年产60万吨MTO”项目可行性报告 精华.doc

1、2011 三 井 杯 “年 产 60 万 吨 MTO”项 目 可 行 性 报告 精 华目录第一章 总论 51.1 项目概况. 51.2 调研依据. 51.3 项目背景. 51.3.1 能源问题 .51.3.2 烯烃产业现状 .61.3.3 煤化工前景 .61.3.4 能源市场分析 .71.4 国内外有关研究项目. 71.4.1 美国 UOP 公司 MTO 技术 71.4.2 我国 MTO 工艺及催化剂开发现状 101.5 本厂建设意义. 11第二章 建设规模 132.1 设计原则. 132.2 规模确定. 142.2.1 成本经济分 析 142.2.2 产品经济分析 .152.2.3 产量规模

2、 .162.3 下游产品市场及价格预测. 162.3.1 概述 162.3.2 市场分析 .182.3.3 目标市场分 析 272.3.4 价格预 测 28第三章 MTO/MTP 技术 313.1 技术总论 313.2 催化剂进展 323.3 反应机理综述 343.4 FCC 工艺. 363.4.1 原料预 热 373.4.2 提升管 反应器 汽提段. 383.4.3 再生器 热量/ 催化剂回收 . 413.5 分离工艺 45“三井化学杯 ”第五届 全国 大学生化工设计竞赛23.5.1 传统的深冷分离工艺 453.5.2 分隔壁精馏塔分离 463.5.3 热泵精馏 .493.6 C4 组分综合

3、利用. 523.6.1 烯烃裂解制丙烯国内外工艺技术概况. .523.6.2 C4 歧化制丙烯工艺概述 533.6.3 技术组 合 533.6.3 甲醇与 C4 烯烃偶合性能分析 . 54第四章 MTO 工艺系统集成方案 . 574.1 系统分析 574.1.1 MTO 合成工段及初步分离工段 574.1.2 MTO 精馏工段 584.2 集成方案 594.2.1 物料集成方 案 594.2.2. 热集成 .60第五章 厂址选择 645.1 总述 645.2 背景和目标 645.3 可能的厂址. 645.3.1 彬县循环经济工业园区. 655.3.2 咸阳化工工业园区. 655.3.3 倾向性

4、厂址 .665.5 选址理由. 665.5.1 原料来源广泛 .665.5.2 交通优势 .665.5.3 电力优势 .675.5.4 供水优势 .675.5.5 劳动力优势 .685.5.6 政策优惠（彬县招商引资优惠政策）. 68第六章 经济及社会效益 706.1 经济效益分析. 706.1.1 投资建设估算表 706.1.2 总成本估 算 726.1.3 总成本费用估算表 746.1.4 销售收入及税金计算. .756.1.5 损益及利润分配估算表. .766.1.6 现金流量 表 76年产 60 万吨烯 烃 (MTO)项目36.1.7 经济技术指 标 776.2 社会效益. 786.2

5、.1 对环境保护的影响. 786.2.2 对当地经济的发展. 786.2.3 对推广科技进步的影响. .786.2.4 对资源利用的影响. 786.2.5 对长远发展的影响. 79“三井化学杯 ”第五届 全国 大学生化工设计竞赛4年产 60 万吨烯 烃 (MTO)项目5第一章 总论1.1 项目概况在我国目前的自然资源条件下，减少烃原料化工对石油资源的过度依赖， 是 我国经济和社会可持续发展所面临的一项重要任务。 因此发展以煤、 气资源为源 头的烃原料生产技术成为我国科技界的一个热点研究领域。本项目的目标是为一煤化工综合企业设计一座 MTO/MTP 分厂 。 要求采用来 自甲醇分厂的合成甲醇合成

6、以乙烯、 丙烯为主的产物 ， 并且考虑 C4+组分的利用 。 同时需要考虑尽可能减少对自然环境的污染以及对污染的治理措施。1.2 调研依据化工建设项目可行性研究报告内容和深度规定 2005 年 10 月1.3 项目背景1.3.1 能源问题能源问题已经成为目前国际最热门话题之一， 其中国际油价持续走高， 对于 国内烃原料化工有着不小影响。 根据世界能源委员会 （ WEC） 的研究结果 ， 可以 看出， 在今后 10 年内， 世界一次能源供应将仍旧以石油为主 ， 将占到总量的 50% 左右， 煤炭将占到 25%左右 。 而伴随石油资源的减少， 油价持续走高 ， 对与之关 系密切的化工产生较大影响。

7、图 1.1 世 界能源储量分布柱状图6“三井化学杯 ”第五届 全国 大学生化工设计竞赛图 1.2 最 近 5 年 国际原油石油走势趋势图以 0508 年数据来 看 ， 我国能源消费量增长速度分别为 12.7%、 13.3%、 13.8% 和 13.4%， 而 同 期 经 济 增 长 速 度 为 9.5%、 9.5%、 8.3%和 9.7%， 即 以 高 能 耗 来 支 撑国民经济发展的不良形势。 到目前为止， 我国的一次能源消费均以煤炭为主且 较 长 时 间 内 将 不 会 有 所 改 变 ， 其 比 重 在 总 能 源 利 用 中 占 到 70%75%。 我 国 石 油 储量不丰， 而消耗速

