更多相关文档您所在位置： &
&nbsp&&nbsp&nbsp&&nbsp
白条肉冷库设计方案.doc 43页
本文档一共被下载：
次 ,您可全文免费在线阅读后下载本文档。
下载提示
1.本站不保证该用户上传的文档完整性，不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
2.该文档所得收入(下载+内容+预览三)归上传者、原创者。
3.登录后可充值，立即自动返金币，充值渠道很便利
你可能关注的文档：
··········
··········
黑龙江东方学院
学 士 学 位 毕 业 论 文（设 计）
1500/30吨白条肉冷库设计
食品科学与工程
食品与环境工程
1500/30吨白条肉冷库设计
摘要设计采用氨为制冷剂，氨泵供液方式其中冻结间分为间日冻结能力为吨冻结间采用冷风机横向送风冷藏间分间冷藏能力为吨冷藏间采用顶排管设计的主要任务是制冷工艺的设计根据计算的选择设备氨 ；冷负荷 ；Design for a frigidaire?frozen 1500/30 tons white pork carcass
The design of this refrigerator for the use of ammonia refrigerant, ammonia liquid pump means for. Treasury to freeze the layout is divided into inter-and refrigeration, of which is divided into two inter- per day capacity of 15 freeze between the use of floor-standing air cooler horizontal. Froze Each cold storage capacity of 750 frozen using the top row between the cooling tube. The main task of design is the design of refrigeration technology. According to the characteristics of Harbin and meteorological parameters of the calculation to determine the design of process parameters, and then calculated the volume of consumption of cold, through the consumption of cold calculation to choose the main refrigeration equipment and auxiliary equipment. Design of this economic analysis is expected to recover the cost of 2 years.
Keywords： refrigeranti
Abstract ii
制冷技术概述 1
制冷技术内容 2
制冷技术发展史 2
国内外冷冻冷藏设施发展概况 2
国内冷库建设 2
国外冷库建设 2
冷藏库的分类 2
设计意义 2
设计工艺基本资料 7
设计资料 7
工艺流程图 7
分配性冷库的工艺流程： 7
生产性冷库的工艺流程： 7
冷库平面设计 7
生产能力及库容量的计算 8
冻结间生产能力的计算 8
冷藏间面积计算 8
围护结构的设计 9
冷藏间围护结构设计 9
冻结间围护结构设计 11
耗冷量的计算 15
围护结构耗冷量的计算Q1 15
冻结间耗冷量的计算 15
冷藏间耗冷量的计算: 15
货物耗冷量计算Q2 15
冻结间： 16
冷藏间： 16
通风换气造成的耗冷量Q3 16
电动机运转耗冷量Q4 16
冻结间电动机运转耗冷量Q4： 17
冷藏间电动机运转耗冷量
正在加载中，请稍后...扫二维码下载作业帮
3亿+用户的选择
下载作业帮安装包
扫二维码下载作业帮
3亿+用户的选择
、一块长方形场地长18米,宽16米,周围有3,米宽的草坪求这块场地包含草坪一共占地多少平方米?草坪的占地面一块长方形场地长18米,宽16米,周围有3米宽的草坪求这块场地包含草坪一共占地多少平方米?草坪的占地面积是多少平方米?急
作业帮用户
扫二维码下载作业帮
3亿+用户的选择
大长方形长 18+3x2=24m宽 16+3x2=22m总共 24x22=528平方米草坪面积 24x22-18x16＝528-288=240平方米
为您推荐：
其他类似问题
草坪面积：111
场地包含草坪(18+3)(16+3)=399m^2草坪的占地面积=399-18x16=111m^2
扫描下载二维码更多相关文档当前位置： >>
三井全国大学生化工设计大赛MTP初步设计说明书
“三井化学杯”大学生化工设计大赛60 万吨 MTP 项目初步设计说明书作者：R&C 项目组 组长：李晓伟 组员：李思靖 由金之 刘俊贤 史培猛 作者单位：山东大学化学与化工学院 化学工程与工艺专业 指导老师：任君合 电话： 邮箱：目录第一章 总论 ................................ 错误！未定义书签。1.1 项目介绍 .................................................................................. 错误！未定义书签。 错误！ 未定义书签。 1.2 设计依据 .................................................................................. 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 1.3 设计指导思想 .......................................................................... 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 1.4 设计原则 .................................................................................................................... 1........................................... 第二章 可行性分析 ...........................................12.1 建设意义 .................................................................................................................... 1 2.1.1 项目背景............................................................................................................ 1 2.1.2 风险分析............................................................................................................ 3 2.1.3 建设意义.......................................................................... 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 2.1.4 行业发展建议.................................................................................................... 6 2.2 生产规模 .................................................................................................................... 