甲醇制备烯烃课件.ppt

1、甲醇制备烯烃（MTO）讲述讲述UOPUOP公司公司 美国美国DesPlainesDesPlaines，ILIL，U.S.A.U.S.A.概要市场分析市场分析UOP/HYDRO MTO 工艺工艺MTO应用应用MTO经济分析经济分析MTO竞争性竞争性概要市场分析市场分析甲醇甲醇烯烃烯烃UOP/HYDRO MTO 工艺工艺MTO应用应用MTO经济分析经济分析 MTO脱氢脱氢蒸汽裂解蒸汽裂解催化裂化天然气天然气甲烷甲烷甲醇甲醇乙烷乙烷丙烷丙烷丁烷丁烷原油原油石脑油石脑油催化裂化油催化裂化油乙烯乙烯丙烯丙烯丁二烯丁二烯丁烯丁烯烯烃价值链 其他其他 22氯甲烷氯甲烷 5甲醛甲醛 34二甲基对苯二甲酸酯二甲

2、基对苯二甲酸酯1甲基叔丁基醚甲基叔丁基醚 26乙酸乙酸7甲胺甲胺 3甲基丙烯甲基丙烯酸甲酯酸甲酯 2终端用户的甲醇需求甲醇生产成本实例 工业化厂址工业化厂址标准天然气厂址标准天然气厂址超大规模甲醇超大规模甲醇“工业化厂址”是基于1500吨/天，2.5美元/mm Btu天然气“标准天然气厂址”是基于3000吨/天，0.75美元/mm Btu天然气“超大规模甲醇”是基于7500吨/天，0.50美元/mm Btu天然气 费用，美元/吨甲醇运输15ROC折旧固定费用消耗品天然气甲醇价格相对于燃料价值甲醇价格相对于燃料价值 1990到到2000年平均价（美元年平均价（美元/百万百万Btu）液化天然气：液

3、化天然气：3.05美元美元4.72美元（美元（CIF日本）日本）液化气：液化气：1.494.23美元，（美元，（USA Henry 中心）中心）原油：原油：2.164.81美元（美元（OECD国家国家CIF）来源：来源：BP对世界能源的统计对世界能源的统计 2001年六月年六月 甲醇价格美元甲醇价格美元/吨吨热值，美元热值，美元/mm Btu(HHV)世界需求世界需求 甲醇乙烯丙烯需求，百万吨需求，百万吨甲醇的理论潜在消费量 甲醇消耗，百万吨甲醇消耗，百万吨假设烯烃需假设烯烃需求量的增加求量的增加是将甲醇转是将甲醇转化为烯烃供化为烯烃供给的给的理论等价超大规模甲醇装置理论等价超大规模甲醇装置

4、2百万吨甲醇装置等价量百万吨甲醇装置等价量一个超大规模甲醇装置相当于：一个超大规模甲醇装置相当于：大约占传统的甲醇市场的大约占传统的甲醇市场的7 占轻烯烃市场的的份额小占轻烯烃市场的的份额小于于0.07“理论的理论的MTO”假定国际轻烯烃需求是由甲假定国际轻烯烃需求是由甲醇转化为烯烃提供的醇转化为烯烃提供的 PG 乙烯需求乙烯需求9400万吨万吨PG/CG丙烯需求丙烯需求5340万吨万吨EO/EG 13聚乙烯聚乙烯 57EDC 14EB 7其他其他 9ACN10Oxo 8PO 8其他其他8聚丙烯聚丙烯62异丙基苯异丙基苯4“PG”聚合级聚合级“CG”化学级化学级数据来源：数据来源：CMAI20

5、02年轻烯烃来源年轻烯烃来源 PG乙烯供应乙烯供应（100来自裂解）PG/CG丙烯供应丙烯供应 石脑油石脑油53丁烷丁烷 4丙烷丙烷 6乙烷乙烷 30汽油汽油 6其他其他 1炼油厂炼油厂 30裂解裂解 68脱氢脱氢 1其他其他 1“PG”聚合级聚合级“CG”化学级化学级数据来源：数据来源：CMAI烯烃市场战略事务中东建造的乙烷裂解装置造成的冲击中东建造的乙烷裂解装置造成的冲击在美国更高的天然气价格在美国更高的天然气价格丙烯与乙烯的相对价值丙烯与乙烯的相对价值 超大规模甲醇装置的冲击超大规模甲醇装置的冲击 世界上的蒸汽裂解原料 乙烯供应比例，乙烯供应比例，汽油汽油石脑油石脑油丁烷丁烷丙烷丙烷乙烷

