1、300 万吨甲醇制烯烃(MTO)项目可行性研究报告常州大学 E&P 0“三井化学杯”第五届大学生 化工设计大赛300 万吨甲醇制烯烃 MTO 项目可 行 性 研 究 报 告300 万吨甲醇制烯烃(MTO)项目可行性研究报告常州大学 E&P 1目 录第一章 总论 .11.1 项目概况 .11.2 设计依据 .11.3 项目背景 .11.3.1 MTO 的国内外研究 .21.3.2 MTO 的工业展望 .41.4 研究结论 .61.4.1 项目产品及生产规模 .61.4.2 工艺路线简介 .61.4.3 建设周期 .71.4.4 项目投资及资金来源 .71.4.5 项目结论 .7第二章 建设规模
2、.72.1 规模确定 .72.1.1 市场需求 .72.1.2 产品描述 .82.1.3 原料来源 .102.1.4 建厂规模 .122.2 产品方案 .12第三章 MTO 技术 .133.1 甲醇制烯烃的基本原理 .13300 万吨甲醇制烯烃(MTO)项目可行性研究报告常州大学 E&P 23.2 催化剂的研究 .173.2.1 催化剂的发展 .173.2.2 催化剂的使用 .203.2.3 催化剂的再生 .233.3 MTO 工艺的优点 .233.4 甲醇制烯烃工艺条件 .243.4.1 反应温度 .243.4.2 反应压力 .243.5 甲醇制烯烃工艺流程及主要设备 .253.5.1 MT
3、O 工艺流程 .253.5.2 MTO 主要设备 .30第四章 C4 的综合利用 .304.1 C4 馏分的利用现状 .304.1.1 综述 .304.1.2 工业利用途径 .314.1.3 C4 馏分的分离及化工利用 .334.2 提高 C4 资源利用价值 .374.2.1 加氢精制，作乙烯裂解原料 .374.2.2 C4 烯烃歧化制丙烯 .384.2.3 C4 烃类回炼增产乙烯、丙烯 .384.2.4 异丁烷氧化法生产环氧丙烷，联产叔丁醇 .384.2.5 MTBE-烷基化油联合装置 .394.3 本厂 C4 情况 .40300 万吨甲醇制烯烃(MTO)项目可行性研究报告常州大学 E&P
4、34.3.1 方案设计 .404.3.2 C4 裂解增产丙烯 .404.3.3 烯烃歧化制丙烯 .41第五章 厂址选择 .425.1 厂区选择基本原则 .425.2 厂址选定 .445.2.1 概况 .445.2.2 选址优势 .455.2.3 政府政策 .475.2.4 总结 .49第六章 组织机构与系统集 成方案 .506.1 组织结构 .506.2 机构职权 .516.2.1 股东会 .516.2.2 董事会 .516.2.3 监事会 .526.2.4 总经理 .526.2.5 部门设置 .536.3 管理机制 .556.3.1 公司管理策略 .556.3.2 公司激励策略 .556.4
5、 企业文化 .576.5 生产班制 .58300 万吨甲醇制烯烃(MTO)项目可行性研究报告常州大学 E&P 46.6 员工培训 .586.6.1 工人、技术人员和生产管理人员来源 .586.6.2 人员培训规划 .586.7 系统集成方案 .59第七章 经济效益分析 .617.1 甲醇交易 .617.1.1 甲醇交易简介 .617.1.2 中国甲醇交易市场 .627.1.3 甲醇对本厂建设的意义 .637.2 乙烯、丙烯交易 .637.3 经济分析 .647.3.1 工艺装置及单元装置资产估算 .647.3.2 成本费用估算 .657.3.3 公用工程费 .667.3.4 资金来源及筹措方式