6 2.2.1 生产规模............................................................................................................ 6 2.2.2 操作制度............................................................................................................ 7 2.3 MTP/MTO 技术 ........................................................................ 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 2.3.1 MTP 技术在国内外发展情况 ........................................................................... 7 2.3.2 鲁奇公司的 MTP 工艺流程简介 ..................................................................... 8 2.3.3 鲁奇公司的 MTP 工艺采用的催化剂 ........................................................... 10 2.3.4 前景和展望...................................................................................................... 10 2.3 MTP/MTO 技术 ........................................................................ 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 2.3.1 MTP 技术在国内外发展情况 ........................................................................... 7 2.3.2 鲁奇公司的 MTP 工艺流程简介 ..................................................................... 8 2.3.3 鲁奇公司的 MTP 工艺采用的催化剂 ........................................................... 10 2.3.4 前景和展望...................................................................................................... 102.4 C4+等副产物的综合利用方案 ................................................................................. 11 C4+等副产物的综合利用方案 2.5 与企业的系统集成方案 ........................................................................................... 11 2.5.1 项目背景.......................................................................................................... 11 2.5.2 需求分析.......................................................................................................... 12 2.5.3 方案规划和实施.............................................................................................. 13 2.6 厂址选择 ................................................................................................................... 17 2.6.1 厂址自然地理概况.......................................................................................... 17 2.6.2 当地社会经济情况.......................................................................................... 18 2.6.3 外部交通运输条件.......................................................................................... 19 2.6.4 水源状况.......................................................................................................... 19 2.6.5 电源.................................................................................................................. 21 2.6.6 煤炭资源.......................................................................................................... 21 2.6.7 科研实力.......................................................................................................... 21 2.6.8 厂址选择.......................................................................................................... 22 2.7 社会经济效益的评价 ............................................................................................... 22 2.7． 对提高国家、 2.7．1 对提高国家、地区和部门科技进步的影响 .............................................. 22 2.7.2 对发展地区或部门经济的影响 .................................................................... 23 2.7.3 对远景发展的影响 ........................................................................................ 23 2.7.4 对国防和工业配置的影响 ............................................................................ 23...................................... 第三章 工艺流程的设计 ...................................... 233.1 工艺方案的选择与论证 .......................................................................................... 