LurgiMTP工艺的技术经济分析
甲醇制烯烃技术分析
甲醇制烯烃技术分析发布时间：2021-08-24T16:45:48.730Z 来源：《建筑科技信息》2020年13期作者：宋垚[导读] 本文主要阐述了甲醇制低碳烯烃各个工艺的研究进展。
摘要:甲醇制低碳烯烃核心在于甲醇转化催化剂的研发，煤通过气化、净化、合成制得甲醇，以甲醇为原料，选取ZSM-5或者SAPO-34分子筛催化剂，在特定的反应器中反应制取低碳烯烃。
根据产物种类的不同，大致可以分为甲醇制乙烯(MTO)技术，甲醇制丙烯(MTP)技术以及甲醇制丁烯(CMTX)技术。
本文主要阐述了甲醇制低碳烯烃各个工艺的研究进展。
关键词:甲醇；制烯烃；技术一、甲醇制烯烃技术借助煤资源来获得低碳烯烃的过程如下：首先采取措施实现煤的气化，继而将其转化得到合成气。
事实上，甲醇就是借助以上操作得到的。
至于低碳烯烃的获取，就是由甲醇的提取转化得来的。
这种制作低碳烯烃的技术，在我国已经属于较为娴熟的技术工艺了。
然而其中的甲醇制烯烃技术正是其中的重要环节，但就这一技术而言我国的技术研发仍有待提升。
二、甲醇制乙烯技术2.1UOP/NorskHydro的MTO技术 UoP/NorskHydro的MTO工艺可以加工各种规格甲醇原料，以SAPO-34分子筛为催化剂，小试结果为甲醇转化率100%，双烯选择性大于80%，乙烯与丙烯比可在1.5—0.75内调节。
2.2中国科学院大连化学物理研究所DMTO技术 20世纪80年代，中国科学院大连化学物理研究所开始进行甲醇制低碳烯烃研究，最初采用中孔ZSM-5沸石催化剂完成年产300t装置固定床中试，鉴于固定床反应器催化剂的再生方式和取热等问题，90年代又开始了流化床技术的开发，以SAPO-34分子筛为催化剂，先后开发了合成气经二甲醚制低碳烯烃（SDTO）技术和甲醇经二甲醚中间产物制低碳烯烃（DMTO）技术。
2005年，中国科学院大连化学物理研究所、中国石化洛阳工程设计有限公司、陕西新兴煤化工科技有限公司开始进行万吨级DMTO工业化试验。
甲醇制烯烃技术(MTOMTP)
甲醇制烯烃（Methanol to Olefins，MTO）和甲醇制丙烯（Methanol to Propylene）是两个重要的C1化工新工艺，是指以煤或天然气合成的甲醇为原料，借助类似催化裂化装置的流化床反应形式，生产低碳烯烃的化工技术。
上世纪七十年代美国Mobil公司在研究甲醇使用ZSM-5催化剂转化为其它含氧化合物时，发现了甲醇制汽油（Methanol to Gasoline，MTG）反应。
1979年，新西兰政府利用天然气建成了全球首套MTG装置，其能力为75万吨/年，1985年投入运行，后因经济原因停产。
从MTG反应机理分析，低碳烯烃是MTG反应的中间产物，因而MTG工艺的开发成功促进了MTO工艺的开发。
国际上的一些知名石化公司，如Mobil、BASF、UOP、Norsk Hydro等公司都投入巨资进行技术开发。
Mobil公司以该公司开发的ZSM-5催化剂为基础，最早研究甲醇转化为乙烯和其它低碳烯烃的工作，然而，取得突破性进展的是UOP和Norsk Hydro两公司合作开发的以UOP MTO-100为催化剂的UOP/Hydro的MTO工艺。
国内科研机构，如中科院大连化物所、石油大学、中国石化石油化工科学研究院等亦开展了类似工作。
其中大连化物所开发的合成气经二甲醚制低碳烯烃的工艺路线（SDTO）具独创性，与传统合成气经甲醇制低碳烯烃的MTO相比较，CO转化率高，达90%以上，建设投资和操作费用节省50%～80%。
当采用D0123催化剂时产品以乙烯为主，当使用D0300催化剂是产品以丙烯为主。
一、催化反应机理MTO及MTG的反应历程主反应为：2CH3OH→C2H4+2H2O3CH3OH→C3H6+3H2O甲醇首先脱水为二甲醚（DME)，形成的平衡混合物包括甲醇、二甲醚和水，然后转化为低碳烯烃，低碳烯烃通过氢转移、烷基化和缩聚反应生成烷烃、芳烃、环烷烃和较高级烯烃。
甲醇在固体酸催化剂作用下脱水生成二甲醚，其中间体是质子化的表面甲氧基；低碳烯烃转化为烷烃、芳烃、环烷烃和较高级烯烃，其历程为通过带有氢转移反应的典型的正碳离子机理；二甲醚转化为低碳烯烃有多种机理论述，目前还没有统一认识。
甲醇制丙烯(MTP)工艺介绍
31
第一个完全 由甲醇制成的杯子
15.05.03
32
ห้องสมุดไป่ตู้ 33
谢谢！
34
WCR WC
激冷塔 预激冷塔AB/C
P-60315 A/B P-60311A/B
AE-60311
急冷水
P-60312A/B MTP 反应产物 碳氢化合物 DME冷凝液 排出管线 急冷水 急冷水 急冷水 急冷水 急冷水 急冷水 工艺水 水
18
2.4 HC压缩(6040)单元
工艺介绍
经激冷塔冷却分离后的MTP反应器物流温度为 40℃，压力为0.105MPa，送入HC压缩（6040）单 元。通过HC压缩机进行四级压缩，压力达 2.25MPa。每级压缩后都设一水冷器和一分离器， 分离冷凝下来的水份和一部份液态烃。分离出的 水送到激冷塔作为激冷水，分离出的烃送到四级 压缩分离器，进行气烃和液烃分离，然后气烃送 入气烃干燥器，液烃送入液烃干燥器分别进行干 燥。
甲醇制丙烯(MTP) 工艺介绍
内容:
1. 装置总体介绍 2. 工艺介绍 2.1 反应单元(6010)工艺介绍
2.2
再生单元(6020)工艺介绍
2.3 气体冷却和分离(6030)单元工艺介绍
2.4 HC压缩(6040)单元工艺介绍
2.5 产品精制(6050)和乙烯精制(6550)单元工 艺介绍 3. 其它
