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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 化學化工區(qū) » 工藝技術 » 煤化工工藝 » 煤制芳烴技術簡介
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stonway木蟲 (正式寫手)
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煤制芳烴技術簡介 已有4人參與
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煤制芳烴技術簡介 1、煤制芳烴：具有潛力的新興芳烴生產(chǎn)技術 1.1、甲醇制芳烴是煤制芳烴中相對成熟的技術 煤制芳烴是新興的芳烴生產(chǎn)技術。煤制芳烴是指以煤為原料，通過煤氣化(加入自選股,參加模擬炒股)技術進行芳烴的合成。煤制芳烴作為新興的芳烴生產(chǎn)技術，近年來才受世人關注。以煤為原料生產(chǎn)芳烴技術可分兩大類：合成氣直接制芳烴技術；合成氣制甲醇后再生產(chǎn)芳烴的合成氣間接制芳烴技術。合成氣間接制芳烴技術又分為：1）從甲醇起步，以生產(chǎn)芳烴BTX為目的的甲醇芳構化技術；2）以生產(chǎn)對二甲苯為目的的甲苯甲基化技術；3）以生產(chǎn)烯烴聯(lián)產(chǎn)芳烴的組合技術。 甲醇制芳烴是煤制芳烴中的相對成熟的路線。煤制芳烴由于發(fā)展時間較短，目前尚未有完全工業(yè)化生產(chǎn)的裝置。在一眾煤制芳烴的生產(chǎn)技術中，甲醇制芳烴是發(fā)展較早、技術相對成熟的生產(chǎn)路線，目前已有成功運行的中試裝置。甲醇芳構化技術是在擇形分子篩催化劑的催化作用下進行的，其反應機理主要包括3個關鍵步驟：甲醇脫水生成二甲醚，甲醇或二甲醚脫水生成烯烴，烯烴最終經(jīng)過聚合、烷基化、裂解、異構化、環(huán)化、氫轉(zhuǎn)移等過程轉(zhuǎn)化為芳烴和烷烴。 理論上若甲醇完全轉(zhuǎn)化為芳烴，則每生產(chǎn)1噸苯、甲苯或二甲苯分別需要消耗甲醇2.46噸、2.43噸、2.42噸，同時副產(chǎn)大量的氫氣和水。而實際過程中還伴有其他副反應的發(fā)生，使得芳烴的總選擇性降低，通常需要3噸以上甲醇才能獲得1噸BTX. 1.2、甲醇制芳烴技術的前世今生 甲醇制芳烴的起源：Mobil甲醇芳構化技術。甲醇芳構化的研究起源于20世紀70年代美國Mobil石油公司開發(fā)的甲醇轉(zhuǎn)化為汽油的MTG路線。采用ZSM-5沸石分子篩擇形催化劑，可使甲醇全部轉(zhuǎn)化，生成豐富的烴類，尤其對高辛烷值汽油具有優(yōu)良的選擇性，同時也獲得了少量的芳烴產(chǎn)物。MTG是世界上甲醇制烴領域最早實現(xiàn)工業(yè)化的路線，以ZSM-5催化劑最為成熟。隨后Mobil公司在20世紀80年代的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)改性的ZSM-5分子篩催化劑具有更高的芳烴選擇性，該研究停留在實驗階段，未進行工業(yè)化。隨著石油能源的日漸緊缺，原作為石油化工產(chǎn)物的芳烴變得緊俏，使甲醇轉(zhuǎn)化為芳烴的產(chǎn)業(yè)應運而生，從而形成了甲醇芳構化制芳烴（MTA）這一概念。 甲醇制芳烴在我國的發(fā)展：FMTA技術與MTA技術。我國是較早研究甲醇制芳烴的國家之一，相關技術處于世界領先水平。目前國內(nèi)具有自主知識產(chǎn)權的相關技術主要有：中科院山西煤炭化學研究所與賽鼎工程有限公司（中國化學(加入自選股,參加模擬炒股)化二院，原化工部第二設計院）合作的固定床甲醇制芳烴技術（MTA）和清華大學的循環(huán)流化床甲醇制芳烴技術（FMTA），目前該兩項技術具有成功試產(chǎn)的裝置。此外，河南煤化集團研究院與北京化工大學也在合作開展甲醇制芳烴技術研發(fā)。 1.3、甲醇制芳烴工業(yè)化進展 山西煤化所的固定床甲醇制芳烴技術（MTA）工業(yè)化進展。