23 3.1.1 MTP 技术研究进展 ......................................................................................... 23 3.1.2 鲁奇公司的 MTP 技术 ................................................................................... 24 3.1.3 清华大学的 FMTP 技术 ................................................................................. 26 3.1.4 上海石油化工的研究院的 S-MTP 技术 ........................................................ 283.1.5 比较分析.......................................................................................................... 30 3.2 能量集成与节能技术 ............................................................................................ 32 3.2.1 全新物流分析................................................................................................... 32 3.2.2 优化换热网络................................................................................................... 32 3.3 工艺流程计算机仿真设计 ...................................................................................... 36 3.4 物料流程图和带控制点的工艺流程图 .................................................................. 36 3.5 工艺流程说明 .......................................................................................................... 36 3.5.1MTP 反应单元 .................................................................................................. 37 3.5.2 再生单元.......................................................................................................... 39 3.5.3 激冷单元.......................................................................................................... 40 3.5.4 压缩分离单元................................................................................................... 41 3.5.5 精制单元.......................................................................................................... 42 3.6 全场物料衡算 .......................................................................................................... 44 3.6.1MTP 反应单元 .................................................................................................. 45 3.6.2 激冷单元.......................................................................................................... 46 3.6.3 压缩干燥单元.................................................................................................. 48 3.6.4 精制单元.......................................................................................................... 54 3.7 全场热量衡算 .......................................................................................................... 59 3.7.1 合成工段........................................................................................................... 59 3.7.2 压缩分离单元.................................................................................................. 60 3.7.3 精制工段.......................................................................................................... 75第四章 设备选型及典型设备设计 .............................. 944.1 塔设备的工艺设计 .................................................................................................. 94 4.2 换热器的选型设计 .................................................................................................. 98 4.3 设备一览表 ............................................................................................................ 101................................... 第五章 工厂总体布局设计 ................................... 106 技术安全、 第六章 技术安全、防火及工业卫生 ........................... 1076. 1 工艺特点 ............................................................................................................... 