甲醇制丙烯(MTP)工藝進展及其經濟性分析

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，在我們日常生活中發(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。反應器出來的產品混合物經過一系列的操作，使超過99.9%的甲醇、二甲醚(DME)被轉化為碳氫化合物產品，最后生產出符合規(guī)格的丙烯、乙烯、汽油等。

1.2 國內的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權，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 大連化物所是國內最早研究甲醇制烯烴技術(MTO)工藝的機構，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達到國內外的先進水平。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，還可以用于增產擴能和降低能耗，相比FMTP技術而言，丙烯的生產率提升了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 甲醇制丙烯的經濟化分析

2.1 甲醇的產能及丙烯的需求 根據公開資料，2019年前三季度3683萬噸，甲醇供給大于需求，國內外都制約著甲醇的產能；2020受疫情影響，我國甲醇生產2月產量大幅減少，不到500萬噸，但隨著國內復產復工加快，甲醇生產趨于平穩(wěn)，1-8月產量達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。國內外的雙重壓力迫使國內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量，又能夠將過剩的甲醇利用起來，因此將甲醇轉化為丙烯是的前景非常光明。

2.2 甲醇制丙烯的經濟性分析 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，煤制烯烴的產品始終是可盈利的。魯奇公司對MTP裝置進行了技術經濟評估，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?？偨Y近幾年化工產品的市場行情可以得出甲醇和丙烯產品之間存在巨大的經濟落差，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，已經在我國得到大規(guī)模工業(yè)推廣，但從現(xiàn)場實際生產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工藝主產品的平均收率在27.20%，副產品的平均收率在15.6%；MTO工藝主產品的平均收率在30.8%，副產品的平均收率在6.5%?？梢?，相同負荷條件下MTP工藝的主產品較MTO工藝少，副產品較MTO工藝多；

(3)MTP工藝噸產品的能耗大約是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，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，提高主產品產量、降低裝置能耗、提升裝置的經濟效益。

3.2 加強技術創(chuàng)新的方向 根據交流考察，認為可在MTP催化劑、副產品的利用及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權的煤制甲醇、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)與產品結構調整，來推動我國化工行業(yè)高質量發(fā)展。同時要根據當地經濟發(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 結論

目前我國的丙烯產量依然有較大的缺口，國內甲醇制丙烯產業(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、副產品利用方面、工藝等方面進行優(yōu)化提升，實現(xiàn)產品的高附加值利用，同時向環(huán)境友好型轉變。