化剂进行再生。
15
再生单元(6020)工艺介绍
工艺蒸汽 热再生气 冷再生气 再生气加热器 大气 装置空气 氮气 氮气 氮气
氮气加热器
再生气 过滤器 再生气 预热器 再生气 燃料气 装置空气 氮气
16
2.3 气体冷却和分离(6030) 单元工艺介绍
煤制甲醇技术经济分析
煤制甲醇技术经济分析甲醇生产所用原料主要有煤炭、焦炭、天然气、重油、石脑油、焦炉煤气、乙炔尾气等。
我国能源资源现状是缺油、少气、富煤。
以煤为原料生产甲醇、合成氨是我国的主流，在今后一个相当长的时期内不会有大的改变。
天然气是生产甲醇、合成氨的清洁原料，具有投资少、能耗低、污染小的优势，世界甲醇生产有90%以上是以天然气为原料的，但在我国由于受天然气资源和价格的制约，国家已经限制用天然气生产化工产品，优先用于城市作燃料，除特殊情况外，用天然气生产甲醇的可能性很小。
近几年来世界市场石油价格猛涨，已突破每桶原油100美元大关，今年3月12日纽约商品交易所4月份期货价格最高飙升到110.2美元，低价石油的时代已经一去不复返了。
因此，今后用石油为原料生产甲醇、合成氨的可能性几乎不存在了。
我国以煤为原料生产甲醇的经济性如何？与国际上天然气制甲醇比较有无竞争能力，是业内人士关心和讨论的问题。
本文尝试从技术经济的角度作一些粗浅的分析，供大家参考。
1．甲醇生产现状及发展预测1.1世界甲醇生产与消费状况根据美国休斯敦石化咨询公司发布的2006年全球甲醇分析报告预测，2006年全球甲醇需求量为3800万ｔ左右，2006～2010年世界甲醇需求年均增长率为3%～4.5%，北美和西欧甲醇需求量将减少360万ｔ，中东和亚洲需求增长较快，2006～2010年全球甲醇需求预测增加870～900万ｔ。
由于受未来甲醇制烯烃（MTO、MTP）的驱动，2010～2015世界甲醇需求年均增长率为4.6%～5.0%，预计2010年世界甲醇产能将达到6400万t，2015年将达到7200万t，生产能力大于市场需求，将加剧市场竞争。
我国将是甲醇需求增长最快的重点地区。
表1-1 世界甲醇产量及需求量预测表1.2中国甲醇生产与消费状况甲醇不仅是重要的化工原料，作为清洁燃料也越来越受到重视。
因受国际石油价格高涨的影响，我国石油进口快速增长的压力加大，为保障能源安全，国家提出了重点发展煤基醇醚燃料、甲醇制烯烃及煤制油的战略设想，并已开始进行工程开发示范。
甲醇制烯烃MTO和MTP工艺
２９：３ ４８
ｒ５］Ｌｏｋ Ｂ Ｍ，Ｍｅｓｓｉｎａ（’Ａ，ｌ ｙｌｅ Ｐ Ｒ．ｅｔ“，．（Ｕｃｃ） Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉ［ｉｃｏ ａｌｕｒｎｉｎｏ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ［Ｐ３ ＵＳ：４ ４４０ ８７ｌ，１９８４．０４
式中ｃ，来自甲醇．并通过多步加成生成各种烯 烃。 １．４平行型机理
札
ＣｆＪ４Ｈ＼８ ７ 、炭
万方数据
第１２期
化
学
世
界
该机理是以ＳＡＰ（）一３４为催化剂，以甲醇进料的 Ｃ１ ３标记和来自乙醇的乙烯Ｃ”标记跟踪而提出的， 其机理见图２。
除上述机理外．也有的认为反应为自由基机理· 而二甲醚町能足一种甲基自由基源。 ２催化剂制备
工业催化剂则以ＳＡＰＯ一３４原粉为活性基质。再 添加枯结剂和填充剂．并经喷雾干燥成型，在适当温 度下焙烧即可。通常ＳＡＰＯ一３４在催化剂中含量为 ４０％。高岭土为４０％．其反应结果与１００％ｓＡＰＯ一３４ 粉末相同。
近年来ＳＡＰＯ一３４催化剂的改性主要是通过引 入碱土金属实现的。例如引入ｓｒ．可使乙烯和丙烯 总收率可达８９．５．％，乙烯与丙烯比高达２．３［６］。
Ｌｕｒｇｉ公司对年进料甲醇１６６７ ｋｔ、生产５１９ ｋｌ 的ＭＴＰ装置也进行ｒ技术经济评估。估计总投资 为１．８５亿美元，股东权益比率为２０％。若丙烯价格 按３８０美元／ｔ，甲醇价格按９０美元／ｔ计，内部收益 率为每年１５．６％，相当于投资回收期４．６年。
为获得低成本的甲醇生产，并为ＭＴＰ工艺提 供低价甲醇，Ｌｕｒｇｉ公司正在开发规模超百万吨级 的Ｍｅｇａ甲醇工艺。该工艺除在台成气发生中采用 自热重整工艺外，ｊｉｊｊ且在甲醇生产中提出了一种新 概念。根据此概念，将甲醇合成放在两个反应器中进 行，前者为气冷反应器，后者在水冷反应器。水冷反
甲醇制丙烯(MTP)工艺的工业应用进展及其经济性的分析
甲醇制丙烯（MTP）工艺的工业应用进展及其经济性分析摘要：为应对当前石油资源紧缺以及丙烯需求量高速增长等问题，加速推进我国甲醇制丙烯（MTP）工艺的必要性和必然性。
综述了国内具有代表性的MTP工艺以及工业应用进展情况。
从国内外供求关系以及设备的生产运行情况论证了其经济性，并对于推进我国MTP工艺的自主化道路提出了自己的一点建议。
关键词：甲醇丙烯MTP工艺工业化进展经济性随着国际石油价格的不断飙升，烯烃，尤其是丙烯的需求量持续增长，甲醇转化制烯烃技术引起世人的高度关注[1]。
目前，烯烃的生产大多源于石油，随着石油资源日益紧缺，烯烃的生产成本越来越高，特别是丙烯。
随着全球甲醇工业化产量的急速增长，以煤和天然气为原料生成甲醇，再以甲醇制取丙烯的生产路线成为国内外技术研究的重要热点[2]。
【胡思1、沈雪松1】1 MTP工艺简介甲醇制丙烯技术过程主要由两步法组成，即先生成甲醇，再生成中间产物二甲醚，最后利用催化转化法将二者的混合物转化为丙烯等烯烃类产品。
该工艺会副产出多种含碳量比较低的烯烃，由于在催化剂的作用下又会发生一系列连续反应，诸如环化、脱氢、烷基化等，从而导致烷烃和芳烃等副产物的生成[3]。