107 6.1.1 工艺方案........................................................................................................ 107 6.1.2 物流性质........................................................................................................ 107 6.1.3 工艺参数........................................................................................................ 108 6.2 技术保护 ................................................................................................................ 108 6. 3 消防 ....................................................................................................................... 108 6. 4 劳动安全与卫生 ................................................................................................... 112........................................... 第七章 管网设计 ........................................... 1137.1 管道敷设种类 ........................................................................................................ 113 7.2 管道布置设计中的基本要求 .................................................. 错误！未定义书签。 错误！ 未定义书签。............................................... 第八章 维修 ............................................... 1168.1 维修体制的确定 .................................................................................................... 116 8.2 维修人员要求 ........................................................................................................ 117 8.3 维修人员职责 ........................................................................ 错误！未定义书签。8 错误！未定义书签。第九章 土建 ................................ 错误！未定义书签。9.1 设计依据 .................................................................................. 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 9.2. 建筑设计 ................................................................................. 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 9.3 结构设计 .................................................................................. 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 9.4. 防火防爆 ................................................................................. 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。第十章 环境保护 ............................ 错误！未定义书签。10.1 建设项目概况 ........................................................................ 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 10.2 资源利用及污染物排放 ........................................................ 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 10.3 污染控制与环境保护目标 .................................................... 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 10.4 环境影响预测与评价 ............................................................ 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。10.5 环境影响缓解措施 ................................................................ 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 10.6 环境影响评价主要结论 ........................................................ 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。第十一章 工厂组织与劳动定员 ................ 错误！未定义书签。11.1 工厂组织 ................................................................................ 错误！未定义书签。 错误！ 未定义书签。 11.2 劳动定员 ................................................................................ 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。............................................. 第十二章 概算 ............................................. 14012.1 投资估算 .............................................................................................................. 144 12.1.1 投资估算编织说明...................................................................................... 144 12.1.2 设备费用....................................................................................................... 144 12.1.3 建设投资估算表............................................................ 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 12.1.4 固定资产投资方向调节税估算..................................... 