甲醇制丙烯(MTP)工艺进展及其经济性分析

蔡宝山

国家能源集团宁夏煤业公司烯烃一分公司 宁夏 银川 750411

丙烯是三大合成材料的基本原料之一，在我们日常生活中发挥中重要的作用，目前生成丙烯的方式主要是对石油进行热裂解或者催化裂解。我国煤炭资源丰富，石油资源匮乏，且随着发展，对石油的需求量日益增加，尤其是近几年来我国对外进口的石油占比一直维持在50%以上，所以过度依赖石油来生产丙烯等化工原料不利于我国的能源战略的安全。利用煤基甲醇制丙烯，这对缓解石油资源紧缺，实现煤炭的高效利用，对我国具有重要的经济和战略意义。

1 甲醇制丙烯工艺进展

1.1 德国Lurgi公司的MTP技术 MTP技术最早由德国Lurgi公司在20世纪90年代开发成功，这项技术反应器为固定床反应器，催化剂类型为ZSM-5，优势是高丙烯产率，固定床反应器、可以得到当时最大的丙烯收率等。反应器出来的产品混合物经过一系列的操作，使超过99.9%的甲醇、二甲醚(DME)被转化为碳氢化合物产品，最后生产出符合规格的丙烯、乙烯、汽油等。

1.2 国内的FMTP技术 FMTP技术就是指流化床甲醇制丙烯工业技术，这项技术是由中化集团、清华大学和安徽淮化集团联合攻关，2009年12月3日，该技术取得重大突破。这一技术在中国拥有完全具有自主知识产权，并且已通过中国石油和化工协会的认定。FMTP通过工业试验装置的运行，工艺参数优化和工艺设备的可靠性考核，最终使该万吨级的工业试验装置技术和环境保护各项指标达到国内外先进水平，这项技术也为下一步研究百万吨级工业化装置建设提供技术支持。

1.3 大连化物所DMTP工艺 大连化物所是国内最早研究甲醇制烯烃技术(MTO)工艺的机构，并且在MTO技术中拥有许多的专利和实验成果。后来为了利用煤资源合成甲醇，然后制作成丙烯，研究所开发了甲醇制丙烯流化床工艺DMTP技术，催化剂为研究所研制的DMTP专用催化剂，该催化剂的工艺技术和指标已经达到国内外的先进水平。2017年5月这项科技成果通过了成果鉴定，DMTP技术不仅可以用于DMTO工业装置的改造和技术升级换代，还可以用于增产扩能和降低能耗，相比FMTP技术而言，丙烯的生产率提升了5%。这项技术促进了煤化工发展，减少了对原油资源的使用，符合国家能源安全战略。

2 甲醇制丙烯的经济化分析

2.1 甲醇的产能及丙烯的需求 根据公开资料，2019年前三季度3683万吨，甲醇供给大于需求，国内外都制约着甲醇的产能；2020受疫情影响，我国甲醇生产2月产量大幅减少，不到500万吨，但随着国内复产复工加快，甲醇生产趋于平稳，1-8月产量达4414.48万吨，比上年同期实现了小幅增长。而随着疫情在全球蔓延，国际甲醇的价格大幅度下降，甲醇进口增长比较迅速，但由于甲醇下游需求不多，致使甲醇库存屡创新高。国内外的双重压力迫使国内甲醇必须找到新的出路，加上当前国际石油价格的不断飙升的背景下，丙烯的需求量持续增长。所以利用甲醇制作丙烯既能够增加丙烯的产量，又能够将过剩的甲醇利用起来，因此将甲醇转化为丙烯是的前景非常光明。

2.2 甲醇制丙烯的经济性分析 现在受到疫情冲击，国际原油价格一路攀升，相关专家预计到2021年一月中旬，原油价格已达到56.42美元/桶，通过对目前煤基甲醇制丙烯技术进行经济性分析，在目前的煤炭价格下，煤炭大规模供应，煤制烯烃的产品始终是可盈利的。鲁奇公司对MTP装置进行了技术经济评估，如果以总投资1.85亿美元计，丙烯价格以当前的380美元/t以及甲醇价格90美元/t时，所获得的收益将会以每年15.6%的增速增长。总结近几年化工产品的市场行情可以得出甲醇和丙烯产品之间存在巨大的经济落差，甚至超过了甲醇自身价值的三到四倍，由此可见利用甲醇制作成丙烯具有巨大的经济效益。

3 目前MTP还存在的问题及优化方向

3.1 存在的问题 虽然MTP工艺逐渐成熟完善，已经在我国得到大规模工业推广，但从现场实际生产来看依然存在很多短板:

(1)MTP工艺使用的原料为纯度99%以上的精甲醇，MTO工艺使用的原料为95%以上的粗甲醇，MTP工艺较MTO工艺的原料甲醇成本高；

(2)某厂MTP工艺主产品的平均收率在27.20%，副产品的平均收率在15.6%；MTO工艺主产品的平均收率在30.8%，副产品的平均收率在6.5%。可见，相同负荷条件下MTP工艺的主产品较MTO工艺少，副产品较MTO工艺多；

(3)MTP工艺吨产品的能耗大约是MTO工艺的3倍；

(4)自2019年以来，MTP装置的副产品汽油开始征收燃油税，单套MTP装置每年增加税费约5亿元。

(5)环境污染问题，由于原材料甲醇是通过煤炭合成的，如果不进行科学生产，将会对环境造成较大的污染。

综上所述，为了提高MTP工艺的竞争性，急需对MTP工艺进行技术创新，提高主产品产量、降低装置能耗、提升装置的经济效益。

3.2 加强技术创新的方向 根据交流考察，认为可在MTP催化剂、副产品的利用及MTP工艺改造等方面进行优化，早日完全拥有具有自主知识产权的煤制甲醇、甲醇制丙烯全流程一体化成套的技术，充分发挥煤化工自身优势，加快技术研发与产品结构调整，来推动我国化工行业高质量发展。同时要根据当地经济发展、技术装备水平等实际条件，统筹规划，以达到减少污染物排放的效果。

4 结论

目前我国的丙烯产量依然有较大的缺口，国内甲醇制丙烯产业正在飞速的发展，然而必须要冷静面对的是商品的竞争日趋激烈，石油价格的变化也会抑制着甲醇制丙烯的盈利空间，且环境问题日益加重。所以当前的重点是加大科技研发投入，对MTP工艺在催化剂方面、副产品利用方面、工艺等方面进行优化提升，实现产品的高附加值利用，同时向环境友好型转变。