甲醇制取低碳烯烃(DMTO)工艺及工程技术

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中国的能源储量和能源消费结构
（以热值计算） 以热值计算）
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中国的能源储量是以煤炭为主
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中国对进口原油依存度逐年上升
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目前已经具备了发展DMTO 目前已经具备了发展DMTO 的技术条件和经济环境
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研究队伍
（截至2008.2.26） 截至 ）
院士 正高职 副高职 中级 初级 博士后 研究生
11 73 172
1000 800 600 400
硕士 博士 合计
516
793 730 644 476 390 498
820 760
520
476
760
277
200 0
227
289
254
254
295
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DMTO技术依托 DMTO技术依托
大连化物所具有二十多年的研究成果。
“合成气经由二甲醚制取低碳烯烃新工艺 方法”
国家“八五”重点科技攻关项目（85-513国家“八五”重点科技攻关项目（85-513-02) 成果，中国科学院鉴定成果（中科院成鉴字第 052号），获中国科学院1996 052号），获中国科学院1996年科技进步特等 1996年科技进步特等 奖和国家“八五”重大科技成果奖
300
284
41
110
2002
2003
2004
2005
2006
2007
研究队伍构成
研究生教育
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技术背景
世界石油资源日趋紧张， 世界石油资源日趋紧张，中国基本国情是缺油少 使国家的能源安全受到一定的威胁。 气，使国家的能源安全受到一定的威胁。 低碳烯烃市场广阔，需求量大， 低碳烯烃市场广阔，需求量大，但长期以来国内 自给率只有50%左右， 50%左右 自给率只有50%左右，需要进口大量的石油作为原 料用于制取低碳烯烃。 料用于制取低碳烯烃。 近年来国际石油价格飞涨， 近年来国际石油价格飞涨，为以煤代油制取低碳 烯烃技术的发展提供了千载难逢的大好机遇。 烯烃技术的发展提供了千载难逢的大好机遇。 中国作为煤炭资源大国， 中国作为煤炭资源大国，中国政府十分重视开发 煤代石油制取低碳烯烃的DMTO工业化技术。 DMTO工业化技术 煤代石油制取低碳烯烃的DMTO工业化技术。
化物所研究系统设置
三个国家工程中心: 三个国家工程中心: 催化国家工程中心 膜技术国家工程中心 色谱研究和分析国家工程中心 已批准，正在建设的国家实验室： 洁净能源国家实验室 甲醇制烯烃国家工程实验室
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国家实验室能源研究路线图
清洁油品 替代燃料 氢能、 氢能、燃料电池 生物质能 太阳能
1954中科院石油研究所 1954中科院石油研究所 1962中科院大连化物所 1962中科院大连化物所
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研究所对国家的贡献
集基础、应用及开发研究、 集基础、应用及开发研究、以承担国家 重大项目为主的综合性化学化工研究所 主要代表成果
五十年代 六十年代 七十年代 八十年代 九十年代 21世纪初 21世纪初 合成液体燃料 航空煤油、合成氨原料净化新工艺 航空煤油、 卫星姿态控制肼分解催化剂 膜分离技术、 膜分离技术、高效农药 催化裂化干气制乙苯、 催化裂化干气制乙苯、化学激光 燃料电池、氢能、生物技术、 燃料电池、氢能、生物技术、 C1化学(DMTO、合成气化学等) 化学(DMTO C1化学(DMTO、合成气化学等)、分子 反应动力学
石脑油
>800oC，+H2O，乙烯＋ 乙烯＋ 丙烯收率～ 丙烯收率～45%
>800oC，+H2O
乙烷
乙烯 丙烯
煤 天然气
合成气
成熟技术
甲醇 DMTO (MTO) 大连化物所已经完成 DMTO工业性试验 DMTO工业性试验
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Hale Waihona Puke Baidu