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 12.1.5 建设期贷款利息估算.................................................................................. 144 12.1.6 流动资金估算............................................................................................... 144 12.1.7 项目总投资.................................................................... 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 16.2 成本估算 ................................................................................ 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 12.2.1 产品成本估算................................................................ 错误！未定义书签。 错误！未定义书签 12.2.2 工资及福利.................................................................................................. 159 12.2.3 折旧及摊销.................................................................... 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 12.2.4 其他成本估算方法........................................................ 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 12.2.5 成本估算表汇总............................................................. 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 12.2.6 销售收入估算................................................................. 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。参考文献................................................................................................................................................150
第1章 总论项目介绍 1.1 项目介绍 本项目以甲醇为原料，采用一段蒸汽转化工艺、LURGI甲醇合成工艺和MTP 工艺，装置的生产能力均可实现大型化生产，所有装置均按一个系列设计。项目 主导产品为丙烯，生产规模总能力为60万吨/年，实际生产量将根据市场情况以 及设备的生产能力调整。项目副产品规模：燃料气：55.8PG/年,汽油：22.2万吨 /年1.2 设计依据 1．2011“三井化学杯”大学生化工设计邀请赛指导书； 2．《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》(1992 年12 月28 日化工部发布)及有关专业的国家标准。设计指导思想 1.3 设计指导思想 德国鲁奇(Lurgi)公司开发的MTP工艺，主要产物为丙烯，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，被公认为是目前从天然气 通过甲醇生产丙烯费用最低的方法，已经实现工业化生产。1.4 设计原则 1．严格控制工程建设项目的生产规模和投资； 2．特别重视生产的安全性和可靠性，经济的合理性； 3．充分考虑当地生态环境的保护和职业安全卫生要求； 4．尽量采用标准设备，设备仪表全部立足国内解决，以节省投资； 5．厂区布置合理，在满足有关安全、防火的标准和规范条件下，尽可能节 省用地，并考虑今后项目的发展建设要求。60 万吨 MTP 项目第2章 可行性分析 2.1 建设意义 2.1.1 项目背景 能源是国民经济的支柱，煤炭占我国能源消费结构的 76%。我国的能源结构 是“富煤、缺油、少气” ，预示着中国能源以煤为主的格局在相当长的时期内难 以改变，石油资源短缺已经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， 充分利用 丰富的煤炭资源，发展煤化工产业。 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、聚乙烯等 产业链下游方面发展。 国际油价的节节攀升使 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意义。 我国是一个多煤少油的国家，石油可采储量 67.3 亿吨，年均加工 2.7 亿吨 计， 我国没他使用年限约为 25 年； 安可直接利用的煤炭资源和年产 20 亿吨煤计， 我国煤炭使用年限约为 90-100 年。因此，从煤炭和石油储量的对比关系来看， 以煤炭为原料发展化工，能够蛮子未来相当长时间内的原料需求，在资源的有效 利用方面具有明显的优势。同时，可以减轻并最终消除由于石油供应紧张带来的 各种压力、以及可能对经济发展产生的负面影响，做到煤化工与石油化工在技术 及产品方面的优势互补。 从能源安全角度来讲，据专家预测，今后 20 年内我国原油产量基本维持在 1.8-2.0 亿吨/年。随着国民经济的发展，预计 2020 年预期将有 60%的石油都必 须来自进口，石油短缺已经成为不可回避的现实。而我国已探明的煤炭储量占世 界煤炭储量的 33.85%，可采量居世界第三位，煤产量居世界第一位。因此发展 煤炭深加工是保障能源供应安全、促进经济可持续发展的战略举措。 同时，我国烯烃产品进口量也在快速增长之中，对外依存度接近 50%，地毯 烯烃市场需求大、自给效率低，预计今后几年乙烯和丙烯需求仍将以 7%~8%的速 度增长。因此，使用 MTP 技术可以降低我国低碳烯烃对外的依存度。按照循环经 济的要求，以煤矿―甲醇―烯烃―热电上下游一体化的模式进行规划和建设，可260 万吨 MTP 项目以大幅降低生产成本。 近 20 年来，由于丙烯的推广应用不断扩大，用丙烯代替纸张、钢材、木材 等非塑性材料和较昂贵的合成树脂，特别是在汽车工业的广泛使用，使世界丙烯 需求增长率一直快于乙烯。预计在今后 20 年间，世界丙烯需求的增长率将超过 乙烯的一倍。据 CMA 公司统计和预测，2003 年全世界生产丙烯 5630 万吨，其中 67％来自蒸汽裂解装置，3O％来自炼油厂的催化裂化装置，2％来自丙烷脱氢装 置， 1％来自其它装置。 预计 2010 年全世界丙烯产量将达到 7730 万吨， 其中 59％ 来自蒸汽裂解装置、33％来自炼油厂催化裂化装置，3％来自丙烷脱氢装置，5％ 来自其它装置。 世界裂解装置的丙烯／乙烯生产比将由 2000 年 0．36 减少到 2010 年的 0． 而丙烯／乙烯的需求比将由 2000 年的 0． 上升到 0． 34， 56 59。 无疑，丙烯的短缺量将进一步扩大，必需寻求增产丙烯的新工艺。我国石化工业 从 20 世纪 80 年代以来虽然有了迅猛的发展， 但每年仍需动用几十亿美元外汇进 口大量石化产品。我国 2003 年生产乙烯 611．8 万吨，丙烯 593．2 万吨，进口 聚乙烯 469 万吨， 聚丙烯 273． 万吨； 43 2004 年生产乙烯 626． 万吨， 6 丙烯 619． 8 万吨，进口聚乙烯 479．6 万吨，聚丙烯 291．4 万吨，石化产品大量进口的局面 将持续若干年。我国现有丙烯生产企业中蒸汽裂解生产丙烯 16 家，其余为炼厂 丙烯生产厂家。