生產烯烴的“煤基甲醇制烯烴”產業，剛剛興起也受到了質疑，其經濟性因為相對性存在波動。

2. 煤制烯烴投資大，融資難度大。

3. 原材料及能耗大，水耗高，污染重，三廢綜合利用和環境治理要求嚴，新興行業的扶持和政府的環境保護行政管理可能形成矛盾。

4.煤化工產業一般都將依礦而建，一般都遠離市場，交通運輸成本較高。

5. 煤制烯烴屬新型產業，幾乎無現成經驗可借鑑，穩定運轉需經較高的技術檢驗。

技術方面，有關專家指出，目前中國 SAPO 分子篩催化劑尚不夠成熟。在烯烴回收分離方面，雖與傳統的石腦油裂解制烯烴工藝中的裂解氣分離單元相似,但煤制烯烴產物中含有微量含氧化合物，對烯烴分離系統有影響，在實踐時還有待研究。

在煤的清潔高效利用中，煤制烯烴是公認和可行的發展方向，其中甲醇制烯烴是在世界範圍內目前尚未實現工業化應用的關鍵技術，已經成為發展新型煤化工的瓶頸。

2009 年 10 月 9 日，“流化牀甲醇制丙烯（FMTP）工業技術開發項目”工業試驗裝置在安徽淮南開車成功，裝置經過 470 小時滿負荷連續運行，獲得了預期成果，並於 11 月 27 日通過了由中國石油和化學工業協會組織的成果鑑定。

日前，環保部首向能源央企旗下項目開出罰單，中國神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司，因環境違法被環保部責令立即停止生產，並罰款10萬元。 ^[2] 

21 日，環保部下發《行政處罰決定書》，稱神華包頭煤化工分公司煤制烯烴項目於 2005 年 3 月經環保部環評批覆並於 2010 年 6 月投入試生產，但至今配套建設的環保設施仍未通過環保部門驗收。 ^[2] 

環保部認為，該行為已違反了《中華人民共和國環境保護法》第二十六條和《建設項目環境保護管理條例》第二十三條關於“三同時”制度的規定。 根據《建設項目環境保護管理條例》第二十八條規定，環保部決定責令該公司煤制烯烴項目停止生產，並罰款 10 萬元。 ^[2] 

據瞭解， 神華包頭煤制烯烴項目總投資 170 億元，採用中科院大連化物所自主研發的 DMTO 專利技術，是世界首套最大煤制烯烴示範項目。公開資料顯示，該項目於 2007 年 9 月開工建設，2011 年 1 月，項目正式投入商業化運營，試運營當年即累計生產聚烯烴產品 50 萬噸，營業收入 56.4 億元，實現利潤近 10 億元。 ^[2] 

2012 年上半年，實現銷售收入 31 億元、利潤 6 億元，成為我國 5 個現代煤化工示範工程中第一個進入商業化運營並取得較好效益的項目。不過，依照環保部規定，在通過環保竣工驗收之前，神華包頭公司將不得擅自恢復生產。其實，近年來我國企業環境違法現象不斷出現，其中不乏國企甚至央企的身影，不過央企首遇罰單還是在去年 5 月份。在 5 月 22 日，環保部連開兩份罰單，處罰對象為中石油管道建設項目經理部和中國國電集團公司諫壁發電廠，受罰原因均為未批先建。環保部責令上述兩工程停止建設，分別罰款 20 萬元。 ^[2] 

據悉，“未批先建”是環評違法中最嚴重的形式，而本次神華煤制烯烴項目因“三同時”違規被罰款 10 萬元，已是《建設項目環境保護管理條例》所規定的最高限額。 ^[2]