煤制烯烃项目发展探讨

综逃乙烯工业2006,18(2) 1~4ETHYLENE INDUSTRY煤制烯烃项目发展探讨田云生(中国神华煤制油有限公司,北京，0011)摘要: 现代煤化工技术的快速发展和国际原油价格居高不下,使发展煤制烯烃产业的条件逐渐成熟。文中通过对不同原料路线乙烯生产工艺的分析,对原料需求、公用工程及配套条件、投资、技术、成本、环境保护、现状和前景等的分析,对煤制烯烃产业的发展进行论述探讨。关键词:煤;烯烃;乙烯工业;煤化工乙烯工业代表着- -个国家或地区石油化工的虽暂无工业化装置运行,但经多年开发,已具备工发展水平。1962 年我国首套5 kt/a乙烯生产装置业化条件[1]。在兰州化学工业公司诞生,经过近40年的发展，1995年, MTO工艺完成中试，验证了其工艺、我国目前已建成乙烯生产装置20套。虽然近期催化剂的可 靠性。该工艺类似炼油催化裂化工国内正在规划和建设多套大型乙烯装置,但随着艺 ,苛刻度更低，反应产物组成更简单,可采用常我国CDP的快速增长，未来一段时 期国内烯烃产规的石 脑油裂解烯烃分离技术,分离回收更容易。品仍将供不应求。目前, U0P公司已向尼日利亚、埃及各转让了2003年以来,国际原油价格一路攀升 ,2005年2400kva甲醇进料的工业装置,尼日利亚MTO项创下了72美元/桶的高价位,随着国际油价升高，己完成基 础设计。为通过集成技术的整合,进乙烯生产成本大幅度提高。以储量丰富、价格低-步 提高整体效益, TOTAL公司也在开展千吨级廉的煤炭为原料生产乙烯及其術生化工产品前景烯烃产品/年的MTO、0CP(烯烃转化)和聚烯烃集看好。同时煤化工路线可对CO2和SO2等气体集成技术的演示试验,预计2007年完成试验工作。中回收,总脱硫率可达到99 .5%以上,比直接燃烧目前中科院大连化学物理研究所的年处理甲醇方式减排so2 15 kt/a以上。近两年来，国内大型16 kt的工业示范装置已经完成10 天的首次投料煤炭企业、富产煤炭的地区都在规划建设大型煤试运,达到了国外同类技术的水平。化工项目。尤其是煤经甲醇制烯烃项目,以其原德国Lungi公司的MTP工艺在20世纪90年料易得、成本低廉,环境友好、竞争力强等优势,正代开发成功。2001年该公司在挪威建设了MITP工艺的演示装置,为大型工业化设计取得了大量引起相关行业的广泛关注。数据。MTP工艺的反应器为固定床,工艺流程与20个世纪80年代在新西兰建成的甲醇制汽油装1技术来源煤经甲醇制烯烃工艺是近年开发成功的新技置基本相同,反应器的工业放大有成熟经验可以术,主要由煤气化制合成气、合成气制甲醇、甲醇借鉴[51。目前可以实现10 m直径反应器的设计,制烯烃三项技术集成。大型煤气化技术、百万吨技术基本成熟,工业化的风险很小。2004年该公级甲醇生产技术均已成熟,关键是甲醇制烯烃技收稿日期:2006-03- 13。术,具备工业化条件的有:美国UOP公司和挪威作储简介:田云生(1968- ),男,河北玉田人，高级工程师，Hydro公司共同开发的甲醇制乙烯加丙烯(MTO)1991 年毕业于大庆石油学院石油化工系,一直从事大型石油工艺德国_Lungi公司的甲醇制丙烯(MTP)工艺。化工厂生产技术管理.项目前期规划和建设管理工作。方方数据乙烯工业第18卷司与伊朗国家石化公司签订100 kt/a规模MTP装国发展煤制烯烃产业的原料有 充分保障。置的专利合同,2005年与宁夏煤业集团和大唐电事实上,上海焦化股份有限公司、渭河化肥厂力集团签署^了技术转让合同。等均以煤炭为原料生产合成氨、甲醇等产品,经营状态- -直很好。