8、度过快， 石油供应的形式紧张 ， 年进口量持续增长。 而在化 工中运用的能源多数来自于石油能源， 而非煤炭资源。 所以减少我国烃原料化工 等对于石油资源的依赖程度在各方面都具有重要意义。 而根据我国煤炭资源储量 相对丰富的状况，通过发展煤化工将煤资源运用到烃原料化工中前景可观。1.3.2 烯烃产业现状目前，乙烯主要是通过石脑油蒸汽裂解生产，而丙烯 60%来源于乙烯联产 ，35%来 自 流 化 催 化 裂 化 （ FCC） 装 置 ， 3%来 自 丙 烷 脱 氢 （ PDH） ， 剩 下 的 2%来 自 其它途径。 因此， 乙烯、 丙烯基本是通过石油路线而来。 但是由于石油资源的有 限性、石油价

9、格的波动，因此各国在对原有工艺技术进行增产改进的基础上， 已 经 开 始 致 力 于 非 石 油 路 线 生 产 乙 烯 和 丙 烯 的 开 发 ， 以 满 足 乙 烯 和 丙 烯 强 劲 的 需 求。 特别是对于我国这样一个典型的 “缺油少气多煤 ”的国家， 其战略意义更为 重大。从 1993 年开始，我国从石油净出口国变为进口国，近几年来，我国石油 进口量持续增长， 如不尽快寻求石油的替代能源工艺路线， 对进口石油的依赖度 越来越大， 将会严重制约社会经济的发展。 非石油路线生产低碳烯烃的原料来源 主要有天然气和煤。1.3.3 煤化工前景在 21 世纪，伴随市场经济的发展，我国的煤炭行业的

10、产业结构和产品结构7“三井化学杯 ”第五届 全国 大学生化工设计竞赛正在不断进行调整， 而在其中最重要的方向发展煤化工的道路上煤炭液化及气化 使煤炭资源的更好运用成为了可能。 我国煤炭资源储量相对丰富， 按现在开采速 度， 依旧可以支撑 200 年左右。 故若能使煤炭资源逐步取代或部分取代石油在烃 原料化工中的作用，则无论从经济还是环境方面都较目前状况更为有利。目前，我国的煤炭液化产业化已经基本完成自主开发技术工程化应用示范 ， 正逐步形成煤炭高技术转化新型产业。 同时， 国家有关部门也正在开发多喷嘴水 煤浆气化和干煤粉气流床汽化等具有自主知识产权的煤气化技术。1.3.4 能源市场分析在目前市

11、场， 我国的煤炭市场相较石油市场集中度较低， 无序竞争激烈， 06年以来仅有神华集团、 中煤能源集团、 山西焦煤集团以及黑龙江龙煤矿业集团等4 家 大 型 集 团 公 司 产 量 超 过 5000 万 吨 ， 若 加 上 大 同 煤 矿 集 团 ， 这 产 量 前 五 的 煤 炭集团在 06 年总产量为 4.51 亿吨，占全国 18.6%，这远为达到国家煤炭工业 发展“十一五”规划的“整合为主、新建为辅 ”形成 68 个亿吨级和 810 个5000 万 吨 级 大 型 煤 炭 企 业 使 其 总 产 量 占 全 国 产 量 50%以 上 的 目 标 。 而 在 石 油 市 场，中石油、中石化和

12、中海油这三家企业掌握了石油开采权和原油的进口权， 换 言之， 这三家企业基本垄断了这一行业。 而其他能源市场如天然气等则呈现在开 采、 运输等方面形成垄断格局而经营等方面则竞争激烈的形势， 但在能源总量上 占到比重目前相对较小， 对烃原料化工的影响也远未如煤炭和石油重大， 故未列 入比较。1.4 国内外有关研究项目1.4.1 美国 UOP 公司 MT O 技术1988 年 UOP 公 司 兼 并 了 Union Carbide(联 合 碳 化 学 公 司 )的 分 子 筛 部 ， 发 现 SAPO-34 分 子筛催化剂 (硅 铝磷酸盐 )对 于甲醇转化为烯烃有很好的选择性 ，并 进 行 了 实

13、 验 室 研 究 ， 在 美 国 芝 加 哥 建 立 了 小 试 装 置 ， 反 应 器 为 流 化 床 ， 反 应 温 度450-550， 反应压力 0.1-0.5MPa， 在小试验的基础 上 ， 1992 年 UOP 与挪威 Norsk Hydro 公 司 合 作 共 同 开 发 MTO 技 术 ， 对 催 化 剂 制 备 ， 性 能 试 验 ， 催 化 剂 再 生 ， 能 量 利 用 、 工 程 化 等 问 题 进 行 了 深 入 试 验 研 究 ， 取 得 试 验 成 果 ， 形 成 了 UOP/HYDRO MTO 专利技术 。 此后又在挪威 Prosgrann 建立了小型工业演示装置