6、乙烷数据来源：数据来源：CMAI 2002丙烯丙烯/乙烯（吨乙烯（吨/吨）吨）数据来源：数据来源：CMAI 2002世界上丙稀世界上丙稀/乙烯比例乙烯比例 总需求用蒸汽裂解制备对于取代蒸汽裂解的烯烃制备方法的需求日益迫切市场价格天然气US合同价，美元/mm Btu丙烯/乙烯价格比平均价格比C3/C2美国/西欧/东南亚 美元/吨蒸汽裂解产丙烯工艺的替代工艺 催化裂化催化裂化 丙烷脱氢丙烷脱氢 天然气或者甲醇制备烯烃天然气或者甲醇制备烯烃 烯烃转化烯烃转化 置换置换 烯烃裂解烯烃裂解概要市场概况市场概况UOP/HYDRO MTO 工艺工艺发展历史发展历史工艺概况工艺概况关键的成功因素关键的成功因素

7、商业状态商业状态附带烯烃裂解的附带烯烃裂解的MTO工艺工艺MTO应用应用MTO经济分析经济分析 催化剂催化剂甲醇甲醇CH3OH乙烯乙烯&丙烯丙烯C2H4&C3H6反应副产物反应副产物丁烯混合物丁烯混合物C5，C1-C4，水，氧化物，焦，水，氧化物，焦炭，氢气炭，氢气&碳的氧化物碳的氧化物什么是MTO？联合碳联合碳SAPO 催化剂研制成功催化剂研制成功基本的基本的MTO转化测试转化测试 由由Hydro进行的进行的SAPO测试测试证实了证实了UCC测定测定由由UOP进行的进行的SAPO测试测试证实了证实了UCC测定测定建立合作开发关系建立合作开发关系工艺参数实验室测试工艺参数实验室测试催化剂长期使

8、用性能测试催化剂长期使用性能测试反应釜反应釜/UOP催化剂的催化剂的动力学测试动力学测试工艺参数实验室测试工艺参数实验室测试催化剂配方催化剂配方催化剂再生催化剂再生催化剂的工业化制备催化剂的工业化制备0.75吨/天验证装置裂解知识热量/回收终端的设计工程/工业化的设计MTO工艺达到转让和工业化的要求UOP和HYDROUOP 总部设在总部设在Des Plaines，Illinois，美国，美国，UOP是一个是一个工艺技术和工程产品的世界级供应商。主要服务的领域是工艺技术和工程产品的世界级供应商。主要服务的领域是石油，石油化工和化学工业。石油，石油化工和化学工业。DYDRO总部设在挪威的总部设在挪

9、威的Oslo，NORSK HYDRO 不仅是世界上最不仅是世界上最大的化肥生产商，还是欧洲乙烯和丙烯的主要供应商。大的化肥生产商，还是欧洲乙烯和丙烯的主要供应商。1992年，两个公司同意共同开发并工业化年，两个公司同意共同开发并工业化UOP/HYDRO MTO 工艺。工艺。1995年年 MTO在挪威在挪威NORSK HYDRO的验证装置建成开的验证装置建成开车。车。UOP/Hydro MTO工艺工艺反应釜 再生器 急冷塔 洗涤器 碱洗塔 脱C2 脱C1 C2分离器 脱C3 C3分离器 脱C4再生器再生器空气空气水水甲醇甲醇水水干燥器乙烯反应釜尾气乙烯丙烯混合C4丙烷乙烷DEM和含氧化合物回收U