随着石脑油资源紧张、价格升高，2原料的可获得性与保障程度20世纪90年代后期中国石化巴陵、金陵、安庆、湖2.1石油脑路线北化肥等多家企业均对其合成氨装置进行原料我国裂解原料问题- -直是困扰着乙烯工业健“油改煤”改造,2005年底陆续开车,将扭转石脑油康发展的重要问题。2005 年我国生产乙烯7.54为原料的严重亏损状态。Mt。据中国石化经济技术研究院预测,2010年和2020年我国乙烯装置生产能力将分别达到14 Mt/a3公用工程及配套条件和20Mt/a,分别需要裂解原料43.4Mt和62Mt左3.1石脑油路线.右,几乎全部来自炼油行业,然而炼油行业的主要乙烯工厂对周边产生辐射效应,促进相关产目的是生产燃料[3]。目前我国每年进口的100 Mt业发展,但也需庞大公用工程和社会为依托。原油中,有半数以上通过马六甲海峡从中东地区1 MU/a规模的乙烯工厂,需厂外提供3 Mt/a的石进口,2006年开始从哈萨克斯坦进口10~ 20 Mt/a脑油 原料(10 Mt/a炼油厂提供或从市场购买),的原油,同时从俄罗斯进口50 Mt/a以上的原油贸30~ 40 MUa的新鲜水,(10~ 12) x 10* kW的供电易合同也在落实之中,然而国际政治和经济形势能力 ,3~ 6 Mu/a的铁路运输能力,20~40 kt/a废的变化势必影响乙烯装置的原料保障。物环境接受容量,1 000~2000人的人力。工厂内由于我国缺乏轻烃资源,裂解原料一直以石循环水量在(10~ 12) x 10* m?/h,高压蒸汽量800~脑油等轻质油品为主,个别地区甚至轻柴油占相1200Vh。厂建设期间要解决20~50台套的超当大的比重,而轻烃等优质裂解原料不超过5%。大设备的制造、运输、安装问题。目前我国西南地区一家正在规划建设的乙烯厂,从我国经济较发达的沿海地区、石油资源相对一半原料是柴油,成本之高不言而喻。为获得裂丰富的地区,乃至全球范围,因乙烯工厂对原料、市解原料,部分乙烯厂只能以额外支付200元/t以场和社会 资源的巨大需求,一般在200~ 300 km范上的运输成本从外地组织裂解原料，加之原料品围内不具备建设两套百万吨规模乙烯工厂的条件。质变化,乙烯厂生产难度大,成本高。3.2煤炭经甲醇路线2.2 煤炭经甲醇路线目前上海焦化股份有限公司、渭河化肥厂等年产百万吨的煤制烯烃(1 Mt乙烯+1 Mt丙受规模限制,其公用工程规模有限。神华集团在烯)工厂,年需煤炭12 Mt。据国际能源机构的统计,包头建设的年产600 kt/a的煤制烯烃项目,超常规石油天然气和煤炭三种主要一次能源,其全球剩尺寸的设备120余台套,制造、运输和安装工作均具余储量可供世界利用的时间分别为40年、50年和挑战性。该项目工艺原料煤3.50 Mt/a、燃料煤1.30240年。煤炭、石油、天然气探明储量分别占中国化Mu/a,运人煤炭4.80 Mt/a、运出产品730 kV/a、灰渣石能源探明储量的94%、5.4% .0.6% ,比较而言，600 kt/a,补充新鲜水4 000x 10* m/a,电网向工厂我国煤炭资源更为丰富。按1999 年我国煤炭资源供电能力2.5x 10* kW,工厂循环水13.9x 10* m?/h,预测.与评价结果,煤炭地质总资源量为5万多亿吨，自产高压蒸汽 1200 Vh,全厂用电12.5x 10* kW,定探明煤炭资源量为1万多亿吨,均居世界前列。陕员1500人。可见,年产600 kt的煤制烯烃工厂的配西、山西、内蒙古等地区煤矿的产品单位成本不过套设施相当于百万吨规模的传统乙烯工厂,主要原50元人民币,且水含量低、灰分低、低硫低磷、化学因是煤炭气化过程需要 巨大的公用工程。