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甲醇转化是联系煤化工和石油化工的桥梁
间接替代石油
MTO
烯烃
乙烯 丙烯
成熟工业过程 煤 合成气 甲醇
MTP
二甲醚
MTG
液化气
石油
汽油
柴油
直接替代石油 技术瓶颈：甲醇转化，催化剂和过程放大 我国在甲醇制烯烃技术开发和工业化方面均处于国际领先地位
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国际上甲醇制烯烃研究开始于上世纪的石油危机时期 过去由于石油价格偏低，国外的大公司和国内的大连 化物所一直停留在实验室的小试或中试阶段。 原油价格处于高位的情况下，与以石脑油为原料的管 式裂解炉工艺相比，DMTO工艺显现出有明显的技术 式裂解炉工艺相比，DMTO工艺显现出有明显的技术 经济优势。 我国是属于石油资源紧缺、天然气资源不足、煤炭资 源相对丰富的国家 ，甲醇制低碳烯烃工艺可缓解我国 石脑油资源的不足，使低碳烯烃生产原料多元化。
甲醇制取低碳烯烃(DMTO) 甲醇制取低碳烯烃(DMTO) 工艺及工程技术
甲醇制烯烃国家工程实验室
2008.07.26(内蒙) 2008.07.26(内蒙)
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目
录
前言（大连化物所和DMTO基本背景） DMTO基本背景 前言（大连化物所和DMTO基本背景） DMTO工艺及工程技术简介 DMTO工艺及工程技术简介 DMTO工业试验 DMTO工业试验 MTP技术发展现状 MTP技术发展现状
剩余石油探明可采储量的储采比是13.7 剩余石油探明可采储量的储采比是13.7 剩余天然气可采储量的储采比是47.6 剩余天然气可采储量的储采比是47.6 剩余煤炭可采储量的储采比是51. 剩余煤炭可采储量的储采比是51.2
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发展煤化工的有利条件
中国的石化产品中，乙烯、丙烯及其衍生物自给率一直在 50％上下徘徊，供需矛盾长期存在，市场发展空间巨大。 50％上下徘徊，供需矛盾长期存在，市场发展空间巨大。 国际油价持续高位运行，石化原料成本大幅上涨，赢利空 间受挤压；发展替代生产路线的经济拉动力增强。 中国的甲醇生产能力快速增长，市场出现过剩局面，为以 甲醇为中间体的C1化工的发展提供可靠的原料来源。 甲醇为中间体的C1化工的发展提供可靠的原料来源。 单系列甲醇装置规模大型化，使单位生产能力的投资和成 本大幅降低，有利于提高下游产品的经济竞争力。 综上因素，在今后十数年内，将给以煤炭（或天然气） 为原料、经由甲醇生产低碳烯烃产业的快速发展带来前所 未有的机遇。
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DMTO工艺及工程技术简介 DMTO工艺及工程技术简介
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大连化物所DMTO研发历程 大连化物所DMTO研发历程
• 大连化物所连续进行了20多年的甲醇制烯烃研究，始终处于国际领先地位 大连化物所连续进行了20多年的甲醇制烯烃研究，始终处于国际领先地位 • 大连化物所在国际上最早将SAPO-34用于MTO反应（Applied Catalysis， 大连化物所在国际上最早将SAPO-34用于MTO反应（ Vol.40, No1-2，p316，1988 ；Applied Catalysis, vol.64，p31-40, 1990 ） No1p31中试（七五） 中试（七五）
2010年和 2020年生产乙烯的石脑油仍将分别缺口 500万吨 2010 年和2020 年生产乙烯的石脑油仍将分别缺口500 万吨 和 1400 万吨左右， 缺口的石脑油约需 7000万吨和 20000万 1400万吨左右 ， 缺口的石脑油约需7000 万吨和20000 万 吨原油来提供。 吨原油来提供。 2010~2020年 2010~2020 年 ， 预计形成800 万吨煤经甲醇制低碳烯烃规 预计形成 800万吨煤经甲醇制低碳烯烃规 模，如果从原油生产，约需要原油1.2亿吨。 如果从原油生产，约需要原油1 亿吨。 目前已经具备了建设大型化煤基或天然气基甲醇装置的工 业化技术。 中国的能源消费结构具备开发和建设煤基DMTO工艺的资源 中国的能源消费结构具备开发和建设煤基DMTO工艺的资源 条件 。
大连化物所 陕西新兴公司 洛阳石化工程公司