到 2005 年，若我国大型和中型乙烯的改造完成，几套大型合资 乙烯项目也建成投产，预计乙烯生产能力达到 880 万吨，如按开工率 90％计， 按乙烯与丙烯的生产比例为 0．52 计，乙烯裂解装置可产丙烯 412 万吨。2O05 年裂解丙烯占全国丙烯产量比例仍按 61．2％计算，届时我国丙烯产量约为 673 万吨。如果按我国 1994 年以来丙烯需求年均增长率 16％计算，2005 年我国丙烯 需求量将达到 1380 万吨，届时我国丙烯产量仅能满足需求量的 48．7％ ；如果 按亚洲地区丙烯需求年均增长率 1O％计算，2005 年我国丙烯需求量将达到 953 万吨，届时我国丙烯产量仅能满足需求量的 70．6％。与此同时，我国原油生产 的增长难以满足国民经济持续高速发展的需求，进口部分原油予以补充势在必 行，因此，在宏观上，国内油品及乙烯原料的供应仍将是紧张的，必需开辟增产 丙烯的新途径。 2.1.2 风险分析360 万吨 MTP 项目（一）政策风险 2009 年 9 月底，国务院批准并转发了由十部委上报的《关于抑制部分行业 产能过剩和重复建设引导产业健康发展的若干意见》《一件》指出，传统煤化工 。 中焦炭、电石等项目建设重复，产能过剩 30%。今后国家的煤化工产业政策是， 鼓励结合中国国情，采取更加科学和稳步的发展模式发展现代煤化工产业。 可见，今后我国新型煤化工行业面临的政策风险较大。 （二）宏观经济波动风险 煤化工行业尤其是新型煤化工受宏观经济运行的影响较大。 国民经济发展周 期的不同阶段、宏观经济的发展速度直接影响国家在新型煤化工等方面的投入。 现阶段， 我国新型煤化工行业的投资增长基本上取决于我国总体经济状况和对经 济状况的预期。预计 2011 年宏观经济对新型煤化工的影响出现积极信号。 （三）技术风险 煤制化学品方面， 神华宁煤集团在宁东能源化工基地投资 132 亿元建设 1670 kt/a 甲醇、520 kt/a 聚丙烯项目，大唐国际发电股份有限公司计划在锡林郭勒 盟多伦县建设煤基烯烃项目，均采用了 Lurgi 公司 MTP 技术。这些项目是实现煤 化工产业向石油化工产业延伸的重大探索。 总体来看，我国缺少新型煤化工示范的经验和技术。尽管一些企业在做新型 煤化工项目时引进了国外的关键技术， 但是完整的技术工程化还有待于去开发和 完善。大规模地兴建新型煤化工工厂和投资与小规模地试验存在很大的差异。新 型煤化工的技术门槛是非常高的， 这种上百亿的投资规模所需要生产工艺和流程 的要求非常规范，每个环节的技术条件要求也非常高，再加上每个厂家面对不同 的环境、条件和资源，使得进这个门槛很难。 虽然我国部分新型煤化工项目技术逐渐成熟，但 2011 年面对的技术风险仍 很大。 （四）供求风险 由于现代煤化工项目投资国、风险大，需要在示范工程投产后，稳定运行一 个时期，进行全面总结，评价技术的先进性、可靠性、确定资源消耗指标、考核 经济效益，并在高煤油价差的情况下，才能研究推广应用等问题。460 万吨 MTP 项目2011 年我国新型煤化工行业面临的供求风险不确定性较大，关键在于其产 品作为石油化工的替代品在价格竞争中没有绝对优势。 （五）金融风险 煤化工项目需要大量的资金投入，就其项目投资内容而言，基础设施的建设 以及设备的引进占了绝大部分份额，这就意味着，只有通过提高投资规模，以减 少基础设施类的固定资产的投资在总投资中的比重，才能提高项目的投资回报 率，即项目规模越大，受益率越高。 应当说从国家的决策层到各个投资商， 对此项目的最终投资都是持相当谨慎 的态度的。在目前的情况下，中国煤制油产业属于高风险投资行业。第一个煤制 油项目之所以落户神华，是因为神华在资源的配置，煤矿开发、电厂配套、炼油 化工、交通预算等各个环节都具备无可比拟的优势。神华集团下一步的煤制油占 了只有都具备了以上这些条件才会考虑，否则会面临巨大的风险。 同理，2011 年新型煤化工面对的金融风险主要来自于国家的政策。国家对 行业的管制很大称得上界定了银行对行业的信贷力度和规模。 （六）成本风险 煤化工尤其是新型煤化工项目投资巨大。 我国多数已上马的煤化工项目在进 行成本计算时，往往以当前坑口煤市场价为准，这也导致对实际成本的低估，因 为我国煤炭运输成本较高，终端价格往往会比坑口价翻倍。所以，部分投资项目 的利润预测是不现实的，未来很难达到目标。 目前我国很过煤化工项目可行性研究不够， 很多对煤化工项目的预算都是建 立在高油价、低煤炭价的基础上进行的。国内目前有近 200 家甲醇生产商，65% 以上甲醇企业以煤为原料，其中又有 80%的企业以无烟煤为原料。在国外，甲醇 的生产几乎全采用天然气，其成本比煤制气要廉价。以 2009 年 1 月煤炭价格计 算， 煤头甲醇企业的盈亏平衡点在
元/吨， 气头企业盈亏平衡点在 1700 元/吨。 2011 年以及今后较长时间，国内甲醇的出厂价极可能在
元/吨波 动，大多数企业将不得不直接面对微利甚至亏损经营的尴尬。 2.1.3 建设意义560 万吨 MTP 项目建设煤制烯烃工厂，有以下显著优势： （1） 减少国家石油风险，符合国家能源安全政策 传统的烯烃产品， 如乙烯、 丙烯的制取路线， 主要是通过石脑油裂解生产的。 其缺点是过分依赖石油。自从 1993 年我国成为石油净进口国后，进口石油的比 重不断增大，到 2009 年石油对外依存度首次超过 50%。我国石油缺口逐年增大， 对能源的安全供应、 国民经济的平稳运行以及社会的可持续发展构成了严重的威 胁。加之我们煤炭资源相对丰富，因此发展煤炭资源具有重要战略意义。 以甲醇做为化工原料制备烯烃，可替代部分进口石油，派生出高附加值的烯 烃、石油、液化气、精甲醇等产品，即满足了市场需要，缓解了供需买度，又减 少了我国石油进口量及石油供应风险，符合国家石油安全战略和产业发展政策。 （2） 延长产业链条，发展区域经济 济宁是全国十三个煤炭能源基地之一，含煤面积 3920 平方公里，占其土地 总面积的 36.7%，地质储量约为 256 亿吨，已探明的煤炭资源可采储量为 140 亿吨，煤炭资源丰富。 单纯输出原煤，只是煤炭工业发展的初级阶段。只有搞煤炭深加工，延长煤 炭产业链，才能真正将煤炭产业做大做强。资料显示，煤炭转化和深加工后的增 值空间是很大的。与原煤相比，煤转化成乙烯、丙烯等化工产品，效益可增加 10 多倍以上。而且，煤炭既是重要的基础能源和材料，又是不可再生能源，对 国家和地区来说，延长煤炭产业链不但具有经济效益，还具有重要的战略意义。 （3） 合理利用过剩产能 传统煤化工产业集中度低、布局分散，无序发展，部分产品开工率低。煤制 烯烃即煤基甲醇值烯烃，十一煤为原料合成甲醇后再通过甲醇制取乙烯、丙烯等 烯烃的技术。煤制烯烃的经济型主要取决于甲醇与石油的比较价格。 目前我国甲醇市场长时期维持在高位，使得社会大量投资甲醇的热情不减。 2010 年国内甲醇能力 3800 万吨，产量 1574 万吨，消费量 2092 万吨，故甲醇开 工率仅 41%，并越来越受到中东甲醇的严重冲击。我们所设计的反应装置可以外 购甲醇为原料，延伸甲醇下游深加工，提高产品竞争力和持续发展能力，为甲醇 产业的健康发展做出贡献。660 万吨 MTP 项目2.1.4 甲醇制丙烯行业发展建议 1）谨慎投资，现代煤化工示范工程项目不宜过多布点 我国煤化工行业的总体授信原则是：紧跟政策走向，重点向大型企业倾斜， 谨慎授信。关注具有煤炭资源、有运输优势及多联产系统那个的大型煤化工企业 的信贷需求，谨慎对大中小煤化工企业的信贷项目。 要重点支持和关注煤化工龙头企业的发展以及企业间的兼并重组； 管住新型 煤化工行业政策变动及技术发展，重点支持国家级新型煤化工项目。 2）采用进口甲醇为原料，降低生产成本 通过前文中的比较可以很清楚看到国内外甲醇价格的差异， 采用进口甲醇为 原料可大大降低丙烯的生产成本，增强市场竞争力。2.2 生产规模 2.2.1 生产规模 本项目以甲醇为原料，采用一段蒸汽转化工艺、LURGI 甲醇合成工艺和 MTP 工艺，装置的生产能力均可实现大型化生产，所有装置均按一个系列设计。 本项目主导产品为丙烯，生产规模总能力为 60 万吨/年，实际生产量将根据 市场情况以及设备的生产能力调整。 本项目副产品规模： 燃料气：55.8PG/年 汽油：22.2 万吨/年 2.2.2 操作制度 本项目建成后每天运行 24 小时， 年运行 330 天， 年操作共计 7920 小时。MTP/MTO 2.3 MTP/MTO 技术 技术在国内外发展情况 2.3.1 MTP 技术在国内外发展情况 甲醇制乙烯(或丙烯)是一个有魅力的课题。