14、 ， 甲醇进料量为 0.75-1.0t/d， 采用流化床反应器和再生器 ， 改进的 SAPO-35 催化剂 ， 操作压力 1.0-3.0MPa，反应温度 400-500，可灵活调整乙烯 /丙烯比例 (1-1.5)， 甲醇转化率为 100%， 烯烃选择性大于 80%， 产品乙烯、 丙烯可满足聚合级要求 。8年产 60 万吨烯 烃 (MTO)项目装置运行 6 个月以上， 对催化剂和工艺流程进行了考核验证， 取得了大量设计数据，证明该技术是可行的。1）主要化学反应在高选择性催化剂上，M TO 发生 2 个反应：2CH3OHC 2H4+2H2O H=-11.72 kJ/mol3CH3OHC 3H6+3

15、H2O H=-30.98 kJ/mol2）M TO 工艺流程如 图 3 所 示 ， MTO 工 艺 主 要 有 以 下 几 个 步 骤 ： 进 料 甲 醇 气 化 ， 反 应 器 和 再 生器， 产品冷凝和脱水， 压缩， 氧化回收 ， 脱除杂质， 蒸馏及净化等单元。 工艺前部分类似炼油工业中的催化裂化装置反应再生单元， 后部分类似石油化工中石 脑油裂解气体分离单元。该工艺采用炼油工业中常用的催化裂化连续反应再生流化床反应器。 催化 剂为以 SAPO-34 为主要组分的 MTO-100， 在压力 0.1MPa-0.5MPa 和反应温度 350- 500下进行反应。 气相产物先经热回收 、 脱水和

16、脱 CO2 后进入产品回收工段 ， 包 括 碱 洗 、 加 氢 、 脱 甲 烷 、 脱 乙 烷 、 乙 烯 分 馏 、 脱 丙 烷 、 丙 烯 分 馏 和 脱 C4 等 。当反应产物中甲烷很少时，可省去脱甲烷塔。虽然以甲醇、二甲醚作原料均可，但以二甲醚为原料更有利， 一方面可节省设备投资， 另一方面减少水的生成， 对 催化剂寿命有利。 因为产物中包括乙烯、 丙烯和丁烯， 为满足市场需求， 可采用歧化工艺，如使丙烯歧化为乙烯和丁烯， 或倒过来使乙烯和丁烯歧化为丙烯。图 1.3 UOP/HYDRO 工 艺流程图3）U OP/HYDRO 的 M TO 工艺主要特点 ( 1)流化床反应器和再生器，可实

17、现连续稳定运转； (2)催化剂具有突出的择形性能； (3)可以在较宽的范围内灵活调节乙烯和丙烯的质量比 (0.75-1.5)，乙烯 +丙烯的产率比较稳定( 80%左右) ；9“三井化学杯 ”第五届 全国 大学生化工设计竞赛(4)工艺原料的适用范围较大 ， 可以用粗甲醇 (浓度 80%-82%)， 燃料级甲醇( 浓 度 95%)和 AA 级甲醇( 浓度 99%)；(5)产品主要是烯烃类 ， 不设置乙烯 、 丙烯分离器的情况下可得到 97%纯度的轻烯烃，设置乙烯、丙烯分离设备可得到聚合级轻烯烃。 近期 UOP 公司又对该工艺做了如下改进: (1)由 于反应器物流中只含相对少量的甲烷和饱和物 ,所以

18、省去了前脱甲烷塔而选择了前脱乙烷塔。(2)考 虑 将 二 甲 醚 作 为 甲 醇 制 烯 烃 的 中 间 产 物 。 这 样 既 可 以 减 少 大 量 水 或 水 蒸气对催化剂稳定性和寿命的负面影响,还可以减小设备尺寸 ,节省投资费用。(3)考虑以反应产物分离后的甲烷或低碳烯烃物料作稀释剂。(4)关 于如何循环利用甲醇制烯烃副产物水 ,提 出了两点建议。一是直接将水 回 收 到 合 成 气 生 产 装 置 中 ,不 进 行 任 何 脱 除 烃 或 有 机 氧 化 物 工 序 。 甲 醇 制 烯 烃 所产生的水足够初步重整的用量。 二是将丙烯产物加水通过酯化作用形成二异丙醚(DIPE),由 于

19、 该 过 程 不 需 要 高 纯 度 的 丙 烯 ,因 此 甲 醇 制 烯 烃 分 离 工 序 中 的 脱 乙 烷 塔 可以省略。(5)为 使 产 品 适 应 市 场 需 要 ,通 过 歧 化 手 段 使 丙 烯 歧 化 为 乙 烯 和 丁 烯 ,同 样 乙烯和丁烯也能歧化为丙烯。(6)甲醇制烯烃反应产物中丁烯 、 C5 及 C5 以上烃类的利用和处理 。 日益受重 视 的 处 理 方 法 是 将 丁 烯 、 C5 及 C5 以 上 烃 类 转 化 为 乙 烯 和 丙 烯 , 采 用Superflex(Lyondel)、 MOI(Exon/Mobil)、 Propylur(Lurgi)和 最