【雍晓静2】2 MTP工艺国内的发展现状现今阶段世界上的丙烯生产工艺总体上有炼油厂催化裂化(FCC)技术和烃类蒸汽裂解技术，但是由于这两种工艺的丙烯均是获得的副产物，所以单纯的增加裂解和裂化设备的总体数量，很显然不能填补丙烯需求的巨大缺口。
所以提高丙烯的产量就必须提高它的选择性，就目前而言，拥有较高选择性的方法主要有两种，第一个是以丙烷为原料进行脱氢，从而制得丙烯。
第二个就是通过歧化反应，将乙烯和丁烯反应而生成丙烯，但是脱氢制丙烯这种方法的天然气原料是富含丙烷的，这就违背了我国天然气富甲烷的实际情况，歧化反应生成丙烯的同时也反应掉了大量的乙烯，但是乙烯也是极其重要的化工原料，因此上述两种方法均存在缺陷，不能大规模在我国应用建设。
甲醇制丙烯(MTP)工艺介绍
23
去CO2吸收塔
脱乙烷塔 压缩机
C3制冷剂
195
从脱丙烷塔 来的物流
1
脱乙烷塔
49
保护床
T-60561 C3分离塔
1
LPG
丙烯
24
C5/C6循环回 MTP反应器
CWS CWR MP蒸汽 MP冷凝液 WC WCR
脱丁烷塔塔底 主要是C5、6 及以下产品
1
脱己烷塔
1
汽油稳定塔
24
47
MP蒸汽 MP蒸汽 MP冷凝液 MP冷凝液
22
产品精制(6050)单元工艺流程简图
LPG产品 C4循环去 6040单元 MTP反应器 来液烃 6040单元 来气烃 甲醇
RP
去脱乙 烷塔
RP
萃取塔
SL
C3制冷剂 1
1
TL
脱丁烷塔
C3制冷剂
RP
48
脱丙烷塔
LP蒸汽 LP冷凝液
152
LP蒸汽
RP
LP冷凝液
废水去甲醇回收塔 处理后排出装置
去脱己烷塔经过分 离后出汽油产品
送入激冷塔，用激冷水进行冷却，温度降
至40℃后送至碳氢压缩单元。出激冷塔的
激冷水大部分经过热量回收后循环回激冷
塔，小部分送到甲醇回收塔，回收其中含
有的甲醇，回收的甲醇与新鲜甲醇混合进
入DME反应器。
17
气体冷却和分离(6030)单元工艺流程简图
碱液 火炬
PC
去碳氢压缩单元
WR
E-60312
WR
E-60311A-F
13
反应单元(6010)工艺流程简图
DME反应器 内径：5m 切线高度：10.8m 275℃ 1.60MPa(a)
MTP工艺简介
MTP工艺简介
MTP工艺由德国Lurgi公司在20世纪90年代开发成功。该工艺采用稳定的分子筛催化剂和固定床反应器，催化剂由南方化学(Sud–Chemie)公司提供。第一个反应器中甲醇转化为二甲醚，第二个反应器中转化为丙烯，反应一再生轮流切换操作。从甲醇装置来的精甲醇送至二甲醚（DME）预反应器，在高选择、高活性、几乎符合热力学平衡的条件下，精甲醇被转化为DME和水，甲醇、水、DME蒸气和循环的烯烃、蒸气一起被送往MTP反应器中，超过99%的甲醇、DME被转化为主导碳氢化合物产品丙烯，每个反应器有5－6个催化剂床层，每个床层的工艺条件接近性能担保值，而且反应条件相似并都有最大的丙烯收率，反应条件是由床层间的小股新鲜料液控制的。反应器出来的产品混合物经过冷却、分离、压缩、干燥、精馏、除杂，最后生产出符合规格的丙烯、LPG、乙烯、汽油等产品。
2001年，鲁奇公司在挪威建设了MTP工艺的示范装置，为大型工业化设计取得了大量数据。2004年3月份，鲁奇公司与伊朗Fanavaran石化公司正式签署MTP技术转让合同，装置规模为10万吨/年。鲁奇公司与伊朗石化技术研究院共同向伊Fanavaran石化公司提供基础设计、技术使用许可证和主要设备。该项目2009年建成投产，届时将成为世界上第1套MTP工业化生产装置。对于鲁奇公司MTP技术的可靠性和经济性，也有待于伊朗项目投产后的考查与验证。 2006年神华宁煤50万吨/年MTP项目在宁东能源化工基地煤化工园区（A丙烯收率，专有的沸石催化剂，低磨损的固定床反应器，低结焦催化剂可降低再生循环次数，在反应温度下可以不连续再生。MTP技术所用催化剂的开发和工业化规模生产已由供应商完成。Lurgi公司开发的MTP工艺，它与MTO不同之处除催化剂对丙烯有较高选择性外，反应器采用固定床而不是流化床，典型的产物体积组成： 乙烯1.6% 、丙烯71.0% 、丙烷1.6% 、C4/C 58.5% 、C616.1%、焦炭<0.01% 。由于副产物相对减少，所以分离提纯流程也较MTO更为简单。
甲醇制烯烃用量分析
甲醇制烯烃用量分析
MTO技术已由UOP和NORSK HYDRO公司开发出来，典型消耗定额是每吨乙烯需甲醇5.6t，副产丙烯0.83t，丁烯0.24t，C50.1t，燃料气3.97MMBTU。
目前尼日利亚在建设年产乙烯、丙烯各40万t/a，单系列甲醇250万t/a的MTO项目，计划于2006年建成。
甲醇制丙烯(MTP)技术由LURGI公司开发。
典型消耗定额是每吨丙烯需甲醇3.1t，副产汽油0.37t，燃料气0.88 MMBTU。
MTP技术小试在20世纪90年代开始，中试装置在挪威已运行11000h以上，工业示范装置正在伊朗建设，商业化大型装置也在商讨签约中。
年产170万t甲醇对应建设30万t乙烯生产装置或50万t丙烯生产装置。
随着甲醇生产成本明显下降，以及甲醇制烯烃技术的突破，MTO、MTP已面临大型商业化。
我国聚烯烃缺口量很大，若能采用以煤炭为原料成功地生产甲醇制烯烃，无疑将是一项有重大意义的突破。
Lupotech T工艺技术
Lupotech T工艺技术Lupotech T工艺技术是一种常用的高密度聚乙烯（HDPE）生产工艺技术。
该工艺技术由英国英威达公司（INEOS）开发，并在全球范围内得到了广泛应用。