10、OP/HYDRO MTO工艺特点催化裂化反应釜和再生器催化裂化反应釜和再生器连续稳态的操作连续稳态的操作专有技术的专有技术的UOP SAPO34为基底的催化剂为基底的催化剂低反应压力（在低反应压力（在13公斤之间）公斤之间）反应釜温度在反应釜温度在4005000C不需要添加稀释剂不需要添加稀释剂丙稀丙稀/乙烯的比例可以在比较宽泛的范围内调整乙烯的比例可以在比较宽泛的范围内调整可以生产聚合级的乙烯和丙稀可以生产聚合级的乙烯和丙稀MTO 技术关键的成功因素催化剂形状选择性催化剂形状选择性来自验证设备何实验工厂的性能数据来自验证设备何实验工厂的性能数据设备设计，建造，操作的经验设备设计，建造，操作的

11、经验催化裂化装置催化裂化装置脱氧化物单元脱氧化物单元轻烯烃的回收和纯化轻烯烃的回收和纯化UOP 技术商业化运走经验技术商业化运走经验SAPO34结构和结构和MTO产率产率3.8独特的孔径使得原料选择独特的孔径使得原料选择性的转化呈烯烃，排除了性的转化呈烯烃，排除了生成更重化合物的可能性生成更重化合物的可能性乙烯乙烯/丙烯丙烯 比例比例重量产率（碳基）重量产率（碳基）催化剂的研发UOP和和NorskHydro 完成了大量的完成了大量的MTO100催化剂研究工作催化剂研究工作甲醇转化，选择性，结焦性甲醇转化，选择性，结焦性再生性和长期操作稳定性再生性和长期操作稳定性UOP已经对多个催化剂进行了工业

12、化试生产已经对多个催化剂进行了工业化试生产UOP和和Norsk Hydro对催化剂的强度和摩擦系数做了研究，确认工对催化剂的强度和摩擦系数做了研究，确认工业化试生产的催化剂满足使用要求业化试生产的催化剂满足使用要求物理强度和耐磨性等同或者由于催化裂化催化剂物理强度和耐磨性等同或者由于催化裂化催化剂 流化床反应器结果运行时间，天运行时间，天转化率或者选择性转化率或者选择性MTO工艺流程图类似于炼油/FCC装置类似于石脑油裂解装置UOPFCC：工业化经验UOP在在FCC技术方面在工业界享有盛誉技术方面在工业界享有盛誉从从20世纪世纪70年代至今，已经授权建造了年代至今，已经授权建造了215套装置套

13、装置目前仍然有目前仍然有150多套正在运行多套正在运行新装置的平均大小在新装置的平均大小在47万万BPEBPD（7万万BPD大约大约350万公吨万公吨/年）年）UOP每年维修几套装置每年维修几套装置 原料和产品的特性甲醇甲醇 粗甲醇粗甲醇 精甲醇精甲醇烯烃烯烃 在不是用在不是用C2和和C3分离器的情况下可以分离器的情况下可以得到纯度可达得到纯度可达97 使用使用C2和和C3分离器可以得到聚合级的分离器可以得到聚合级的产品产品产品质生产聚合级烯烃需要传统工艺生产聚合级烯烃需要传统工艺实验工厂中清除的污染物已经得到验证实验工厂中清除的污染物已经得到验证在反应釜的产物中没有发现任何异常的污染物在反应

14、釜的产物中没有发现任何异常的污染物已经证实产物对于聚合工艺的适应性已经证实产物对于聚合工艺的适应性MTO和蒸汽裂解工艺中产生的含氧化合物和蒸汽裂解工艺中产生的含氧化合物MTO 设计中使用已经工业化设计中使用已经工业化的技术回收并脱除含氧化合物的技术回收并脱除含氧化合物含氧化合物由含氧化合物由ORU脱除脱除 无ORU有ORU工艺设计的研发工艺中引进的改进设计使得资金的投入和操作成工艺中引进的改进设计使得资金的投入和操作成本降低本降低驱除了乙烯深冷装置驱除了乙烯深冷装置两级急冷塔设计两级急冷塔设计改进的反应釜设计改进的反应釜设计减少催化剂储存减少催化剂储存单级反应釜具有更大的处理能力单级反应釜具有

15、更大的处理能力反应釜和再生器的详细机械设计反应釜和再生器的详细机械设计MTO项目设计发展已经完成了多个详细的可行性研究已经完成了多个详细的可行性研究单独的单独的MTO工厂工厂整合的整合的GTP 工厂工厂包括反应釜截面和正面图，总体规划，初级，详包括反应釜截面和正面图，总体规划，初级，详细的费用估计。细的费用估计。对于对于MTO项目已经完成了项目已经完成了“计划时间表计划时间表A”MTO工业化状态MTO验证装置验证装置1995年在挪威年在挪威NorskHydero的装置开的装置开车车用商品甲醇作为原料用商品甲醇作为原料第一套工业化装置第一套工业化装置基本的工程在基本的工程在2003年完工年完工气