20、新 的 Paris(AtoFina/UOP)等工艺可以实现。4）S APO-34 催化剂SAPO-34 沸 石催化剂是 1984 年 美国 UCC 公 司研制开发的一种结晶磷硅酸铝 盐， 具有特殊的强择形八元环通道结构， 可以有效地抑制芳烃的生成 ， 对低碳烯烃的选择性达到 90%以上。与 ZSM-5 催化剂相比，其孔径比小，孔道密度 高 ， 可利用的比表面大，M TO 反应速度快。此外 ， SAPO-34 还具有较好的吸附性能 、 热 稳定性和水稳定性， 其测定的骨架崩塌温度为 1000 ， 在 20%的水蒸汽环境中 ，600下处理仍可保持晶体结构 。 这一点对 MTO 的连续反应和催化剂再

21、生操作具有十分重要的作用，SAP O 的发现使 MTO 工艺取得突破性的进展。 从近期的国外专利来看，对 SAPO 催化剂改进主要有以下两方面的内容： 一是将各种金属元素引入 SAPO-34 分子筛骨架上，改变分子筛酸性和孔口大小 ， 得 到小孔口径和中等强度的酸中心，提高低碳烯烃的选择性；二是 MTO 流化床对催化剂的强度、 耐磨和一定筛分粒度都有一定的要求， 为此对于催化剂强度方面的改进也是一个主要方面。催化剂 SAPO-34 SrSAPO-34CaSAPO-34 BaSAPO-34乙烯收率 49.2 67.1 52.3 50.3年产 60 万吨烯 烃 (MTO)项目10丙烯收率 35.0

22、 22.4 34.7 35.3总收率 83.2 89.5 87.0 85.6乙烯 /丙烯 1.4 3.0 1.5 1.4表 1.1 引 入不同碱土金属离子的催化剂性能 %注：表中各产品收率为质量分数。由上表可以看出， 引入 Sr 后， 乙烯和丙烯总收率高达 89.5%， 乙烯与丙烯比 达到 3.0，催化剂性能显著提高。1.4.2 我国 MTO 工艺及催化剂开发现状我国开展 MTO 研究的时间较晚，研究单位较少。从申请专利的角度分析， 从事这方面研究的主要有中科院大连化学物理研究所和清华大学两家。1.4.2.1 大连化物所 MTO 工艺大 连化物所的 DMTO 工 艺与 UOP 工 艺基本相同，

23、只是催化剂有所不同。而 后在 DMTO 工艺上再发展形成了 DMTO-II 工艺。1）D MTO 工艺特点：(1)反应- 再生连续的密相循环流化反应； (2)DMTO 专用催化剂； (3)乙烯/ 丙烯比例在适当范围内可以调节；2）D MTO-II 工艺新特点(1)甲醇转化反应与 C4+转化反应采用同一种催化剂；(2)甲醇转化和 C4+转化均采用流化反应方式 ，分别在不同的反应区进行 ， 可 以共用再生器，耦合构成相互联系的完整系统；(3)利用 C4+转化反应强吸热的特点 ， 在高温区进行 C4+转化反应， 既符合该 反应的转化要求，也能实现热量的耦合。到目前为止， 大连化物所 MTO/SDTO

24、 技术已申请 25 项专利， 拥有知识产权 。 目前正在建设万吨级 MTO 工业试验装置 ， 为大型工业化装置建设提供设计数据。从 MTO 中试装置所取得数据比较， 美国 UOP 和大连化物中试的乙烯质量收 率与 UOP 公司相当（见表 1） ，质量收率可以达到 22%-24%，丙烯质量收率达 到12%-14%。 ， 只是在催化剂的使用寿命上略有差异,D O123 催化剂的价格却低得多。项目原料UOP甲醇大连化物所二甲醚中试规模/ td-1分子筛类型 反应器类型0.75SAPO-34流化床相当甲醇 0.08 0.15SAPO-34流化床“三井化学杯 ”第五届 全国 大学生化工设计竞赛11烯烃选

25、择性 （质量分数） /%乙烯 344 6 50乙烯+丙烯 767 9 80乙烯 +丙烯+丁烯 859 0 90单位质量混合烯烃的原料消耗 2.659 相当 2.567 甲醇已运行的反应- 再生次数 450 1500催化剂的价格催化剂牌号高MTO-100比较低DO-123表 1.2 大 连化物所与公司的中试装置评价结果比较1.4.2.2 清华大学 MTO 工艺中国石油大学与清华大学合作也在从事从 MTO 催化剂到产品烯烃分离方面 的系统工作。清华大学申请的专利如下。(1)2001 年 申请了一种由二甲醚或甲醇生产低碳烯烃的工艺方法及其系统， 该 工 艺 采 用 磷 酸 硅 铝 分 子 筛 （ S