Lupotech T工艺技术具有高效、稳定和灵活性强的特点，因此在HDPE生产行业中备受青睐。
Lupotech T工艺技术采用了自由浮动床反应器。
反应器中的床层由聚合物颗粒组成，而不是传统的液体床。
这种床层结构可以提供较大的表面积，利于高效的传质和反应。
此外，反应器中的床层是自由浮动的，可以随着气流的涌入和床层的运动而随时调整，保持反应器内的良好混合度。
Lupotech T工艺技术采用了一种特殊的催化剂和共催化剂组合，称为氯化鈮-钛催化剂系统。
这种催化剂系统具有很高的活性和选择性，可以在相对较低的操作温度和压力下实现高效的聚合反应。
催化剂和共催化剂的比例和组合可以根据不同的生产需求进行调整，从而生产出不同规格和性能的HDPE产品。
Lupotech T工艺技术具有以下几个显著优点。
首先，该工艺技术可以在相对较低的温度和压力下实现高聚合活性，降低能耗和生产成本。
其次，Lupotech T工艺技术可以产生高密度聚乙烯产品，具有优异的物理和机械性能，如刚度、强度和耐腐蚀性。
再次，该工艺技术还可以适应大范围的聚合物颗粒大小和密度，因此可以生产出多种不同颗粒大小和密度的HDPE产品。
最后，Lupotech T工艺技术在生产过程中不需要溶剂，减少了环境污染和后处理工序，具有较高的生产安全性。
然而，Lupotech T工艺技术也存在一些挑战和改进的空间。
首先，该工艺技术对催化剂和共催化剂的选择具有较高的要求，对产品质量的稳定性和一致性有较高的要求。
因此，催化剂和共催化剂的研发和优化是提高工艺技术竞争力和降低生产成本的关键。
其次，Lupotech T工艺技术在生产规模较小的情况下可能存在经济性不足的问题，因为该工艺技术需要较高的固定投资和运营成本。
Lurgi甲醇制丙烯工艺应用现状及核心催化剂的开发
化 工 技 术 与 开 发
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＆ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖ０ｌ＿４２ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２０１３
Ｌｕｒｇｉ甲醇制丙烯工艺应用现状及核心催化剂 的开发
雍晓静 ，杜正平 ，李 云 ，罗春桃
（神华 宁夏煤业集 团有 限责任公司煤化工分公司研发 中心 ，宁夏 银川 ７５０４１１）
摘 要 ：论述了ｈｕ 司甲醇制丙烯 （ＭＴＰ）工艺 的技术优势 及直用现状，以及该工艺中关镅 的开发研究取得
的最新进展，展望了 ｒＰ１萑 旧 产化的应用前景。
关键词 ：Ｍ】：Ｐ工艺；催化剂；技术进展
中图分类号 ：ＴＱ２２１２１￣２
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１６７１－９９０５（２０１３）０９－００１８４）４
技 术是 先 将 甲醇 转 化 成二 甲醚 、未反 应 甲醇 和 水 的
基金 项 目：宁夏 回族 自治 区 ２０１１年科技 攻关计划 项 目 作者 简介 ：雍 晓静 （１９７８．），女 ，硕 士 ，主要 从事煤 化工技术 研发及催 化转化 工程研究 ，Ｅｍａｉｌ：ｙｏｎｇ．ｘｉａｏｊｉｎｇＣ／￣ｎｇｃｃ．ｃｏｍ
１ 简介
混合物 ，然后采用德 国南方化学提供 的专有 ＺＳＭ．５
乙烯、丙烯作为化工基础原料 ，对 国民经济具 有举 足轻重的地位 ，我 国乙烯、丙烯每年大量依赖 进 口，预计今后 ２０年 ，世界丙烯需求 的增长率将超 过乙烯的一倍 。面对石油资源短缺 、价格趋高以及 劣质化和重质化严 重的情况 ，各 国政府十分关注来 自天然气、煤甚至生物质替代燃料油及石化产 品。 煤 基 甲 醇 生 产 低 碳 烯 烃 （Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ Ｏｌｅｆｉｎ，ＭＴＯ） 工 艺 【ｌ】和 甲 醇 转 化 制 丙 烯 （Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｔｏ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ， ＭＴＰ）工艺 ［２－３１的工业化成为国际石化、能源制高点 角逐的焦点 ，尤其符合我国多煤、少气 、缺油 的资源 结构。因此 ，甲醇转化制低碳烯烃 已经成 为解决我 国面临的乙烯 、丙烯紧张矛盾的主流方向和新定位 ， 同时为 大量 高含硫 劣质 煤 的高效利 用提 供途 径 。 由 于受 下 游 衍 生 物 特 别 是 聚 丙 烯 需 求 快 速 增 长 的驱 动 ，近年来丙烯 的消费量大幅提高 ，打破 了传统的 烯 烃供 需格 局 。对丙烯 需求 的强劲 增 长使我 国丙 烯 供需缺 口进一步扩大 ，进 口量快速增加。ＭＴＰ工艺 极 有可 能成 为继 蒸汽 裂解 和催化 裂化 之后丙 烯 的第 三大 稳 定来 源 ，被 认 为是 摆脱 世 界 对原 油 依赖 的最 有效途 径 之一 。
德国鲁奇
德国鲁奇公司情况时间：2007-09-06 15:11 来源：进入论坛手机读报我要评论公司概况鲁奇公司是化工领域最著名的工程公司之一，与我国化工系统交往由来已久，该公司以煤化工专长而著称，我国引入其固定床加压煤气化技术生产城市煤气和合成氨已有50年。
鲁奇公司随时代变化，在战略上作出较大的调整。
首先，鲁奇公司将煤气化技术转给南非萨索，成立了萨索-鲁奇公司。
其次，鲁奇公司将关注的焦点从煤炭转移到石油和天然气领域，油、气、化学品并重，开发较高附加价值产品。
