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(yè)化運營階段，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。神華包頭煤制烯烴項目包括年產(chǎn)180萬噸煤基甲醇聯(lián)合化工裝置、年產(chǎn)60萬噸甲醇基聚烯烴聯(lián)合石化裝置以及配套建設(shè)的熱電站、公用工程裝置、輔助生產(chǎn)設(shè)施和廠外工程等。該工程是世界首套以煤為原料生產(chǎn)聚烯烴的項目，獲得2014年度國家發(fā)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(xiàn)代化學工業(yè)的基石，其傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)強烈地依賴石油資源。由于我國石油資源不足，這些行業(yè)的發(fā)展受到嚴重制約。但我國煤炭資源相對豐富，發(fā)展以煤為原料制取石油類產(chǎn)品的煤化工技術(shù)，是關(guān)系到我國經(jīng)濟長期穩(wěn)定發(fā)展和能源安全的重大課題。其中，煤制烯烴技術(shù)是最重要的發(fā)展方向，其關(guān)鍵核心技術(shù)是甲醇制烯烴技術(shù)。多年來，針對我國石油產(chǎn)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(chǎn)低碳烯烴的MTO技術(shù)，成為發(fā)展新型煤化工產(chǎn)業(yè)、實現(xiàn)國家“以煤代油”戰(zhàn)略的必由之路。

創(chuàng)新歷程

　　國家有關(guān)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(xù)支持。中科院大連化學物理研究所根據(jù)國家發(fā)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(yīng)工藝等核心技術(shù)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(chǎn)技術(shù)還不成熟等原因，該技術(shù)在國內(nèi)外都未實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)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(chǎn)權(quán)的催化劑和循環(huán)流化床中試技術(shù)成果，陜西新興煤化工科技發(fā)展有限責任公司出資進行裝置建設(shè)及管理，中國石化集團洛陽石油化工工程公司進行工程設(shè)計，三家發(fā)揮各自優(yōu)勢開展合作，共同進行日處理甲醇50噸的工業(yè)化試驗。經(jīng)過兩年的通力合作，“甲醇制取低碳烯烴（DMTO）技術(shù)開發(fā)”工業(yè)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(yè)化試驗裝置上實現(xiàn)了甲醇轉(zhuǎn)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(yè)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(zhuǎn)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(yīng)用于甲醇制烯烴的催化過程，開發(fā)了相應(yīng)的催化劑和與之配套的循環(huán)流化床中試技術(shù)，并利用該中試技術(shù)建成了目前世界上第一套萬噸級甲醇制烯烴工業(yè)化裝置。該項技術(shù)具有自主知識產(chǎn)權(quán)，相關(guān)指標處于國際領(lǐng)先水平。試驗裝置成功運轉(zhuǎn)后，中科院大連化學物理研究所又繼續(xù)開展了大型化DMTO工業(yè)裝置的建設(shè)。

　　2006年12月11日，國家發(fā)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(yè)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(zhuǎn)化制烯烴、烯烴聚合生產(chǎn)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(wěn)，甲醇轉(zhuǎn)化率達到99.9%以上，乙烯加丙烯選擇性達到80%以上，所生產(chǎn)的乙烯、丙烯等產(chǎn)品完全符合聚合級烯炷產(chǎn)品的規(guī)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(chǎn)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(chǎn)出合格聚丙烯和聚乙烯顆粒產(chǎn)品，提前40天實現(xiàn)了預(yù)定目標。到2010年9月29日，投料試車期結(jié)束，累計生產(chǎn)3.6萬噸聚烯炷產(chǎn)品。2011年3月23日到3月26日，進行了72小時性能考核，設(shè)備的反應(yīng)壓力、再生壓力、水洗水循環(huán)量、污水汽提塔進料量、反應(yīng)密相藏量、再生密相藏量、甲醇進料量、產(chǎn)品氣流量等指標基本在設(shè)計范圍內(nèi)。

重大意義和深遠影響

　　神華包頭煤制烯烴項目的建設(shè)，開創(chuàng)了我國煤制烯烴大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和煤化工新產(chǎn)業(yè)的先河，尤其是項目中采用的具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的DMTO技術(shù)，標志著我國在煤制烯烴產(chǎn)業(yè)化道路上又邁出了關(guān)鍵一步，對發(fā)展我國清潔煤化工產(chǎn)業(yè)、奠定中國在煤基烯烴工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位，無疑都具有里程碑式的意義。