26、APO 34） 作 为 催 化 剂 ， 利 用 气 固 并 流 下 行 式 流 化床超短接触反应器， 催化剂与原料在气固并流下行式流化床超短接触反应器中 接触、 反应， 物流方向为下行； 催化剂及反应产物出反应器后进人设置在该反应 器下部的气固快速分离器进行快速分离， 及时中止反应的进行， 有效地抑制了二 次反应的发生； 分离出的催化剂进人再生器中烧炭再生， 催化剂在系统中连续再 生， 反应循环进行。 通过使用本发明的工艺方法和系统， 减少了副产物烷烃的产 生， 降低了后续分离工艺的难度， 进而增加了产物低碳烯烃的产量 。 二甲醚或甲 醇的转化率大于 98，低碳烯烃的收率大于 93。(2)20

27、02 年 申请了一种提高乙烯选择性的方法，其特征在于：新加的磷酸硅 铝催化剂进人反应器后，先在 4006 50oC 的温度下与原料甲醇或二甲醚反应， 进行预处理， 催化剂离开反应器后， 并不进人再生器再生， 而是直接返回反应器 。 采用由甲醇， 二甲醚在磷酸硅铝催化剂作用下的热裂解制烯烃的工艺， 克服了现 有技术中以原油为原料制烯烃的高成本， 可以提高乙烯的选择性， 并可调节乙烯 和丙烯的比例。1.5 本厂建设意义对于两个消费量最大的有机原料 乙烯和丙烯生产来说，由煤经合成气 ， 直接或间接生产乙烯、 丙烯等低碳烯烃， 是很有诱惑力的路线。 煤生产合成气的 工艺已经工业化， 且已经实现大型化生

28、产。 如果要生产低碳烯烃， 从装置大型化 的角度考虑， 由合成气生产甲醇， 然后再由甲醇制备低碳烯烃及其它油品 ， 是最 易实现大型化生产的路线， 而且现在甲醇市场的总体形势是供大于求 ， 因此 MTO年产 60 万吨烯 烃 (MTO)项目12可以有效的改善我国石油资源短缺、 过分依赖进口的现状, 对于长期发展有裨益。“三井化学杯 ”第五届 全国 大学生化工设计竞赛13第二章 建设规模2.1 设计原则建设规模的原则要根据厂区的特点而定，具体说来有以下几个方面：1） 国家、 地区、 部分、 行业的经济发展计 划 ： 考虑到经济发展计划的要求 ， 才能保证国民经济有合理的结构，才能与国家、地区、行

29、业的经济协调发展， 取 得良好的效益。2）煤的价格：烯烃的量是由甲醇的量所决定的，甲醇的量是由甲醇分厂的 生产能力所决定的， 甲醇的量则是由合成气生产能力决定的， 合成气的量则是由 原料煤的价格所决定的，因此煤的价格对产品的产量至关重要。3）市场的需求量：市场的需求量是产品生产的主要依据，产品滞销带来的 后果要远比其他一切影响大得多。4）产品所处的生命周期阶段序号 发展阶段 增长趋势和特征 成本 利润1投入期前期增长率不稳定，新产品刚投产，开始进入市场亏损随着产量增大而上升成本很高成本缓慢上升1 0%，大量进入市场，开始有微利市场 成本开始下降 03 成熟期 增长率04 衰退期 增长率急剧下降

30、，产品开始陈旧化，处于被淘汰 状态，赢利下降，甚至出现亏本 成本升高 0/0表 2.1 产 品生命周期阶段及其特征处在成长期的产品， 需求在增长， 可以考虑投资建厂或对原生产厂进行技术 改进， 以求降低生产成本、 增加利润和提高产品的竞争能力， 如果效益可观还可 以扩大生产能力。5）其他原料情况：除了甲醇为原料之一外，还需要有其他的化工原料进行 辅助生产， 所以其他原料的来源和价格对产品的生产也有着一定的影响。 来源广泛、价格便宜，可以考虑使用较大的规模。6）资金来源：化工厂的初期建设需要大量的资金注入，因此生产规模要以 能和各种渠道提供的资金数量相适应而又不影响总的经济效益为原则来确定。7）

31、其他因素：土地条件、政策支持、人力资源、设备条件等其他相关因素都会对生产规模产生或多或少的影响，需要综合考虑。14年产 60 万吨烯 烃 (MTO)项目2.2 规模确定2.2.1 成本经济分析MTO 是为下游石化产品制造低碳烯烃单体原料的工艺装置，其生产低碳烯 烃成本主要由甲醇原料的价格所控制， 根据规模的不同， 甲醇原料的完全成本占 低碳烯烃完全制造成本的 70%8 5%，由数据可以看出，对于 100 万 t 甲醇进料100 万 t 甲 醇进料 /a 的 MTO 装 置，甲醇的原料费用如果为 1000 元/ t， 甲醇原料 费 用 约 占 制 造 成 本 的 76%， 甲 醇 的 原 料 费

32、 用 如 果 为 1600 元 /t， 甲 醇 原 料 费 用 约 占 成 本 的 83%。 其 余 17% 24%的 成 本 费 用 则 为 燃 料 动 力 、 催 化 剂 消 耗 、 人 工 成本和制造费用。如 果 甲 醇 原 料 价 格 可 以 降 低 到 1000 元 /t 的 水 平 ， MTO 或 DMTO 工 艺 生 产 低碳烯烃会有比较好的经济效益和市场竞争力。 对于这样的原料价格， 如果用天 然气为原料生产 ， 反算出天然气价格必须是 0.6 元 /m3 0.7 元 /m3， 即 2.05 美元/ MMBTU 2.39 美元/ MMBTU， 由于我国的天然气生产成本高 ， 天