现有雇员1300名，去年完成销售收入11亿美元。
鲁奇集团（Lurgi Group）包括三部分，即油、气、化学品（Oil•Gas•Chemicals，生命科学（Life Sciences）和金属（Metallurgy）。
鲁奇从有色金属起家，现在向油气方向发展，但中国依然是鲁奇第一大商务活动中心。
鲁奇公司与中咨公司合资成立了北京鲁奇工程咨询公司，近两年已开始运作。
鲁奇公司目前从事业务包括技术研发与工程咨询、项目的可行性研究、市场开发、技术服务等。
鲁奇公司引为自豪的是其研发能力，在1897年就开始申请了第一项专利。
公司有完善的实验、测试装置，满足研发的需求，现有100余套试验设备，可与顾客共同研发，共享成果。
对持有原料，但不明方向的客户，可协助其开发，并确保产品在国际市场上有长久竞争力。
目前公司主要从事研发新工艺，现工艺改造的示范装置，催化剂的分析与评估。
鲁奇公司向油气方向发展最明显的举措是开发出以天然气为原料超大规模生产甲醇的工艺（Lurgi Mega Methanol），其规模可达日产5000吨，目前正在特里尼达和多巴哥以及伊朗建设两套装置。
该工艺过程为：天然气经脱硫、预转化后与氧气混合，经自热转化后与氢气混合合成甲醇。
在甲醇应用上，鲁奇开发了以ZSM5分子筛为催化剂，用甲醇制丙烯的MTP技术，该技术值得借鉴。
鲁奇公司开发的循环硫化床（CFB）技术可用于我国小化肥气化的技术改造，鲁奇公司同意与中方合作，选择一试点进行改造示范。
甲醇制丙烯的工艺简介
１ ＭＴＰ技术
干 激冷喷 嘴 ，定 量 注 入低 温 的 ＣＨ ＯＨ —Ｈ，０一二 甲
甲醇制 丙烯 （ＭＴＰ）工 艺是 由德 国 Ｌｕ丙
发 的 ，该过程 的主产物 为丙烯 ，同时得 到市 场容量 巨 大 的副 产 物 汽 油 、液 化 石 油 气 （ＬＰＧ）以 及 燃 料 气 等 … 。
盟成 员 一中国化 学工 程集 团公 司 、清 华大 学 、安徽 淮 人 分凝器 ，气相 温度 升 温至反 应 温度 后 进人 ＭＴＰ反
化集 团有 限公 司合作 开 发 的流 化 床 甲醇 制 丙烯 应器（图 ２）。液相经流量计作为控温介质通过激冷
（ＦＭＴＰ）工业 化试 验 项 目在淮 化 集 团 开 工 。该 项 目 喷嘴人 ＭＴＰ反应器。ＣＨ ＯＨ一二甲醚 的转化率约
（１）主要产 品 ：聚合 级 丙烯 质量 收率在 ７０％ 以
上 ：
（２）分离 得 到 的 烯 烃 循 环 返 回反 应 工 序 ，提 高
反应工 序
ｋ — —— ．－－工 艺 水 产 物回收
丙烯 收率 ； （３）除丙 烯 产 品 外 ，还 有 副 产 高 辛 烷值 汽 油 产
图 １ ＭＴＰ流 程 图
Ｌｕｒｇｉ ＭＴＰ工艺 采用 绝 热式 固定 床 反 应 器 。对 于固定床反应器 ４ （特指绝热操作 ），其温度控制的 难度较高。通常，为了限制绝热床层温度的升高 ，一 般将原 料 和蒸 汽 分配在 多个 反应 管 中 。固定 床反应 器 的优 势在 于 ：可 以较 轻 松 地 扩 大 反 应 器 的 生产 规 模 、降低投资成本、可以明显提高产物的选择性。
摘要：简要介绍了 甲醇制丙烯的工艺技术 ，分析 了德 国 Ｌｕｒｇｉ公司的工艺流程 ，总结 了该工艺的优缺点。
甲醇制丙烯工艺
甲醇制丙烯工艺与甲醇制烯经同时生产乙烯和丙烯不同，甲醇制丙烯工艺主要生产丙烯，副产LPG和汽油；反应中生成的乙烯和丁烯返回系统再生产，作为歧化制备丙烯的原料。
1、鲁奇公司(Lurgi)的MTP工艺1996年鲁奇公司使用南方化学公司的高选择性沸石基改性ZSM-5催化剂，开始研发MTP工艺。
1999年，鲁奇公司在德国法兰克福研发中心建立了一套单管绝热固定床反应装置，装置设计规模为数百克/时甲醇处理能力，主要完成了催化剂性能测试，并验证了MTP设计理念、优化了反应条件。
2000年，鲁奇公司在法兰克福研发中心建立了三管（3x50%能力）绝热固定床反应装置，装置处理甲醇能力为1千克／小时，该装置打通了MTP总工艺流程，模拟了系统循环操作，进一步优化了反应条件，并为MTP示范厂的建立积累了大量基础数据。
2002年1月，鲁奇公司在挪威Tjeldbergodden地区的Statoil甲醇厂建成甲醇处理能力为360千克/天的MTP示范厂。
2004年5月，示范工作结束。
通过测试，催化剂在线使用寿命满足8000小时的商业使用目标；产物丙烯纯度达到聚合级水平，并副产高品质汽油。
鲁奇公司MTP技术特点是甲醇经两个连续的固定床反应器，第一个反应器中甲醇首先转化为二甲醚，第二个反应器中二甲醚转化为丙烯。
该技术生成丙烯的选择性高，结焦少，丙烷产率低。
整个MTP工艺流程对丙烯的总碳收率约为71%。
催化剂由德国南方化学公司生产。
鲁奇公司MTP反应器有两种形式：即固定床反应嚣（只生产丙烯）和流化床反应器（可联产乙烯/丙烯）。
2008年3月，鲁奇公司与伊朗Fanavaran石化公司正式签署MTP技术转让合同，装置规模为10万吨/年。
2008年9月，LyondeIIBasell，特立尼达多巴哥政府，特立尼达多巴哥国家气体公司(NGC)，特立尼达多巴哥国家能源公司(NEC)和鲁奇(Lurgi)公司联合宣布，已经签署了一项项目发展协议，共同建设和运营在特立尼达多巴哥的一体化甲醇制丙烯(MTP)和聚丙烯(PP)项目。
煤制烯烃的技术进展及经济分析
煤制烯烃的技术进展及经济分析我国的能源结构是“富煤、缺油、少气”，石油资源短缺已成为我国烯烃工业发展的主要瓶颈之一。