从战略角度考虑，采用煤或天然 气甲醇制取烯烃可以拓宽原料渠道，调整烯烃原料结构，减少对石油资源的依赖 并规避风险。受石油资源持续短缺的影响，自20世纪80年代以来，世界上许多著760 万吨 MTP 项目名的是有和化学公司，纷纷致力于非石油资源合成低碳烯烃的技术路线研究。其 中甲醇制乙烯（MTO）和甲醇制丙烯（MTP）的研究最引人注意。 MTO 与 MTP 均是从甲醇开始转化成烯烃， 情况有些相似， 具体工艺包括 Exxon Mobil 的 MTO 工艺、UOP/Hydro 的 MTO 工艺和 Lurgi 的 MTP 工艺等，其中技术开 发比较成功、取得突破性进展的是 UOP/Hydro 的 MTO 工艺和 Lurgi 的 MTP 工艺。 MTO 工艺的主要产物是乙烯和丙烯，而 MTP 工艺产品主要是丙烯。这连个方案各 有所长，采用这两个方案中的哪一种要根据企业的需求来决定，它们都可以满足 丙烯需求的快速增长。 1990 年德国 Lurgi 公司开展了甲醇制丙烯的研究与开发。2001 年鲁奇公司 在挪威 Tjeldbergodden 的 Statoil 公司合作建立了工业演示装置，设计能力为 甲醇进料量 360 kg/h，装置正常运转了 11000 h，甲醇转化率大于 99%，丙烯的 总碳收率约为 71%。日产 5000 吨的大型甲醇装置于 2004 年 6 月在南美特里尼达 多巴哥投入生产，另一套同样规模的甲醇装置于 2005 年 3 月在伊朗投入运行。 神华宁煤集团在宁东能源化工基地投资 132 亿元建设 1670 kt/a 甲醇、520 kt/a 聚丙烯项目。 2006 年 8 月， 神华与德国鲁奇公司签订了 MTP 技术转让合同， 2007 年神华又与西门子公司签订了 GSP 气化技术及专有设备采购合同，2007 年底项 目开工建设，2010 年建成投产。大唐国际发电股份有限公司计划在锡林郭勒盟 多伦县建设煤基烯烃项目，建设规模 1680 kt/a 甲醇，500 kt/a 丙烯装置，2006 年 8 月开工，计划 2010 年投产。该项目采用 Lurgi 公司 MTP 技术，以胜利煤田 褐煤为原料，主产聚丙烯(460 kt/a)，联产汽油(200 kt/a)、液化气(3.60 kt/a) 等多种副产品，项目总计划投资 180 亿元。 清华大学自 1999 年开始进行甲醇及二甲醚制烯烃方面的研究，相关研究成 果已经获得国家发明专利。清华大学以 SAPO-34 分子筛作催化剂，采用气固并流 下行式流化床短接触反应器； 催化剂与原料在气固并流下行式流化床超短接触反 应器中接触、反应，物流方向为下行，催化剂及反应产物出反应器后进入设置在 该反应器下部的气固快速分离器进行分离，及时中止反应的进行，有效地抑制了 二次反应的发生。分离出的催化剂进入再生器中烧炭再生，催化剂在系统中连续 再生，反应循环进行。此项专利减小了副产物烷烃的产生，降低了后续分离工艺860 万吨 MTP 项目的难度，增加了目标产物丙烯的产量，但其催化剂和反应器形式却与目前的 MTO 工艺的流化床类似，因此工艺记为 FMTP。 2.3.2 鲁奇公司的 MTP 工艺流程简介 德国鲁奇(Lurgi)公司在 20 世纪 90 年代开始研究甲醇制丙烯技术，鲁奇公 司开发的 MTP 工艺，其主要产物为丙烯，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，被公认为是目前从天然气通过甲醇生产丙烯费 用最低的方法，已经实现工业化生产。 鲁奇公司的 MTP 工艺流程如图所示。反应装置主要有 3 个绝热固定床反应器组成，2 个反应器串联在线生产，在 压力 0.13 Mpa-0.16 MPa 和 380-480°C 温度下操作，另一个反应器进行再生， 这样可保证生产的连续性和催化剂的活性。相对于甲醇制烯烃流化床工艺，甲醇 制丙烯固定床工艺只用于生产丙烯，在工业放大过程中风险较小。 甲醇首先被反应器的出口物料预热到 250~350℃后进入绝热预反应器。在预 反应器中部分甲醇转化为二甲醚和水(甲醇转化率约为 75%)，另一个反应器出口 物料换热器中生成的蒸气与预反应器的出口物料混合，进人主反应器，主反应器 是一个带有盐浴冷却系统的管式反应器。 反应器的出口物料先把部分热量传递给 循环水并生成水蒸气，随后把热量传递给甲醇，最后用空气冷却和水冷相结合的 方法将出口物料冷却至凝固点，得到的混合物被送到相分离器中，分离出的烃类960 万吨 MTP 项目液体被送到下游的精馏区，脱水后，一部分烃被循环回反应器，蒸气被送人装置 的压缩和精馏区，装置的压缩和精馏区与气体裂解装置类似。蒸汽被压缩至 2.75-3.45MPa，压缩的蒸气被干燥后除去其中的含氧化合物(如二氧化碳)。 Lurgi 公司开发了 MTP 分离流程。反应器出口物料冷却，将气体、液相烃和 水分离。气体进入压缩单元，并除去 CO2、DME 和水，然后进入精馏单元，分离 出聚合级丙烯、液化气和汽油产品。给出一个假设的脱乙烷塔的初步结构：清洁 的干蒸气被送人脱乙烷塔中， 在这里乙烷和较轻的气体被除去并送入燃料气体系 统。这是因为考虑到产生的乙烯的量很小，并且假设回收聚合物级的乙烯是不经 济的。从脱乙烷塔底部出来的物料被送入脱丙烷塔。丙烷和丙烯从塔顶离开进人 一个 C3 分流器，从而回收聚合物级的丙烯。从脱丙烷塔底部出来的物料包括 C4 烃类和其他更重的组分。与 MTO 的情况一样，较重的副产品主要是丁烯。从脱丁 烷塔出来的 C5 烃类和其他重冷凝物被送入汽油池或燃烧掉。 该流程有如下优点： （1）主要产品为聚合级丙烯，产品质量收率在 70%以上； （2）分离单元烯烃循环返回反应单元，提高了丙烯收率； （3）除丙烯产品外，还副产高辛烷值汽油产品。 不足之处： （1）大量循环物流造成主要设备反应器、压缩机、塔、泵等尺寸增加，增 大了设备投资和操作费用； （2）流程复杂，操作难度大。 2.3.3 鲁奇公司的 MTP 工艺采用的催化剂 该工艺采用稳定的 ZSM-5 分子筛催化剂(南方化学公司提供)， 该催化剂具有 高的丙烯选择性、低的结焦和低的丙烷产率，并且积碳量小(&0.01%的甲醇原料 转化成焦炭)，可进行原位间歇再生，再生温度较低(在反应温度下再生)。其碱 的质量分率低于 0.038%，ZnO 和 CdO 质量分率小于 0.1%，催化剂比表面积为 300 一 600m2/g，孔容为 0.3 一 0.8m2/g。MTPROP-1 是南方化学公司提供的改性 ZSM-5 分子筛催化剂,可商业化生产,该催化剂的特征如表所示1060 万吨 MTP 项目改性 ZSM-5 沸石基催化剂结焦慢,可减少催化剂再生循环次数,单程运行时 间长达 500-600 h,甲醇转化率大于 99%,乙烯选择性为 5%,丙烯的选择性为 35%, 当 C2 和 C4 馏分部分循环返回反应系统时, MTP 工艺最终丙烯收率可以达到或超 过 67%,催化剂使用寿命 8000 h 以上。 2.3.4 前景和展望 乙烯和丙烯是现代化学工业的重要基础原料， 是衡量一个国家综合国力的重 要指标。中国市场对烯烃需求增长快、用量大，50%依靠进口。由于中国石油资 源不足，大力发展石油制取烯烃受到石油供应的制约。因此，今后采用甲醇制取 烯烃的工艺技术将是一条具有光明前景的路线。目前，在高油价背景下，在煤炭 比较丰富且价格低廉的内蒙古、新疆及陕西省等地区，将煤炭做为化工原料具有 无可比拟的成本优势。随着国内引进的 MTP 装置开车及国产 MTO 技术的成熟，必 将催生甲醇制取烯烃建设的高潮。C4+等副产物的综合利用方案 2.4 C4+等副产物的综合利用方案 在精制分离单元，有机液体送入脱丁烷塔，而有机气体送入脱丙烷塔。脱丁 烷塔可将 C4 及以下的低烃与 C5 及以上的烃分离开。塔底的 C5 及以上的烃被送 入脱己烷塔，在这里可分离出较轻的石脑油，剩余的副产物汽油中含有 C7 及以 上的烃和苯以及烷基苯。脱己烷塔塔顶出来的产品的大部分循环到 MTP 反应器， 用来进一步转化成丙烯，以提高丙烯的产率。脱丁烷塔塔底出来的 C5+组分则进 入脱己烷塔，在脱己烷塔中进行 C6/C7 的分离。一部分 C5、C6 循环至 MTP 反应 器，随 C4 一同转化为丙烯，只有少部分被排出反应圈进入汽油稳定塔，与汽油1160 万吨 MTP 项目副产品混合。 含有低烃的干燥有机气体经压缩后，和从脱丁烷塔塔顶出来的 C4 以下低烃 被送入脱丙烷塔。从脱丙烷塔出来的 C4 塔底产品被送到一个液/液萃取单元中， 其萃取溶剂是从甲醇回收塔中再循环过来的工艺水。 含有甲醇的水萃取相离开萃 取器后再循环至甲醇回收塔。而萃余相含有少量 C4 烃，现已经与含氧化合物分 离，大部分再循环至 MTP 反应器可进一步得到丙烯产品，小部分从反应圈排出， 制成 C4 LPG 副产品。 