33、然气价格难以 低到这样的水平。 而对于以煤炭为原料制甲醇而言， 如果煤炭价格低廉 ， 而且生 产装置大型化， 达到 100 万 t/a1 50 万 t/a 甲醇生产规模 ， 有可能使甲醇生产成 本降低到 1000 元/ t 以下，使煤基甲醇的 MTO 或 DMTO 工艺技术经济可行 。 如 果是生产装置 20 万 t/a50 万 t/a 甲醇规模，经济效益则很难可行。这就是国 外 MTO 工 业 化 装 置 都 是 大 型 化 的 原 因 所 在 ， 所 配 套 的 甲 醇 装 置 原 料 处 理 能 力 都 在100 万 t/a 以上，甚至是 150 万 t/a2 50 万 t/a 的能力。

34、在甲醇原料价格为 1300 元/ t 时 ， 低碳烯烃单位制造成本中原料成本占 75%， 即大约 3700 元;催化剂和辅助材料费用一般 占 3% 5%; 燃料及动力一般 占 4%6%； 工资及附加占不到 1%;制造费用及利润一般占 10%1 3%。 很明显, 甲醇价格 是制约因素。 国外大型化的天然气制甲醇装置由于天然气价格非常低廉， 甲醇的 制造成本比较低，使 MTO 工艺生产的低碳烯烃有价格竞争优势。因 此 ,要 降 低 甲 醇 的 原 料 费 用 ,关 键 之 一 是 装 置 大 型 化 ,一 般 甲 醇 装 置 的 规 模 在 100 万 t/a 以 上 ,煤 基 甲 醇 装 置 的

35、 气 化 部 分 按 目 前 技 术 需 要 2 套 气 化 装 置 ,天 然 气 基 甲 醇 的 合 成 气 部 分 目 前 技 术 能 力 已 经 非 常 大 ， 单 系 列 就 可 以 满 足 后 续 175 万 t/a250 万 t/a 甲 醇 合 成 部 分 的 合 成 气 要 求 。 关 键 之 二 是 天 然 气 和 煤 炭 的 价 格 要 比 较 低 廉 ， 即 使 在 原 油 价 格 比 较 高 的 今 天 ， 原 料 煤 炭 价 格 如 果 高 于 150 元/t200 元 /t， MTO 生产的低碳烯烃对于下游化工生产而言仍然难有竞争 力 。 对 于生产聚乙烯、 聚丙烯而

36、言一般是如此， 对于生产乙二醇等其他精细化工产品而 言还需要作比较细的技术经济评估。煤 炭 价 格 对 甲 醇 生 产 成 本 的 影 响 较 大 ， 煤 炭 原 料 价 格 每 增 加 50 元 /t， 甲 醇 生产成本将增加 100 元/ t 左右，低碳烯烃的生产成本就将增加近 300 元/ t，影15“三井化学杯 ”第五届 全国 大学生化工设计竞赛响 极 其 大 。 在 15 万 t/a 德 士 古 水 煤 浆 气 化 急 冷 工 艺 制 甲 醇 生 产 成 本 分 析 的 基 础上列出了煤炭价格对甲醇制造成本的影响。煤炭价格调整时的计算原则:(1)原料煤炭价 格 (中间列 225 元/

37、 t 为基准价 ) 原料煤单耗 ( 1.442t/t 甲醇 ) = 生 产成本中原料煤的费用;(2)甲 醇 生 产 成 本 中 动 力 煤 炭 的 费 用 计 算 按 照 :确 认 1t 动 力 煤 可 以 产 生 5.27t蒸 汽 ; 假 设 动 力 煤 价 格 比 原 料 煤 低 40 元 /t;吨 醇 单 耗 蒸 汽 量 为 2.54t; 动 力 煤 价/5.27=每 吨 蒸 汽 中 动 力 煤 的 价 格 ;(动 力 煤 价 /5.27) 2.54=单 位 甲 醇 成 本 中 蒸 汽 的 费用。(3) MTO 工艺混合乙烯、丙烯收率按 35%计算; (4)烯烃成本中甲醇成本均按照 75

38、%计算。2.2.2 产品经济分析低碳烯烃特别是乙烯、 丙烯是化学工业中最重要的两种基础有机原料。 从全 球范围来看， 乙烯产能趋于饱和 ， 基本供求平衡。 2004 年底全球乙烯产能达到 1.12 亿吨， 当年需求量为 1.05 亿吨， 其中约 58%用于生产聚乙烯 、 13%用于环氧乙烷 、11%用 于 二 氯 乙 烷 、 7%用 于 乙 苯 、 其 它 用 途 11%。 1999 2004 年 间 ， 全 球 丙 烯 需求量年均增 长 4.9%， 超出了 乙 烯 3.7%的年均增长 率 。 2004 年全球丙烯产能 7502 万 吨 ， 产 量 6489 万 吨 ， 开 工 率 为 86%