反应活性高，适于作为化工原料。在资源方面,我按传统乙烯工厂乙烯和丙烯产量比为2:1万万数据第18卷田云生.煤制烯烃项目发展探讨计,该工厂乙烯当量可折算为400 kt/a规模。也就的投资要高得多。神华包头拟采用MTO工艺技是说煤制烯烃工厂需要更大的公用工程和配套能术的600kt/a煤制烯烃项目及宁夏煤业集团应用力,为传统乙烯工厂配套能力的2~2.5倍。德国鲁奇公司MTP工艺技术的520kt/a烯烃工厂总投资均超过百亿元。结合目前云南、内蒙古等4投资及成本地规划的大型煤制烯烃项目,折合吨乙烯产品投4.1 投资资为3~3.5万元。煤制烯烃工厂投资强度更高,4.1.1传统乙烯工厂 投资集中总投资约为石油路线的1.5~2倍。近些年,乙烯装置规模不断增加,单位乙烯产煤制烯烃项目投资高的原因主要有:一是煤品建设投资不断降低,但投资还是比较集中。我制烯烃工厂 的原料煤炭为固体,煤气化前要经磨国乙烯装置建设分三类[4:- .是老装置扩建。20粉制浆等复杂工序,设备庞大造价高;二是煤气世纪90年代后期,吉化、兰化、齐鲁等乙烯装置陆化单元投资高,约占工厂投资的50%。从煤气化续开始第二轮改造,从200~ 300 kU/a扩大到400~到终端产品装置的专利费较高,平均吨乙烯产品600 kt/a,单位乙烯产品总投资-般在 1.2~1.6万为180~250美元,要远远高于传统路线的吨乙烯元。因充分利用和依托已有设施,比新建装置节10~ 30美元;三是煤制烯烃工厂的公用工程巨大，省20%以上的投资;二是中外合资建设新装置。需要投人更多的资金建设锅炉、电站、供配电、循在老乙烯装置扩能的同时,中石化、中海油也在与环水、污水处理等系统。国外投资者合资建设乙烯项目。南京扬巴6004.2 成本kt/a乙烯项目总投资26.5亿美元,上海赛科9004.2.1烯烃成本构成kta乙烯项目总投资29亿美元,惠州800 kt/a乙石化项目中,一般可变成本构成总成本的主.烯项目总投资43.5亿美元。由于其建设条件、下要部分,固定成本占次要部分。石脑油原料的乙游配套装置等不同,单位乙烯产品投资在2.4~烯成本中,原料占总成本的65% ~ 80%。而煤化4.5万元;三是国内独资建设新装置。近期中石油工项目中,固定成本占总成本的重要部分。神华在规划建设独山子、四川抚顺等大型乙烯项目。包头煤化工项目的固定成本高达56.66%,而可变独山子1 000 kt/a乙烯项目总投资约在200亿元，成本仅占43.34%。其中原材料占31.53%。表1四川800 kt/a乙烯项目总投资205亿元,抚顺800为我国西部两个煤制烯烃项目、两个大型石脑油kt/a乙烯项目总投资126亿元,平均单位乙烯产品制乙烯项目的成本构成。由表1可见,煤化工项投资在1.6~2.0万元。目抵抗原料价格波动的能力更强，可以规避原油4.1.2煤制烯烃工厂投资更高净进口国因国际油价上涨带来的重负。比较石油原料乙烯工厂而言,煤制烯烃工厂表1成本构成及变化表%原料价格变化对成本的影响项目原材料动力可变成本固定成本103050._ 70100煤制烯烃A31.5311.8143.3456.663.20 9.50 15.70 22.10 31.50煤制烯烃B10. 16.36.92 .63.082.70.0013.4018.70 .26.80石脑油乙烯A68.900.5769.4930.516.89 20.70 34.50 48.20 68.90石脑油乙烯B76.801.9278.5821.4123.01 38.30 53.69 76. 