MTA技術由山西煤化所開發(fā)，2006年前后完成實驗室催化劑篩選評價和反復再生試驗，催化劑單程壽命大于20天，總壽命預計大于8000小時。于2007年前后開始與賽鼎工程有限公司合作開始工業(yè)化設計。 根據(jù)公開資料顯示，2012年2月由賽鼎公司設計的內(nèi)蒙慶華集團10萬噸/年甲醇制芳烴裝置一次試產(chǎn)成功，這是賽鼎運用與中科院山西煤化所合作開發(fā)的“一種甲醇一步法制取烴類產(chǎn)品的工藝”專利技術設計的我國第一套甲醇制芳烴裝置。目前該裝置正在進行各配套設施的建設，預計2013年3月20日具備開車條件。 清華大學的循環(huán)流化床甲醇制芳烴技術（FMTA）工業(yè)化進展。清華大學的FMTA技術已在100噸/年的實驗裝置上獲得連續(xù)運行上千小時，甲醇轉(zhuǎn)化率近100%、芳烴總選擇性達90%以上的良好成果。目前FMTA技術已有大唐國際、陜西華電兩套成功運行的裝置。 大唐國際FMTA的1萬噸工業(yè)試驗裝置。大唐國際采用清華的FMTA技術于2008年6月開工建設的多倫煤化工二期甲醇制芳烴工程MTA（1萬噸/年）的工業(yè)試驗裝置，投資約1億元。 陜西華電FMTA裝置已成功完成中試。2013年1月，東華科技(加入自選股,參加模擬炒股)成功在利用該技術，在華電集團的陜北能源化工基地成功建設的世界首套煤制芳烴中試裝置，實現(xiàn)了一次點火成功，一次投料試車成功，打通了全流程。同時陜西華電啟動百萬噸級煤制芳烴工業(yè)示范項目，規(guī)模為300萬噸煤制甲醇和100萬噸芳烴裝置，總投資285億元。 3、煤制芳烴經(jīng)濟性分析：具競爭力的芳烴制備路線 3.1、我國資源稟賦與原料成本為煤制芳烴提供現(xiàn)實基礎 資源稟賦與能源價格決定了煤制芳烴具有資源與成本優(yōu)勢。在我國煤礦資源豐富、石腦油供給受到約束的大背景下，煤制芳烴將是我國芳烴實現(xiàn)自給的最佳解決方案。 資源稟賦：我國是一個“富煤、少油、缺氣”的國家。在我全國已探明化石能源儲量中，石油和天然氣占6%,其余94%均為煤炭，煤炭在我國化石能源結構中處于絕對主要位置。據(jù)BP統(tǒng)計，2011年我國煤炭儲量為1145億噸，可開采年限約33年。同時根據(jù)媒體報道，國土資源部表示2012年上半年全國新增煤炭資源儲量超過600億噸。與石油和天然氣相比，我國煤炭儲量尚有巨大的想象空間。 煤炭的價格優(yōu)勢使煤制芳烴具備成本競爭力。近年來國際石油價格不斷上漲為石油替代產(chǎn)品的發(fā)展提供了市場動力。在石油價格長期看漲的大環(huán)境下，煤炭的成本優(yōu)勢更為明顯，使煤制芳烴相對于傳統(tǒng)石油路線更具成本競爭力。 3.3、煤制芳烴領域2015年將具3000億元的投資空間 煤制芳烴技術二甲苯的含量較高，更能適應市場對PX的需求。根據(jù)中石化研究院相關資料表明，甲醇生產(chǎn)芳烴所得的BTX中，苯產(chǎn)量少，二甲苯含量高。市場分析表明，我國PX供給缺口將不斷擴大，因此甲醇生產(chǎn)芳烴路線，從產(chǎn)品分布上比石腦油制芳烴更能適應市場需求的變化趨勢。 以2015年我國PX行業(yè)凈進口量1000萬噸測算，煤制芳烴投資空間達3000億元。對于行業(yè)投資額的測算，我們基于以下數(shù)據(jù)或假設： 根據(jù)PCIXylenes&Polyesters公司預測，2015年我國PX凈進口將達1000萬噸，我們假設利用煤制芳烴產(chǎn)能來填補1000萬噸的國內(nèi)供給缺口。 我們根據(jù)陜西華電FMTA裝置300萬噸煤制甲醇和100萬噸芳烴裝置總投資285億元估計，煤制芳烴每萬產(chǎn)能對應投資強度為2.8~3億元。 根據(jù)PX凈進口量與投資強度相結合，我們預計到2015年煤制芳烴行業(yè)投資空間可達3000億元。以新型煤化工投資的領域分配比例估計，對應設計、建造和安裝的工程領域投資額有望達600億元以上。 |
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