国民经济的持续健康发展要求我国企业必须依托本国资源优势发展化工基础原料，煤制烯烃技术是以煤炭替代石油生产甲醇，进而再向乙烯、丙烯、聚烯烃等产业链下游方面发展。
国际油价的节节攀升使MTO／MTP项目的经济性更具竞争力。
采用煤制烯烃技术代替石油制烯烃技术，可以减少我国对石油资源的过度依赖，而且对推动贫油地区的工业发展及均衡合理利用我国资源都具有重要的意义。
1技术进展煤经甲醇制烯烃工艺主要由煤气化制合成气、合成气制取甲醇、甲醇制烯烃三项技术组成。
煤经气化过程生成CO和H2(合成气)，然后合成甲醇，再借助类似催化裂化装置的流化床反应形式，生产低碳烯烃(乙烯和丙烯)。
其中，为满足经济规模甲醇制烯烃装置所需的大型煤气化技术、百万吨级甲醇生产技术均成熟可靠，关键是甲醇制烯烃技术。
目前，世界上具备商业转让条件的甲醇制烯烃技术的有美国环球油品公司和挪威Hydro公司共同开发的甲醇制低碳烯烃(MTO)工艺、德国Lurgi公司的甲醇制丙烯(MTP)工艺、中国科学院大连化学物理研究所的甲醇制低碳烯烃(DMTO)工艺。
这三种工艺虽然还没有工业化装置运行，但经多年开发，已具备工业化条件。
1.1气化技术目前有代表性的工业化煤气化炉型有：固定床气化(Lurgi炉、BGL炉)；流化床气化(Win—kler炉、HTW炉、U-Gas炉、KRW炉和CFB气化炉)；气流床气化(KT炉、Texaco炉、Shell炉、Prenflo炉和GSP炉)。
这三类气化炉各有特点。
产业化程度以鲁奇(Lurgi)、德士古(Texa—co)最为成熟。
鲁奇炉以弱粘结块煤为原料，冷煤气效率最高，但净化系统复杂(焦油处理)；德士古气化炉需以低灰、低灰熔点煤为原料，高温操作，虽气化强度和气体品质较高，但氧耗高、设备投资高；高温温克勒炉(Winkler／HTW)操作温度相对较低，且只适用于年青烟煤或褐煤。
德国LURGI公司是世界上主要的甲醇技术供应商之一
德国LURGI公司是世界上主要的甲醇技术供应商之一，在上世纪70年代就成功开发成功了LURGI低压法甲醇合成技术。
1997年LURGI公司提出大甲醇技术（Mega Methanol，年产百万吨级甲醇装置）的概念，引领甲醇技术向大型化发展，目前采用LURGI公司Mega Methanol技术的甲醇装置已有两套投入生产运行，另有多套正在建设中。
图4所示为LURGI公司的Mega Methanol工艺流程，该工艺的合成工段包含三个反应器，其中R52002为气冷式反应器，R52001A/B为两个并联的水冷反应器。
新鲜合成气经压缩后与循环气混合，进入气冷反应器的管层，被壳层发生的甲醇合成反应所放出的热量预热，然后进入并联的两个水冷反应器发生反应，反应器管内装填触媒，管间为沸腾水，反应放出的热量经管壁传给管间的沸腾水，产生中压蒸汽，产品气从两个水冷反应器出来后先混合，然后进入气冷反应器的壳层，未反应完全的合成气在气冷反应器内进一步反应生成甲醇，最终产品气送冷却、分离工段将粗甲醇分离后，未反应的原料气打循环。
LURGI公司提出的这种工艺流程较好地在甲醇合成反应动力学与反应热力学之间进行了权衡。
从反应热力学角度来看，甲醇合成反应是放热反应，低温有利于甲醇的生成，从反应动力学角度来看，高温可以加快反应速度，但高温对催化剂有害，并产生酮类等副产物，它们会形成共沸物，使后续的精馏更为困难。
在LURGI工艺流程中，其列管式水冷反应器有相对较高（260℃）的出口温度，使得反应能够较快地进行，在此发生部分转化后，其余的转化发生在冷管式反应器，在较低温度（220～225℃）下操作有利于甲醇的合成。
这种流程配置实现了较快的反应速度和较高的转化率，显著提高了反应的单程转化率，降低循环气量，节省循环气压缩机的功耗。
同时，因为其水冷式反应器操作温度较高，使得副产蒸汽的压力相对于DAVY工艺而言要高，比较有利于蒸汽的使用。
Pre-heatedsynthesis gas图5 鲁奇水冷式反应器 图6 水冷式反应器床层温度分布曲线鲁奇的水冷反应器如图5所示，管内装填触媒，管间为沸腾水，反应放出的热量经管壁传给管间的沸腾水，产生中压蒸汽。
Lurgi（鲁奇）加压气化炉简介
Lurgi（鲁奇）加压⽓化炉简介Lurgi（鲁奇）加压⽓化炉简介鲁奇碎煤加压⽓化技术是20世纪30年代由联邦德国鲁奇公司开发的，属第⼀代煤⽓化⼯艺，技术成熟可靠，是⽬前世界上建⼚数量最多的煤⽓化技术。
正在运⾏的⽓化炉达数百台，主要⽤于⽣产城市煤⽓和合成原料⽓。
德国鲁奇加压⽓化炉压⼒2.5~4.0Mpa，⽓化反应温度800～900℃，固态排渣，以⼩块煤（对⼊炉煤粒度要求是6mm以上，且13mm以上占87％，6~13mm占13％）为原料、蒸汽-氧⽓连续送风制取中热值煤⽓。
⽓化床⾃上⽽下分⼲燥、⼲馏、还原、氧化和灰渣等层，产品煤⽓经热回收和除油，含有约10％～12％的甲烷和不饱和烃，适宜作城市煤⽓。
粗煤⽓经烃类分离和蒸汽转化后可作合成⽓，但流程长、技术经济指标差、对低温焦油及含酚废⽔的处理难度较⼤、环保问题不易解决。
鲁奇炉的技术特点有以下⼏个⽅⾯：1．固定⽓化床，固态排渣，适宜弱黏结性碎煤（5～50mm）；2．⽣产能⼒⼤。
⾃⼯业化以来，单炉⽣产能⼒持续增长。
例如，1954年在南⾮沙索尔建⽴的10台内径为3.72m的⽓化炉，产⽓能⼒为1.53×104m3/（h·台）；⽽1966年建设的3台，产⽓能⼒为2.36×104m3/（h·台）；到1977年所建的13台⽓化炉，平均产⽓能⼒则达2.8×104m3/（h·台）。
这种持续增长主要是靠操作的不断改进。
3．⽓化炉结构复杂，炉内设有破黏、煤分布器、炉箅等转动设备，制造和维修费⽤⼤。
4．⼊炉煤必须是块煤，原料来源受⼀定限制。