16、体聚合物的项目由气体聚合物的项目由Axinova Polyolefins 建在尼日利亚建在尼日利亚MTO设计的弹性基于35万吨/年的丙烯 MTO 设计弹性基于基于35万吨丙烯万吨丙烯千吨千吨MTO C4MTO C5丁烯1,3丁二烯丁二烯丁烷线性烯烃支化烯烃二烯烃环状化合物烷烃MTO 副产物组成0.13-0.21/吨轻烯烃吨轻烯烃0.06-0.07/吨轻烯烃吨轻烯烃MTO中中C4升级选择升级选择燃料燃料用于生产机动车燃料的烷基化工艺用于生产机动车燃料的烷基化工艺生产增塑剂的耦合发应生产增塑剂的耦合发应用于烯烃生产的蒸汽裂解用于烯烃生产的蒸汽裂解用于生产辅助单体的丁烯回收用于生产辅助单体的丁烯回收

17、用于生产丙烯的置换反应用于生产丙烯的置换反应选择性的烯烃裂解以生产更多的丙烯和乙烯选择性的烯烃裂解以生产更多的丙烯和乙烯什么是什么是OCP烯烃裂解合作历史ATOFINA与与20世纪世纪90年代中期开始开发烯烃裂解年代中期开始开发烯烃裂解技术技术UOP和和ATOFINA 同意在同意在2000年后半年合作年后半年合作UOP和和ATOFINA合作开发包括：合作开发包括：实验工厂的催化剂的性能测定实验工厂的催化剂的性能测定验证工厂的长期操作的影响验证工厂的长期操作的影响原料价格和产量的确定原料价格和产量的确定催化剂的大规模生产催化剂的大规模生产工艺设计的开发工艺设计的开发ATOFINA/UOPATOF

18、INA/UOP于于20032003年宣布烯烃裂解工艺问世年宣布烯烃裂解工艺问世 ATOFINA/UOP烯烃裂解工艺流程图烯烃裂解工艺流程图OCP反应釜工段反应釜工段C4C8烯烃烯烃C4 副产物C5副产物脱丁烷塔脱丙烷塔轻烯烃产物1998年开车年开车整合进一个工业装置整合进一个工业装置使用工业品做为原料使用工业品做为原料包括包括原料预处理原料预处理反应釜工段反应釜工段内部循环能力内部循环能力ATOFINA 验证装置验证装置烯烃裂解工艺特点固定床技术固定床技术高高LHSV低反应压力（低反应压力（15公斤之间）公斤之间）反应釜内部的温度反应釜内部的温度5006000CUOP专有技术的分子筛催化剂专有

19、技术的分子筛催化剂不需稀释添加剂不需稀释添加剂C3产物中有大约产物中有大约95丙烯丙烯回转再生系统回转再生系统应用：应用：MTO工厂工厂 增加增加20轻烯烃产率轻烯烃产率降低约降低约80C4副产物副产物丙烯丙烯/乙烯产品比例可高乙烯产品比例可高达达1.75优良的整合潜力优良的整合潜力MTO单元单元OCP单元单元C4-C5烯烃轻烯烃甲醇轻烯烃产领（以碳数为准）轻烯烃产量（以碳为基础）（以碳为基础）MTOMTO/OCPATOFINA/UOP 烯烃裂解工艺满足对轻烯烃生产替代工艺的需求增长满足对轻烯烃生产替代工艺的需求增长开发的开发的OCP工艺可以将副产品转化为乙烯和丙烯工艺可以将副产品转化为乙烯和丙烯UOP也可以转让也可以转让OCP工艺工艺 概要市场分析市场分析UOP/HYDRO MTO 工艺工艺MTO应用应用规模规模地点地点MTO经济分析经济分析MTO竞争性竞争性GTO链链世界规模产能世界规模产能天然气合成气乙烯丙烯甲醇甲醇工厂MTO工厂生产