39、， 但 消 费 量 达 6510 万 吨 。 2009 年 ， 世 界 丙烯产能新增 1964.1 万吨 ， 达到 9466 万吨 ， 年均增长率为 4.8%， 开工率进一步 提高至 88%， 届时， 下游行业对丙烯的需求将达到 8309 万吨 ，市场仍处于紧张 状态，供不应求。在 我 国 ， 乙 烯 和 丙 烯 仍 有 广 阔 的 市 场 需 求 ， 2005 年 我 国 乙 烯 自 给 率 只 有40.3%左右， 但随着几个大型乙烯项目的建成投产或上马 ， 如 BASF 60 万吨 /a（江 苏南京） 、 SECCO 90 万吨/ a（上海金山 ） 、 Shell 80 万吨/ a（ 广东

40、惠州大亚湾 ） 、 Exxon80 万 吨 /t（ 福 建 泉 州 ） 等 ， 我 国 的 乙 烯 自 给 率 在 未 来 的 几 年 内 会 有 所 升 高 ， 到2010 年 ， 乙 烯 自 给 率 达 到 60%以 上 ， 但 仍 然 是 供 不 应 求 ； 随 着 丙 烯 下 游 产 品 的 快 速 发 展 ， 极 大 地 拉 动 了 我 国 丙 烯 需 求 量 的 增 长 。 2004 年 ， 我 国 丙 烯 下 游 衍 生 物共消费丙烯约 634.6 万吨。 其中 ， 聚丙烯是丙烯最大的消费衍生物 ， 对丙烯的 消费量约占丙烯总消费量的 74.9%； 丙烯腈是我国丙烯的第二大衍生物

41、 ， 约占总 消 费 量 的 10.1%； 其 后 是 环 氧 丙 烷 约 占 5.9%， 丁 辛 醇 约 占 6.3%， 其 他 化 工 产 品 约占 2.8%。 20052 010 年， 我国对丙烯需求量年均增长率将达到 5.8%， 预计 2010 年， 丙烯表观消费量将达到 1049 万吨 ， 当量需求将达到 1905 万吨 。 20052 010 年，我国丙烯装置年生产能力的增长率达到 5.7%，2 010 年我国乙烯联产丙烯的 生产能力将达到约 722 万吨， 丙烯总生产能力达到 1080 万吨。 而 2010 年国内对 丙烯的当量需求达到 1905 万吨 ， 丙烯供需矛盾十分突出，

42、 供需缺口达 825 万吨。16年产 60 万吨烯 烃 (MTO)项目目前，乙烯主要是通过石脑油蒸汽裂解生产，而丙烯 60%来源于乙烯联产 ，35%来 自 流 化 催 化 裂 化 （ FCC） 装 置 ， 3%来 自 丙 烷 脱 氢 （ PDH） ， 剩 下 的 2%来 自 其它途径。 因此， 乙烯、 丙烯基本是通过石油路线而来。 但是由于石油资源的有限性、石油价格的不稳定，因此各国在对原有工艺技术进行增产改进的基础上 ， 已经开始致力于非石油路线生产乙烯和丙烯的开发， 以满足乙烯和丙烯强劲的需 求。 特别是对于我国这样一个典型的 “缺油少气多煤 ”的国家 ， 其战略意义更为重 大。从 199

43、3 年开始 ，我国从石油净出口国变为进口国 ，近几年来 ，我国石油进口量持续增长， 如不尽快寻求石油的替代能源工艺路线， 对进口石油的依赖度越来越大， 将会严重制约社会经济的发展。 非石油路线生产低碳烯烃的原料来源主 要有天然气和煤。我国的煤资源很丰富 ，2 002 年已探明可开采量为 1886 亿吨 ，可开采 150 年以上。 虽然我国的天然气资源也相对丰富， 但天然气的利用结构有待完善。2.2.3 产量规模具体的产量规模仍需依托总厂的甲醇分厂产量规模而定， 而本厂甲醇分厂年 产甲醇 180 万 t/a， 所以此 MTO 项目暂定生产能力为 180 万 t/a， 即制 60 万吨烯 烃。2.

44、3 下游产品市场及价格预测2.3.1 概述2.3.1.1 聚丙烯（ PP）聚丙烯 （P P） 是丙烯的聚合 物 ， 聚丙烯塑料因其具有良好的耐热性 、 耐腐蚀 性、电绝缘性和密度低等特点，其应用在近 20 年来得到迅速发展。国外聚丙烯的主要用途是生产货物的周转箱、 工业零件等注塑制品， 同时由 于其密度低， 具有良好的机械性能， 也大量用于汽车配件 ； 另外， 纤维和薄膜在 聚丙烯消费结构中占的比例也较大。从我国聚丙烯的消费结构来看， 编制制品一直占据了聚丙烯总消费量的一半 以 上。 PP 纤 维 (即 丙纶 )是 指以 PP 为 原料通过熔融纺丝制成的一种纤维制品。由 于 PP 纤维有着许多