5．出炉煤⽓中含焦油、酚等，污⽔处理和煤⽓净化⼯艺复杂、流程长、设备多，炉渣含碳5％左右。
⾄今世界上共建有107台炉⼦，通过扩⼤炉径和增设破黏装置后，提⾼了⽓化强度和煤种适应性。
煤种涉及到此烟煤、褐煤、贫煤，⽤途为F-T合成、天然⽓、城市煤⽓、合成氨，⽓化能⼒8000～100000m3/h，⽓化炉内径最⼤5.0m，装置总规模1100～11600t/d。
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煤质与煤化工Lurgi MTP工艺的技术经济分析何海军1,韩金兰2,王乃计1,肖翠微1,范 玮1,苗 鹏1 (11煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院,北京 100013;21宁夏哈纳斯天然气有限公司,宁夏银川 750001)摘 要:介绍了L urgi M TP工艺及其发展历程和现状。
经济分析表明,采用L urgi M TP反应器和南方化学集团公司(德国)的高选择性沸石基催化剂,从廉价的煤炭制备高价的丙烯及汽油、L P G 等副产物在经济上是有吸引力的。
关键词:L urgi M TP;技术经济分析;丙烯;煤中图分类号:F407 文献标识码:B文章编号:100727677(2006)0320045203 T echnical and economic analysis on Lurgi MTP technologyH E Hai2jun1,HAN Jin2lan2,WAN G Nai2ji1,XIAO Cui2wei1,FAN Wei1,MIAO Peng1(1.B ei j ing Research I nstit ute of Coal Chemist ry,China Coal Research I nstit ute,Bei j ing100013,China;2.N ing xia Hanas N at ural Gas Corporation L t d.,Yinchuan750001,Chi na)Abstract:The development and status of L urgi M TP technology is presented in this paper.The economic analysis shows that it is feasible and competitive to produce high2value propylene,gasoline and L P G f rom cheap coal,with the adoption of L urgi M TP reactor and high2selectivity zeolite catalyst produced by Nanfang Chemical Group(Germany).K ey w ords:L urgi M TP;technical and economic analysis;propylene;coal1 概 述丙烯是乙烯以外最重要的烯烃,用量仅次于乙烯。
其最大的下游产品是聚丙烯,占全球丙烯消费量的60%。
1999～2004年间,全球丙烯需求量年均增长412%,全球丙烯生产企业虽然尽力提高丙烯产能,仍不能满足下游强劲的需求,丙烯资源仍较为紧张。
2004年我国丙烯产能706万t/a,产量675万t, 2004年丙烯当量消费量约为1207万t,自给率5519%。
由于国内经济的迅速增长,对丙烯下游衍生物的需求十分旺盛,而国内供应不足,因此每年需进口大量丙烯下游衍生物。
预计2010年国内丙烯生产能力约1000万t/a,当量需求1905万t,丙烯缺口905万t左右,与2004年相比缺口继续增大。
如何去满足日益增长的丙烯需求?目前,我国丙烯生产企业有60多家,其中57%来源于催化裂化(FCC)工艺过程,43%来源于蒸汽裂化。
然而丙烯只是上述2种工艺过程中的主要副产物(丙烯与主产物的质量比分别是FCC工艺过程为0103～0106,蒸汽裂化工艺过程为0104～0106)[1]。
预计2010年FCC工艺过程和蒸汽裂化工艺过程的年生产量将分别增长712%和415%。
这样的增长并不能满足市场对丙烯的需求,因此必须开发新的合成丙烯路线。
2 Lurgi MTP工艺甲醇转制丙烯(MTP)工艺是德国Lurgi公司开发的,该过程的主产物为丙烯,同时得到市场容量巨大的副产物汽油、液化石油气(LPG)以及燃料气等。
(1)工艺介绍。
L urgi M TP反应装置主要是由3个绝热固定床反应器(3×50%能力)组成,其中2个在线生产,1个在线再生,这样可保证生产的连续性和催化剂活性。
每个反应器内分布6个催化剂床层,各床层布置若干激冷喷嘴(如图1),定量注入冷的甲醇2水2二甲醚物流来控制床层温度,达到稳定反应条件、获得最大丙烯收率的目的。
M TP反应压力接近常压,反应温度450～470℃。
图1 L urgi M TP反应器54从上游来的甲醇经预热气化后进入预反应器,先合成二甲醚和水,该反应的转化率几乎达到热力学平衡程度。
甲醇2水2二甲醚物流入分凝器,气相受热到反应温度后入M TP 反应器,液相作为控温介质经流量控制仪通过激冷喷嘴入M TP 反应器。
甲醇2二甲醚的转化率约99%,丙烯是主要产物。
反应产物经冷却后,入分离工段。
气相产物脱除水、CO 2和二甲醚后将其进一步精馏得到聚合级丙烯。
副产物烯烃(乙烯、丁烯)返回系统再生产,作为歧化制备丙烯的原料。
为避免惰性组分在回路中富集,轻组份燃料气排出系统。