70注:表中数据仅供参考。4.2.2两种路线烯烃成本比较成本的烯烃。煤制烯烃项目大都靠近煤矿产地,通过大规在我国东北地区或西部地区,建设600 kVa煤模煤制甲醇装置,能够获得低成本的粗甲醇(不高制烯烃工厂和1 200 kt/a石脑油制烯烃的工厂,煤于100.美元(t),然后采用甲醇制烯烃技术制得低制烯烃的成本要低于石脑油制烯烃的成本。万万数乙烯工业第18卷.煤炭坑口价格分别为100元/t和185元/t时,表2不同原料生产 乙烯的成本比较美元/t煤制烯烃项目与石脑油制烯烃项目的竞争力对比项乙烷丙烷正丁烷 石脑油ACO VCO见图1。原料价格20122114126 99原料费用422629186 48煤价100元/ PP成本差1500+煤价100元/ PE成本差,操作费用281333155 185 201000乙烯成本2703924588 671 690二50(家能源战略和经济安全,而且可以改善环境质量,霸(促进经济与环境协调发展。2004年6月,国务院- -500-煤价185元1 PP成本差→煤价185元/t PE成本差出台的《能源中长期发展规划纲要》《关于促进煤-1 00012. 1416182022426炭工业健康发展的若干意见》均将煤制油/煤化工原油价格(美元/桶)列为重要发展方向。在当前油价不断攀升的形势图1煤制烯烃和石 脑油裂解制烯烃成本比较下,国内部分大型企业集团规划煤化工项目,几个由于中东地区天然气价格仅为0.15元(人民大型煤化工项目已经开始建设。可以预见,未来币)/m3 ,乙烯完全成本不超过120美元/t。2008 年几年中,将有多套大型煤化工项目陆续投产,将成该地区规划建设的总量为10 M/a的乙烯生产能为我国石脑油制乙烯工业的有效补充。但煤经甲力陆续投产后,将严重冲击我国乙烯市场。醇制烯烃尚处于起步阶段,“人门”条件较高,高投2005年华东地区煤炭价格高达400~ 500资高科技含量、经济风险大、运营条件苛刻等特元/,扣除运费后,煤炭坑口价格为150~ 200元/点也不容忽视。t,此价格下的煤制烯烃成本相当于原油25 ~ 30美参考文献元/桶时的石脑油制烯烃的成本。可见，即使在1 胡徐腾,李振宇.我国能源化工面临的挑战及发展方2005年的石油和煤炭价格下,煤制烯烃比石油制向.国际石油经济,2005,13(9):41 ~44烯烃的成本相比,具有很强的竞争优势。2胡玉梅. 甲醇制丙烯技术应用前景及装置建设相关问乙烯成本受原料的价格影响很大,表2是不题探讨.国际石油经济,2005,13(9):45~ 47同原料生产乙烯成本。3袁晴棠.解决裂解原料制约,加快乙烯工业发展. 当代石油石化,2004,12(9):1~5.5前景预测及建议4房广信,李立新.中国乙烯工业的现状及发展展望与对煤化工产业不仅可以缓解石油紧张,保证国策.当代石油石化,2004,12(9):14~ 18●固外瞪望.PTT年底扩大1号裂解装置生产能力PTT公司是泰国的石油、天然气和石化大公司,这家公司的人士5月10 日说,公司打算在12月份计划检修期间,扩大马塔堡1号裂解装置的乙烯和丙烯生产能力。到年底完成定期检修后,这套385 kt/a裂解装置的乙烯生产能力将增加130 kV/a, 增加约30%。增加的乙烯大多供泰国乙二醇公司(Thai Glycols)新建的300 kt/a乙二醇(MEG)装置使用。MEG装置将于2006年6月开车,但由于乙烯不足,装置无法满负荷运行。PTT 1号裂解装置的扩能可使丙烯生产能力增加60 kt/a, 估计产量将提高到260 kt/a左右。摘自《中国化工在线》2006-05- 12