成果簡介

　　2010年8月8日，神華包頭世界首套180萬噸煤基甲醇制60萬噸烯烴裝置投料試車一次成功，次年1月正式進入商業化運營階段，創造了巨大的經濟效益和社會效益。神華包頭煤制烯烴項目包括年產180萬噸煤基甲醇聯合化工裝置、年產60萬噸甲醇基聚烯烴聯合石化裝置以及配套建設的熱電站、公用工程裝置、輔助生產設施和廠外工程等。該工程是世界首套以煤為原料生產聚烯烴的項目，獲得2014年度國家發明獎一等獎。

歷史背景

　　乙烯、丙烯等低碳烯烴是重要的基本有機化工原料，是現代化學工業的基石，其傳統生產技術強烈地依賴石油資源。由于我國石油資源不足，這些行業的發展受到嚴重制約。但我國煤炭資源相對豐富，發展以煤為原料制取石油類產品的煤化工技術，是關系到我國經濟長期穩定發展和能源安全的重大課題。其中，煤制烯烴技術是最重要的發展方向，其關鍵核心技術是甲醇制烯烴技術。多年來，針對我國石油產量不足、進口需求量逐年增加的情況，中央提出加快實施以甲醇、乙醇、二甲醚、煤制油等作為石油替代品的計劃。在這種背景下，以甲醇為原料生產低碳烯烴的MTO技術，成為發展新型煤化工產業、實現國家“以煤代油”戰略的必由之路。

創新歷程

　　國家有關部委和中科院立足國情，早在“六五”期間就把非石油路線制取低碳烯烴列為重大項目，并給予重點和連續支持。中科院大連化學物理研究所根據國家發展需要，從20世紀80年代初便開始了用天然氣或煤制取低碳烯烴的研究工作，先后完成了催化劑制備、放大及固定床和流化床兩次中試，在催化劑和反應工藝等核心技術方面不斷取得突破。20世紀90年代中期，中科院大連化學物理研究所、美國UOP公司先后完成MTO中試。由于當時原油價格相對偏低、甲醇的大型化生產技術還不成熟等原因，該技術在國內外都未實現工業化應用。

　　2004年8月，中科院大連化學物理研究所提供具有自主知識產權的催化劑和循環流化床中試技術成果，陜西新興煤化工科技發展有限責任公司出資進行裝置建設及管理，中國石化集團洛陽石油化工工程公司進行工程設計，三家發揮各自優勢開展合作，共同進行日處理甲醇50噸的工業化試驗。經過兩年的通力合作，“甲醇制取低碳烯烴（DMTO）技術開發”工業性試驗項目取得重大突破性進展，在日處理甲醇50噸的工業化試驗裝置上實現了甲醇轉化率接近100%、低碳烯烴（乙烯、丙烯、丁烯）選擇性達90%以上的目標。

　　2006年8月23日，世界首套萬噸級甲醇制低碳烯烴（DMTO）裝置工業試驗項目通過了國家級鑒定。該項目在甲醇處理量為50噸/天時，甲醇轉化率接近100%，低碳烯烴（乙烯、丙烯、丁烯）選擇性達90%以上。大連化物所首次將SAPO-34催化材料應用于甲醇制烯烴的催化過程，開發了相應的催化劑和與之配套的循環流化床中試技術，并利用該中試技術建成了目前世界上第一套萬噸級甲醇制烯烴工業化裝置。該項技術具有自主知識產權，相關指標處于國際領先水平。試驗裝置成功運轉后，中科院大連化學物理研究所又繼續開展了大型化DMTO工業裝置的建設。

　　2006年12月11日，國家發展與改革委員會核準了神華包頭煤制烯烴項目，這是“十一五”期間國家核準的唯一一個特大型煤制烯烴工業化示范項目，是世界首套、全球最大的，以煤為原料，通過煤氣化制甲醇、甲醇轉化制烯烴、烯烴聚合生產聚烯烴的特大煤化工項目。2009年12月26日，化工裝置（甲醇合成及上游）全部建成并中交，2010年1月16日，熱電裝置全部建成并投入使用，2010年2月6日，公用工程裝置全部建成并中交，2010年5月28日，石化裝置（甲醇制烯烷及下游）全部建成并中交。2010年8月8日甲醇一次投料成功，裝置運行平穩，甲醇轉化率達到99.9%以上，乙烯加丙烯選擇性達到80%以上，所生產的乙烯、丙烯等產品完全符合聚合級烯炷產品的規格要求。8月10日合格烯燈氣體引入烯炷分離裝置，8月13日烯焼分離裝置生產出合格聚合級丙烯和聚合級乙烯，8月15日和21日聚丙烯和聚乙烯裝置分別生產出合格聚丙烯和聚乙烯顆粒產品，提前40天實現了預定目標。到2010年9月29日，投料試車期結束，累計生產3.6萬噸聚烯炷產品。2011年3月23日到3月26日，進行了72小時性能考核，設備的反應壓力、再生壓力、水洗水循環量、污水汽提塔進料量、反應密相藏量、再生密相藏量、甲醇進料量、產品氣流量等指標基本在設計范圍內。

重大意義和深遠影響

　　神華包頭煤制烯烴項目的建設，開創了我國煤制烯烴大規模工業化生產和煤化工新產業的先河，尤其是項目中采用的具有我國自主知識產權的DMTO技術，標志著我國在煤制烯烴產業化道路上又邁出了關鍵一步，對發展我國清潔煤化工產業、奠定中國在煤基烯烴工業化生產領域的國際領先地位，無疑都具有里程碑式的意義。