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《現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)系列研究報告》六大現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)——煤制烯烴 煤制乙二醇 煤制乙醇 煤制油 煤制天然氣 甲醇，《現(xiàn)代煤化工政策匯編及解讀》咨詢微信：2303823240

烯烴主要用于生產(chǎn)聚烯烴。烯烴意指含有雙鍵的碳氫化合物，其中最常見及用途最廣的兩種烯烴為乙烯和丙烯，分別主要用來合成聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）。其中，聚乙烯主要可以分為高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）和線性低密度聚乙烯（LLDPE）三類，而聚丙烯則主要分為粉料及粒料兩種。這兩大類聚烯烴產(chǎn)品也是生產(chǎn)生活中最為常見塑料制品的原材料，如塑料袋、瓶、管材、玩具及家具等。按照上游原材料，烯烴生產(chǎn)工藝可分為油頭、煤頭和氣頭三大類。

油頭工藝是最傳統(tǒng)、最常見的烯烴生產(chǎn)方式，主要使用石腦油或柴油來進行裂解和催化裂化（FCC），生產(chǎn)出的乙烯、丙烯收率普遍較低，且會產(chǎn)生較多的油品副產(chǎn)物。受原料供應限制，油頭工藝裝置一般作為煉廠下游配套設施建設，幾乎無法單獨投建。

氣頭工藝主要是指利用乙烷、丙烷等烷烴生產(chǎn)烯烴的工藝，該類工藝烯烴收率較高，產(chǎn)品選擇性較好，其中乙烷裂解制乙烯及丙烷脫氫（PDH）制丙烯的收率均能達到80%以上，副產(chǎn)物主要為可燃碳氫化合物及氫氣，但我國丙烷及乙烷進口依賴度較高，該類工藝產(chǎn)能相對較低。

煤頭工藝在我國應用較廣，主要以CTO的形式存在。該工藝需要依托豐富的煤炭資源并往往形成從煤炭到聚烯烴的產(chǎn)業(yè)鏈一體化格局。CTO烯烴收率較高，乙烯、丙烯及少部分丁二烯的產(chǎn)率合計高達85%以上。甲醇制烯烴（MTO）通常是CTO工藝中的一環(huán)且位于煤制甲醇裝置下游，也可不依附于CTO，直接外購甲醇進行烯烴生產(chǎn)，但當甲醇價格較高時，該路線往往盈利性較差。

煤制烯烴CTO流程包括煤制甲醇和甲醇制乙烯。CTO（Coal to Olefin）的主要流程為：煤→合成氣→甲醇→烯烴。由煤生產(chǎn)甲醇的技術稱為CTM（Coal to Methanol），而由甲醇生產(chǎn)烯烴的技術則統(tǒng)稱MTO（Methanol to Olefin），當其產(chǎn)物僅為丙烯時則稱為MTP（Methanol to Propylene）。其中，未配套上游煤制甲醇裝置的企業(yè)，也可以通過直接外購甲醇的方式投資MTO/MTP裝置生產(chǎn)烯烴。

甲醇為煤制烯烴不可或缺中間產(chǎn)物。由煤氣化反應可以在1,400至1,600℃及5MPa壓力下得到合成氣，其主要成分為氫氣及一氧化碳，二者比例約為1:2。因合成甲醇需要，需通過水煤氣變換反應將二者比例調(diào)整為2:1左右，之后在300至400℃及25至35MPa壓力下合成中間產(chǎn)物甲醇。粗甲醇中甲醇占82%，水占18%，且有部分雜質(zhì)，精煉后二者均被除去，以此得到生產(chǎn)下游烯烴的直接原料。

甲醇制烯烴MTO囊括多種可選工藝流程。煤制烯烴CTO細分工藝的區(qū)別主要是在甲醇制烯烴MTO的步驟上。目前主要有四種已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化的甲醇制烯烴工藝：1）UOP Honeywell的MTO工藝；2）中國科學院大連化學物理研究所（DICP）的DMTO工藝；3）中國石化的S-MTO工藝；4）Lurgi的MTP工藝。

UOP MTO工藝：該工藝主要在400至500℃下發(fā)生，所需壓力在0.1至0.3MPa之間。在這種工藝下，會產(chǎn)生少量焦炭顆粒并在催化劑表面聚集，從而導致催化劑活性下降，但可以通過加裝催化劑循環(huán)裝置去除焦炭。為進一步提高產(chǎn)品氣中低碳烯烴的收率，UOP開發(fā)了OCP（Olefins Cracking Process）工藝，將分離出的C4 等較重組分送入催化裂解反應器生產(chǎn)乙烯和丙烯。對于附加OCP工藝的MTO裝置，其乙烯和丙烯的選擇性可以高達85%至90%，并且可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)乙烯/丙烯比例。

DMTO工藝：可實現(xiàn)超過99%的甲醇轉(zhuǎn)化率，反應溫度為400至550℃，并在0.1至0.3MPa的壓力下進行。每噸甲醇約需消耗0.25kg的SAPO-34催化劑。改進版工藝DMTO-II可以將C4 組分回收裂解再利用，并進一步提高產(chǎn)物中乙烯及丙烯的收率。

S-MTO工藝：該工藝使用SAPO-34催化劑，并因此可以控制產(chǎn)物中乙烯/丙烯的產(chǎn)量比值。此外，該反應工藝所擁有的烯烴催化裂解裝置（OCC）可以把丁二烯及更重的烯烴裂解成為較小的乙烯或丙烯，但OCC也會產(chǎn)生部分副產(chǎn)物如一氧化碳、二氧化碳和氫氣等。整體來看，S-MTO的乙烯及丙烯產(chǎn)率合計可超過80%。

MTP工藝：該工藝首先在260℃下將大多數(shù)甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚（DME），與剩余未反應的少部分甲醇一起在470至480℃的溫度區(qū)間，0.13MPa壓力下，于MTP反應器內(nèi)反應轉(zhuǎn)化為丙烯。之后，生成的混合物將被繼續(xù)通入其它MTP反應器，以增加丙烯收率。此外，該反應也生成少量副產(chǎn)物。

MTO最常用催化劑：SAPO-34。SAPO-34發(fā)明于20世紀80年代，是甲醇制烯烴工藝中最常用的催化劑，是一種多孔分子篩材料，單位體積的表面積較大。為增強該產(chǎn)品的選擇性并防止副產(chǎn)物生成，往往在該材料中加入鎳、鎂、鈣、鍶等調(diào)節(jié)其孔隙大小，并提升催化劑的機械強度。