45、优良性能，因而在装饰、产业、服用三大领域中的应用日益 广 泛 ， 已 成 为 合 成 纤 维 第 二 大 品 种 。 PP 纤 维 分 为 短 纤 、 长 丝 、 无 纺 布 （ 纺 粘 和 熔喷） 、 烟用丝束、 膨体连续长丝 （B CF） 等 ， 应用领域包括包装、 用来生产编织 袋的主要用于水泥、化肥、化工、粮食、饲料、原盐等领域；还有在香烟滤材 、 土工、 建材、 服装、 地毯 、 卫生制品等领域广泛使用 ， 纤维料因土工材料的发展17“三井化学杯 ”第五届 全国 大学生化工设计竞赛而 获 得 了 新 的 市 场 机 遇 ， 需 求 增 长 较 快 。 而 发 达 国 家 却 是 注

46、塑 料 占 据 了 近 40% 的市场， 这和我国的国情有关， 农业和基础建设对于编制制品的需求一直很旺盛 。 但是从近几年的数据看， 虽然编制制品的绝对用量仍在增加， 消费比例却有下降 的趋势。注 塑 制 品 是 指 通 过 向 具 有 特 定 形 状 的 模 具 内 注 射 熔 融 态 聚 丙 烯 然 后 冷 却 成 型的方法所得到的制品。 要求原料要有较高的流动性能。 主要应用领域是汽车 （保 险杠、仪表盘、蓄电池外壳、内饰 ） 、家电（各种大小家电外壳、洗衣机内桶、 电风扇叶轮和底座、冰箱内衬、抽屉和接水盘等 ） 、家居用品、塑料家具、玩具 等， 另外 ， PP 管材料和 PP 高透明

47、料将成为市场发展的新热点 。 注塑制品是我国 聚丙烯的第二大消费领域，并且消费比例有不断增加的趋势。聚丙烯的第三大消费市场应该说就是膜类市场了， 聚丙烯薄膜制品又分为吹 膜薄膜、 流延薄膜 （C PP） 和双向拉伸薄膜 （ BOPP） 。 BOPP 薄膜料和 CPP 薄膜料因包装业的发展而快速发展，其中定向薄膜可作为印刷（标签等 ） 、涂布、香烟及食品和农副产品包装袋；非定向膜用于电容器或各种包装材料。 聚丙烯的第四大消费市场是纤维类市场。主要消费市场包括绳索用纤维、 地毯用粗旦 （ 背衬 ） 和细旦纤维 （面纱） 、 服装用纤维、 玩具填充物、 烟用丝束 （过滤嘴） 、医用和卫生用无纺布产品

48、（一次性湿纸巾、百洁布、婴儿纸尿裤、一次 性口罩、手术服等） 、工业用滤布等，其中无纺布产品的增长趋势非常明显。管材专用料 （冷热水管、 污水管） 的市场虽然目前不是很大， 但是自从国家 禁止用镀锌管材质的水管后还是有一定的发展市场。 不过目前国产管材专用料的质量还有待改进。聚 丙 烯 的 其 他 应 用 领 域 包 括 聚 丙 烯 片 材 、 板 材 和 工 程 用 土 工 格 栅 等 。 PP 片 材、 板材广泛应用于食品包 装 、 建筑装饰、 汽车、 文具、 箱包、 化工环保与水处理、 瓶盖及日用消费品等等。 工程用土工格栅主要应用于道路、 堤坝建设方面的 地基加强。2.3.1.2 聚乙

49、烯（ PE）聚乙烯 （P E） 树脂是由乙烯单体聚合而成的一种热塑性塑料 ， 是当今世界上 产量和消费量最大的通用塑料产品之一。 PE 树脂工业化生产在世界上已有 50 多 年历史， 其中低密度聚乙烯 (LDPE)和高密度聚乙烯 (HDPE)分别在上世纪 30 年代末 和 50 年代实现工业 化 ， 而线性低密度聚乙烯 (LLDPE)的大规模生产是在上世纪 70 年代末， 在比较短的时间内 ， LLDPE 以其优异的性能和较低的成本 ， 在许多领域 已 替 代 了 LDPE。 目 前 LLDPE 几 乎 渗 透 到 所 有 的 传 统 聚 乙 烯 市 场 ， 包 括 薄 膜 、 模 塑、 管材和电线电缆。 具有最大优势的领域是包装 ， 如： 拉伸缠绕包装、 杂物袋 和重包装袋， 但在高透明度薄膜及电线电缆等绝缘应用中 LDPE 仍占优势 ， HDPE 主要应用于注塑和吹塑领域。18年产 60 万吨烯 烃 (MTO)项目2.3.2 市场分析2.3.2.1 聚丙烯 世界市场分析（1 ）生产状况世界聚丙烯消费近 10 年来一直保持高速增长的态势。 1996 年以来， 世界聚 丙烯生产能力以年均 8.5%速度递增， 2002 年世界聚丙烯产能达到 3947 万吨 ， 产