6、 .707.3.5 盈利分析 .717.3.6 不确定性分析 .76第八章 社会效益分析 .788.1 对能源紧缺的影响 .788.2 对当地经济发展的影响 .798.3 对推广科技进步的影响 .798.4 对当地环境的影响 .798.4.1 项目对当地环境的影响 .79300 万吨甲醇制烯烃(MTO)项目可行性研究报告常州大学 E&P 58.4.2 生产过程对当地环境的影响 .798.5 对长远发展的影响 .80第九章 可行性研究结论与建议 .80300 万吨甲醇制烯烃(MTO)项目可行性研究报告常州大学 E&P 1第一章 总论1.1 项目概况本项目是为徐州某化工有限公司建设的一套甲醇制烯烃
7、（MTO ）工艺，年处理甲醇 300 万吨。鉴于我国的自然资源条件，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。在反应器设计时，我们参考了大连化物所的相关数据及文献，通过讨论和修改最终定稿。工艺中产生大量的废水，经处理后作为冷凝水循环使用，基本达到了零排放。在 C4 的利用上，我们设计了 C4 裂解增产乙烯和 C4 歧化制丙烯两套方案，各有优缺点。乙烯、丙烯产品市场需求量大，是重要的化工原料，本项目采用目前较为成熟 MTO 工艺技术，每年将 300 万吨甲醇转化为乙烯、丙烯，社会
8、效益与经济效益显著。同时，我们将厂址选在徐州，当地政府为此提供的政策支持可为本项目的顺利开工带来诸多便利。1.2 设计依据1. 2010“三井化学杯”第四届大学生化工设计竞赛指导书；2. 化工工程设计相关准则及规定；3. 化工部规划院编制的化工建设项目可行性研究内容和深度的规定 。1.3 项目背景乙烯和丙烯是现代化学工业的基础原料，近年来随着乙烯、丙烯下游产品应用领域的不断扩展，乙烯和丙烯的需求量也在不断增加。现有的低碳烯烃生300 万吨甲醇制烯烃(MTO)项目可行性研究报告常州大学 E&P 2产技术严重依赖石油资源，其中乙烯大部分来源于石脑油蒸汽裂解，丙烯大部分来自蒸汽裂解制乙烯副产，少部分
9、来自炼油厂流化催化裂化副产， 而以丙烯为目的产物的丙烷脱氢所占比例甚微。但在世界范围内对于石油而言，短期有价格上涨、供应不稳定的问题；长期有资源储藏量有限，石油价格上涨的问题。倘若能在非石油的乙烯、丙烯制取路线取得工业化进展，可以使国家不仅可以避免石油储量有限带来的“石油危机” ，而且可以据此有效抑制石油及石油产品价格的快速上涨。因此世界各国开始致力于非石油路线制乙烯和丙烯等低碳烯烃的技术开发，其中以天然气或煤为原料经甲醇制取低碳烯烃的技术逐渐成为研究开发的热点。考虑到我国的能源结构为“多煤，缺油，少气” ，所以开发以天然气或煤为原料取代以石油为原料制取低碳烯烃工业化应用方案意义尤为重大，这关
10、系到我国的能源安全问题。1.3.1 MTO 的国内外研究美 国 Mobil 提出一种使用 ZSM-5 催化剂，在列管式反应器中进行甲醇转化制烯烃的工艺流程，并于 1984 年进行过 9 个月的中试试验，试验规模为 100桶/d。以碳选择性为基础，乙烯质量收率可达 60%，烯烃总质量收率可达80%，大体相当于采用常规石脑油/粗柴油管式炉裂解法收率的 2 倍，但催化剂的寿命尚不理想。1980 年 德 国 BASF 采用沸石催化剂， 在德国路德维希港建立了一套消耗甲醇 30 t/ d 的中试装置。其反应温为 300450 ，压力为 0. 10. 5MPa ，用各种沸石做催化剂，初步试验结果是 C2C
11、4 烯烃的质量收率为 50 %60 % ，收率低。取得突破性进展的是 Norsk Hydro 与 UOP 于 1995 年 6 月在挪威合作建设的一套加工粗甲醇能力为 0.75 t/ d 的 MTO 工艺演示装置，装置连续运转了 90d 300 万吨甲醇制烯烃(MTO)项目可行性研究报告常州大学 E&P 3，各系统操作正常、稳定甲醇的转化率接近 100，乙烯+丙烯的产率稳定在 80%左右，而且乙烯和丙烯的纯度均在 99.6 %以上，可直接满足聚合级丙烯和乙烯的要求。在 90d 运转中催化剂经过 450 次反应再生循环，其性能仍然非常稳定，反应后通过取样分析，催化剂的强度也满足要求，而且可以改变