L P G 、高辛烷值(RON9817/MON8515)汽油是该反应的主要副产物[2]。
部分合成水也返回系统用来生产不可或缺的工艺用蒸汽。
图2 L urgi M TP 工艺流程(2)产品特征。
甲醇进料5000t/d (11667Mt/a ),丙烯产量474kt/a 、乙烯20kt/a 、副产物包括L P G41kt/a 、汽油185kt/a 以及合成水935kt/a 和部分燃料气。
添加产物分离装置,可从燃料气中部分分离出20kt/a ～40kt/a 乙烯,通过生产共聚物,可延长产品链,提高企业经济效益。
产物中碳分布如图3所示,丙烯是M TP 工艺的主产物,其碳量占总碳量的65%,产物中其它组分含量相对要小很多。
焦炭在正常操作条件下的产率是极低的,这减少了对催化剂使用寿命的影响。
图3 反应产物碳基分布当DME/MEOH 原料的综合转化率低于95%时,催化剂需要再生,再生时间约为一周。
再生即向床层内通入空气和氮气的混合气燃烧催化剂表面的积碳,俗称烧焦。
经产品分离工序,丙烯纯度高达9916%(wt ),可以直接用于烯烃聚合。
副产物LPG:C3烃类含量10%～12%(wt ),C4烃类含量75%～90%(wt )。
副产物汽油,芳烃、苯含量较低,辛烷值较高,其它各项指标符合国家标准,品质优越[3]。
(3)发展历程。
基于原油市场供应和价格波动对丙烯市场影响较大,以及对未来丙烯市场供应紧张的预测,1996年L urgi 公司利用已工业化的南方化学集团公司(德国)的高选择性沸石基催化剂,开始研发M TP 工艺。
1999年,L urgi 公司在德国法兰克福研发中心建立了一套单管绝热固定床反应装置,装置设计为数百g/h 甲醇处理能力,该装置主要完成了催化剂性能测试,并验证了M TP 设计理念、优化了反应条件。
2000年,L urgi 公司在法兰克福研发中心建立了三管(3×50%能力)绝热固定床反应装置,装置处理甲醇能力为1kg/h ,该装置打通了M TP 总工艺流程,模拟了系统循环操作,进一步优化了反应条件,并为M TP 示范厂的建立积累了大量基础数据。
2002年1月,L urgi 公司在挪威Tjeldbergodden 地区的Statoil 甲醇厂建成甲醇处理能力为360kg/d 的M TP 示范厂。
2004年5月,示范工作结束。
通过测试,催化剂在线使用寿命满足8000h 商业使用目标;产物丙烯纯度达到聚合级水平,选择性在60%以上,并副产高品质的汽油。
目前,L urgi 公司正在伊朗建设1t/d 丙烯生产能力的M TP 商业化示范厂,预计2006年该示范厂建成开车。
同时,L urgi 公司根据取得的实验数据,通过计算机模拟,完成了百万吨级/年甲醇进料工业化装置的工艺包设计工作。
(4)反应器放大。
L urgi 公司在甲醇合成反应器放大过程中取得了丰富的固定床放大经验,对M TP 反应器的放大充满了信心。
M TP 反应器放大的关键是设置合适的气体分布器,以保证原料气均匀分布于催化剂床层,并使各操作参数,如:反应器内温度场分布、空速、压降以及循环比等与示范厂各参数相似。
在此前提下,示范装置反应器相当于M TP 工业反应器的一个轴截面单元,即工业装置可简单视为示范装置的倍数关系,如图4所示。
图4 反应器截面对比示意64(5)商业化现状。
如前所述,L urgi 公司与伊朗石化研究技术公司、伊朗法纳瓦兰石化公司签署了M TP 技术转让、初步设计和提供专用设备的协议,初定丙烯生产能力为10万t/a ,拟于2008年投产。
建设地点位于伊朗南部Bandar Imam 石化经济区。
2005年11月,L urgi 公司也向我国某大型煤炭生产企业转让M TP 技术,规模为5000t/d 甲醇和4714万t/a 丙烯。
这是L urgi 公司继为伊朗建设M TP 装置之后的第2套工业化M TP 装置。
另外,中东、印度以及国内等多家企业正与L urgi 公司积极接触,对建设M TP 项目产生了浓厚的兴趣,各项目处于前期论证的不同阶段。
当前,M TP 工艺技术处于即将工业化应用的阶段,大型M TP 工业装置即将问世。
3 经济性(1)经济参数条件。
①主体工艺:煤基气化、L urgi Mega 2Met hanol 甲醇合成、M TP 以及丙烯聚合等组成。
②建设规模:年处理甲醇180万t/a 。
③主要原料和产品价格:原料煤90元/t ,燃料煤90元/t ;聚丙烯7414元/t ;汽油3108元/t ;L P G2467元/t 。
④原料消耗与产品产量:原料煤300万t/a ,燃料煤150万t/a ;聚丙烯52万t/a ;汽油1516万t/a ;L P G6145万t/a 。
⑤固定资产折旧年限为14年,残值率4%。
⑥项目计算期限17年,建设期3年,生产期14年,其中投产第1年生产负荷为80%,第2年达90%,第3年及以后将达到100%的设计能力。
(2)经济评价结果。
主要经济数据及评价指标见表1。
该项目财务内部收益率(税前、税后)均大于行业基准收益率,说明该项目现金运营能力满足行业最低要求。
该项目盈亏平衡点(B EP )为47140%,表明该项目只要达到设计能力的47140%,企业就可以保本,由此可见该项目适应市场变化的能力较强,抗风险能力相应也较强。
另外,该项目产品为石化产品,其价格与原油价格息息相关,原油价格提高,石化产品价格一般也随之提高。
该项目产品价格是按原油25美元/桶的标准计算的,在目前原油价格高位运行,涨多降少的局面下,该项目产品市场价格要远高于测算价格,所以该项目实际经济效益会更好,企业抗风险能力会更强。