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      我國(guó)煤制烯烴產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究

      2018-12-05 06:48:24劉凌云
      現(xiàn)代鹽化工 2018年5期
      關(guān)鍵詞:煤制消費(fèi)量丙烯

      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(guò)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(guó)以“煤代油”能源戰(zhàn)略,保證國(guó)家能源安全的重要途徑之一。

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

      近年來(lái),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(zhǎng),進(jìn)而支撐了乙烯消費(fèi)需求增加。2012年,我國(guó)乙烯產(chǎn)量1 480.9萬(wàn)t,表觀消費(fèi)量1 450.1萬(wàn)t,到2017年,我國(guó)乙烯產(chǎn)量達(dá)到1 821.8萬(wàn)t,表觀消費(fèi)量達(dá)到2 036.9萬(wàn)t/年。2012~2017年產(chǎn)量和表觀消費(fèi)量年均復(fù)合增長(zhǎng)率分別為4.24%和4.30%。即使如此,作為人口大國(guó),乙烯進(jìn)口依存度依然高,2012年,我國(guó)乙烯進(jìn)口量120.5萬(wàn)t,2017年,乙烯進(jìn)口量215.7萬(wàn)t,進(jìn)口規(guī)模總體擴(kuò)大(見(jiàn)圖1)。對(duì)于丙烯,2016~2017年,國(guó)內(nèi)丙烯產(chǎn)能增速放緩,2017年,我國(guó)丙烯進(jìn)口量309.88萬(wàn)t,較2016年進(jìn)口量增長(zhǎng)6.75%,因此,國(guó)內(nèi)對(duì)于進(jìn)口丙烯的需求增加。截至2017年年底,國(guó)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(wàn)t/年。其中,818萬(wàn)t/年煤(甲醇)制烯烴產(chǎn)能集中在中國(guó)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(guò)程中,MTO是關(guān)鍵(見(jiàn)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(guò)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(guó)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(guó)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(guó)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)分析

      烯烴的生產(chǎn)成本與原油價(jià)格、煤炭?jī)r(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?jī)r(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?jìng)爭(zhēng)力。

      通過(guò)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(kāi)工率都比較高,利潤(rùn)也較好,其中采購(gòu)煤炭經(jīng)過(guò)甲醇制烯烴的企業(yè)利潤(rùn)更好些,大約能達(dá)到1 500~2 000元/t。其中,陜西延長(zhǎng)中煤榆林能化公司煤制烯烴項(xiàng)目2017年利潤(rùn)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(kāi)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(shì)

      4.1 利潤(rùn)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?jī)r(jià)格變動(dòng)的影響,國(guó)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(rùn)沖擊較大。近年來(lái),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(rùn)。

      4.2 國(guó)內(nèi)供應(yīng)缺口大

      2018年,國(guó)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(guó)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(guó)乙烯(丙烯)產(chǎn)量3 040(3 350)萬(wàn)t,當(dāng)需求量為4 800(3 700)萬(wàn)t。未來(lái),我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(yíng)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(zhǎng)

      根據(jù)目前發(fā)展情況來(lái)看,未來(lái)5~10年的烯烴產(chǎn)能增長(zhǎng)率為5%,當(dāng)量消費(fèi)量增長(zhǎng)率3.4%,據(jù)預(yù)測(cè),2017~2021年年底,國(guó)內(nèi)新增1 300萬(wàn)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(guó)內(nèi)煤(甲醇)制烯烴總產(chǎn)能將達(dá)到2 500萬(wàn)t/年,其中,約1 500萬(wàn)t/年產(chǎn)能集中在西部地區(qū)。

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