12、操作条件可以使 m (乙烯)m( 丙烯)在 0.751.5 之间调节。自工业演示装置建立以来，HYDRO 公司和 UOP 公司又合作进行了多项试验工作，包括进料的变化 ，乙烯、丙烯质量比的调整，质量稳定性，工艺放大可靠性等。试验结果表明，工艺流程完善，催化剂性能稳定，初步具备工业放大条件，有良好的工业应用前景。为了降低甲醇原料消耗，在甲醇进料量不变的情况下，增产更多的烯烃。UOP 将 MTO 技术与道达尔的 OCP 进行组合，OCP 是固定床的 C4+ 催化裂解反应，反应产物主要是丙烯，这样大大提高了乙烯与丙烯的收率。P/E 比例可以在更大范围内调整。国内在 20 世纪 80 年代，中科院大连
13、化物所已开始对 MTO 工艺的硅铝磷酸盐分子筛的研究，国内其它科研机构石油大学、中石化石科院也进行了多年的 MTO 催化剂的研究，得到了与 UOP 接近的结果，尤其中科院大连化物所的开发与研究工作进展迅速，在 1993 年完成了以 ZSM-5 为催化剂，甲醇处理量为 1 t/ d 的固定床 MTO 工艺中试研究，20 世纪 90 年代提出了由合成气制二甲醚进而制取烯烃的 SDTO 工艺。SDTO 工艺与 MTO 工艺差别很小，也采用流化床的反应- 再生形式，其催化剂同样可以用于 MTO 工艺。该工艺首先使合成气在固定床反应器中在金属-沸石双功能催化剂的作用下，一步转化制得二甲醚，然后在流化床反
14、应器中以小孔径硅铝磷分子筛催化剂 DO123 将二甲醚转化为以乙烯为主的低碳烯烃。综上所述，MTO 工艺开辟了由煤炭或天然气生产基本有机化工原料的新工300 万吨甲醇制烯烃(MTO)项目可行性研究报告常州大学 E&P 4艺路线，是最有希望取代传统的以石脑油为原料制取烯烃的路线，也是实现煤化工向石油化工延伸发展的有效途径。1.3.2 MTO 的工业展望目前道达尔石化在比利时 Feluy 建设的 10 吨/ 天的 MTO 示范装置（包括OCP（烯烃裂解）单元）已于 2009 年建成开车。新加坡的欧洲化学公司正在尼日利亚建设 1 万吨甲醇 / 天的 MTO 装置（包括 OCP 单元） ，目前已完成基
15、础设计。采用 UOPHydro 工艺的 20 万 ta 乙烯工业装置已建设成功。目前UOPHydro 公司已实现 500 kt/ a 乙烯装置的工业设计，并表示可对设计的500 kt/ a 大型乙烯装置做出承诺和保证。此外，Chem Stystems 咨询公司还对300 kt/ a MTO 工艺、通用乙烯生产工艺进行了技术经济分析比较，确立 MTO 工艺技术的可行性。2008 年 1 月欧洲化学技术公司、新加坡 Eurochem 技术公司旗下的 Viva 公司在尼日利亚的 Lekki 建设 330 万 ta 甲醇装置下游配套建设 MTO 装置。采用 UOPHydro 的 MTO 技术和 UOP
16、 烯烃裂解工艺技术(OCP)，组成 MTOOCP 加工技术方案，计划 2012 年建成投产。Viva 甲醇公司表示，尼日利亚 1 万 t/d 甲醇生产装置将是世界上最大的甲醇生产装置，甲 醇 用 作MTO 装 置 进 料 ， MTO 装 置 乙 烯 和 丙 烯 设 计 生 产 能 力 均 为 40 万 吨 /年 ， 这是 UOP/Hrdro 的 MTO 工艺在世界上第一次大规模商业化应用。在国内，2004 年大连化物所、陕西新兴煤化工科技发展有限责任公司和中国石化集团洛阳石化工程公司合作，进行 DMTO 成套工业技术开发，建成了世界第一套万吨级（甲醇处理量 50 t/d）甲醇制烯烃工业性试验装置。并在2005 年 l2 月 成 功 投 料 试 车 ， 2006 年 8 月 23 日 通 过 了 国 家 级 鉴 定 。 经 国 家科 技 成 果 鉴 定 ， 认 定 此 项 目 自 主 创 新 的 工 业 化 技 术 处 于 国 际 领 先 水 平 。 现