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2006.08— 2006.08— 国家发改委
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DMTO工艺及工程技术简介－ DMTO工艺及工程技术简介－研究历程 工艺及工程技术简介
围绕C1资源制烯烃技术路线，大连化物所连续进 围绕C1资源制烯烃技术路线，大连化物所连续进 行了20多年的努力 行了20多年的努力
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化物所研究系统设置
基础研究 重大项目
催化基础国家重点实验室 分子反应动力学国家重点实验室 燃料电池研究室 化学激光研究室 航天催化与新材料研究室 仪器分析化学研究室 精细化工研究室 应用催化研究室 现代化工研究室 生物技术研究部
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应用研究
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据资料石油化工产品链,分四部分展开,内层是天然原料:煤、 天然气、石油;第二层9个基础原料,乙烯、丙烯、甲烷、丁 烷、丁烯、丁二烯、苯、甲苯和二甲苯;第三层90个衍生物; 最外层是几百种最终用途
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技术路线
China 67% US 39% Japan 93%
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中国科学院大连化学物理研究所 Dalian Institute of Chemical Physics, CAS
1949年建所 1949年建所 1952中科院工业化学研究所 1952中科院工业化学研究所
分建： 分建： 兰州化物所 山西煤化所 七机部42 七机部42所 42所
大连化物所(固定床) 大连化物所(固定床) 乙烯＋丙烯＋丁烯85% 乙烯＋丙烯＋丁烯85%
实验室小试
地点：大连化物所 地点： 前期：乙烯＋丙烯>80% 前期：乙烯＋丙烯>80% 后期：乙烯＋ 后期：乙烯＋丙烯 90%
中试（八五） 中试（八五）
上海青浦化工厂(流化床) 上海青浦化工厂(流化床) 乙烯＋丙烯>80% 乙烯＋丙烯>80% 中科院科技进步特等奖
汽油芳构化、烯烃歧化、深度脱硫 汽油芳构化、烯烃歧化、
甲醇烯烃、重油烯烃、汽油烯烃 甲醇烯烃、重油烯烃、 合成柴油、DME、低碳醇 合成柴油、DME、 天然气氢站、醇重整、高效储氢 天然气氢站、醇重整、 PEFC发动机、AIP电源、 PEFC发动机、AIP电源、分布式 发动机 电源 电站、SOFC－透平联合、CO2 电站、SOFC－透平联合、 生物柴油、生物制氢、转基因植物 生物柴油、生物制氢、 光解水、高效太阳能转换材料 光解水、 中国科学院大连化学物理研究所
工业性试验
陕西，华县 陕西， 乙烯＋丙烯:~80% 乙烯＋丙烯:~80%
工业化 神华60万吨/ 60万吨 神华60万吨/烯烃 新兴20万吨/ 20万吨 新兴20万吨/烯烃
1980年代初期至今 1980年代初期至今
2004.082004.08-2006.08 “七五”、“八五”“973” 国家发改委 七五” 八五”“ ”“973”
“甲醇（二甲醚）制烯烃催化剂改进”
中科院“九五”重大项目（KY951-A1-201-09， 中科院“九五”重大项目（KY951-A1-201-09， 1998-1999） 1998-1999）
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DMTO技术依托 DMTO技术依托
2006年 月，由DICP、LPEC和 2006年8月，由DICP、LPEC和陕西新兴煤化 工公司合作的陕西华县万吨级工业化试验已经 工公司合作的陕西华县万吨级工业化试验已经 结束，并通过了国家级鉴定。在工程设计方面 对DMTO工艺技术有了更深入的理解。 DMTO工艺技术有了更深入的理解。 DMTO工艺和催化剂技术已基本成熟。 DMTO工艺和催化剂技术已基本成熟。 DMTO的核心技术－反应再生部分应用的流化 DMTO的核心技术－反应再生部分应用的流化 工程技术与已成熟的FCC流化工程技术类似。 工程技术与已成熟的FCC流化工程技术类似。 我们的合作方－LPEC具有40多年的FCC工程 我们的合作方－LPEC具有40多年的FCC工程 设计和运行经验，针对DMTO的工程技术特点 设计和运行经验，针对DMTO的工程技术特点 可借鉴FCC工程设计经验。 可借鉴FCC工程设计经验。