综合来说，C4+产品绝大部分（主要为 C4、C5、C6）进入循环系统，返回 MTP 反应器，重新生成丙烯，以提高丙烯的总产率；一部分（C7、C8，少量 C5、C6） 成为汽油产品；少部分（少量 C4）成为 LPG 产品。2.5 与企业的系统集成方案 2.5.1 项目背景 鉴于我国的自然资源条件，减少烃原料化工对石油资源的过度依赖，是我国 经济和社会可持续发展所面临的一项重要任务。因此发展以煤、气资源为源头的 烃原料生产技术成为我国科技界的一个热点研究领域。 本集团为全国知名的煤化 工集团， 主产甲醇， 现用来自甲醇分厂的合成甲醇来生产丙烯。 产品以丙烯为主， 并需考虑 C4+组分的利用。在设计过程中需采取可行的措施减少系统对环境的不 利应吸纳，兵队派出的污染物提出合理治理方案。 1.公司简介 ***集团是一家煤化工企业； 现需要扩大规模，增建 MTP（甲醇制丙烯）分厂； 需要对反应流程进行集成。 2.分厂区简介 分厂区主要由工艺车间、辅助车间、原料及产品储罐区、中心控制室、分析 化验室、行政管理及生活等辅助用房、设备检修区、三废处理区、工厂内部道路 等组成。 现有工艺条件： 现有工艺条件：1260 万吨 MTP 项目原料来自于总厂； 废水返回总厂，集中处理； 配电来自于总厂热电站； 燃气由反应生成的轻烃提供，不需要额外燃料。2.5.2 需求分析 1.工艺车间 主要分为 DME 及 MTP 反应单元、再生单元、激冷单元、压缩分离单元、精制 单元共五个单元。 反应单元：主要由 DME 与 MTP 反应单元组成。原料甲醇在 DME 反应器中反应 生成二甲醚和水；然后该产物与循环过来的 CH 一同进入 MTP 反应器反应生成产 品丙烯，并产生部分副产品。 再生单元：利用再生气对效果减弱的催化剂进行再生，使其重新产生催化活 性。 激冷单元：对产品进行初步冷却与分离，除去其中大部分的水与甲醇。 压缩分离单元：经过压缩、换热、分离等一些列步骤，将产品中的气相、液 相和水分离开，气相经过干燥后进入脱丙烷塔，液相经过干燥后进入脱丁烷塔， 水循环回激冷单元。 精制单元：对产品进行彻底的分离，得到丙烯、乙烯、LPG、汽油等产品， 部分 C2、C4、C5、C6 循环回 MTP 反应器重新反应以提高丙烯的收率。 2.辅助车间 2.辅助车间 包括配电站、空压站、仓库、消防站、急救室、环境监测站、通讯等。 配电站：为厂区所有装置提供配电服务； 空压站：为厂区所有装置提供仪表空气； 仓库：为厂区不常用的工具提供存放地点； 消防站：监测整个厂区的消防，保证厂区的消防安全； 急救室：为有危险的员工提供救治服务； 环境监测站：对工厂各类排放物进行监控，保护当地生态环境；1360 万吨 MTP 项目通讯：为全厂提供通讯服务。 3.原料及产品罐区 3.原料及产品罐区 包括原料罐区和产品罐区两部分。 原料罐区：贮存原料甲醇； 产品罐区：贮存汽油、丙烯、乙烯、LPG 产品等。 4.中心控制室 4.中心控制室 对全厂进行调度，监控整个厂区的工艺流程。 5.分析化验室 5.分析化验室 对产品进行分析化验， 严防产品不合格的情况出现， 保证产品均能达到标准。 6.行政管理及生活等辅助用房 6.行政管理及生活等辅助用房 包括行政楼、车库、停车场、生活综合楼、自行车棚区、篮球场等。 行政楼：办公地点，包括行政部、人事部、工程部、销售部、财务部等部门。 生活综合楼：包括食堂、职工宿舍、浴室、娱乐等，为职工提供生活服务。 7.设备检修区 7.设备检修区 为全厂提供机电维修服务，保管备品备件。 2.5.3 方案规划和实施 1. 原料及辅助燃料系统集成方案 本厂区的原料来自于总厂生产的优质甲醇，由于生产需要，需要预存三天的 余量；燃料来自于反应生成的轻烃，不需要额外供应。 2. 反应系统集成方案 反应单元： 反应单元：绝大部分的进料甲醇通过换热器气化并过热， DME 反应器为单 段绝热反应器，在此处，大部分甲醇气体在氧化铝作催化剂的条件下转化成二甲 醚（DME） ，反应式如下： 2CH3OH (MeOH) → CH3OCH3 (DME)+ H2O) 该催化剂具有很高的活性和选择性， 差不多可以达到热力学平衡。 反应放热， 反应平衡几乎与操作压力无关。该工艺是基于反应器进料温度 275℃时甲醇到二 甲醚的转化率达 75％来设计的。( 除新鲜甲醇气体外，包含有甲醇、二甲醚和蒸汽的回收气体也被送入二甲醚1460 万吨 MTP 项目反应器，这些气体是甲醇回收塔 T-60351 塔顶产物，该塔从水相中回收甲醇和二 甲醚。1 g2 二甲醚反应器中出来的产品分成 6 股，分别送入 MTP 反应器 R-60151A/B/C 的 6 段。在原料进入 MTP 一段反应器之前，二甲醚先与再循环的烃和蒸气混合， 混合物在加热器 FH-60124 中进一步加热，之后引入到 MTP 反应器。 在 MTP 反应器中，采用沸石催化剂，二甲醚/甲醇混合物转化为烯烃，反应依照 下式进行： n CH3OCH3 (DME) → 2 CnH2n+n H2O n=2, MTP 反应器中催化剂在循环开始时可使 99％的二甲醚/甲醇混合物高选择性 地转化为低分子量烯烃。新进二甲醚或甲醇料中的碳元素约 85％存在于 C2~C8 范围内，其中丙烯量最高。一个 MTP 反应器包含 6 个催化剂床。每个催化剂床二 甲醚/甲醇混合物的新进料量通过以下方法进行调节，即每个催化剂床的绝热温 升所需热量由反应放热提供。 这样就能保证在相似反应条件下可获得低分子量烯 烃的最大总收率。 上面提到的对烯烃的高选择性需要催化剂床有高操作温度和低操作压力。 该 工艺是基于每个催化剂床的进口温度为 450℃，第 6 个催化剂床出口操作压力为 绝压 1.3bar 的条件进行设计的。 第 1～5 个催化剂床的反应中间产物与新二甲醚/甲醇进料混合，可以使其冷却， 然后进入下一级催化剂床。 操作过程中会形成少量的重烃，这会堵塞催化剂的部分活性区域。为了尽量 减少结焦， 我们将蒸汽通入到 MTP 反应的第一催化剂床。 设计是基于 0.5kg/(1kg 新甲醇)的蒸汽量进行的。同时这些蒸汽也可吸收一部分反应放热，有助于控制 催化剂温度的升高。 将烃循环到 MTP 反应的首段， 其中碳数高于 3 和低于 3 的烯烃可以再次反应， 从而可以提高丙烯产率。另外，这些烃也可吸收部分反应放热，有助于控制催化 剂温度。 再生单元： 再生单元：当二甲醚/甲醇的总转化率降到 95％以下时，MTP 反应器中的催 化剂必须进行再生，通过空气/氮气混合物燃烧焦炭来完成。为了使装置能够连1560 万吨 MTP 项目续运转， 设计中包含了三套反应器。 当其中一套在进行再生时， 另两套正常运行。 激冷单元： 还含有环烷 激冷单元：离开 MTP 反应器的产品中除了含有烯烃和反应物水， 烃、石蜡烃、芳香族化合物和其它一些轻组分。这些都是二甲醚/甲醇在转化过 程中形成的副产物。以加入的二甲醚/甲醇为基准计算，反应产物混合物中烯烃 占 85％，石蜡烃约占 9％，芳香族化合物低于 3％，环烷烃低于 2％，另外还有 少量轻组分（H2,CO,CO2） 。反应产物的热量通过副产蒸汽和在换热器，将进料液 体气化的方式进行回收，最后在急冷塔中急冷，使有机物与大部分水分离，有机 物以气相从塔顶离开急冷塔，而水被冷凝后又送入甲醇回收塔。 除了上面所提到的化合物之外， 沸石基催化剂存在条件下的这一反应中还形成了 少量的有机酸，如乙酸和丙酸。由于这些酸的水溶液具有腐蚀性，所以急冷塔要 采用不锈钢材料。该工艺水在抽出之前，其 pH 值范围在 3～4，可向急冷塔水槽 中加入氢氧化钠溶液进行中和。 小部分水在激冷塔中气化作为稀释蒸汽循环进入 MTP 反应器， 然而大部分工艺水被输送到甲醇回收塔， 回收其中的甲醇和二甲醚。 甲醇回收塔的塔底产品中甲醇质量含量为 3500ppm，被当作工艺水运送到界区， 经简单的生物处理后即可用作灌溉用水或饮用水。 小部分从甲醇回收塔出来的工 艺水循环到萃取区，用作溶剂。 压缩干燥单元： 从激冷塔出来的有机气体由 4 段透平压缩机压缩到大约绝压 压缩干燥单元： 2.29MPa。在压缩机的各段之间，段间用四级换热器冷却，水和有机物液体在四 级分离罐中与气相分离。从四级分离罐出来的气相经冷却器冷却到约 40℃左右 送入脱丙烷塔，有机液体送入脱丁烷塔。 精制单元： 精制单元：有机液体送入脱丁烷塔，而有机气体送入脱丙烷塔。脱丁烷塔可 将 C4 及以下的低烃与 C5 及以上的烃分离开。塔底的 C5 及以上的烃被送入脱己 烷塔，在这里可分离出较轻的石脑油，剩余的副产物汽油中含有 C7 及以上的烃 和苯以及烷基苯。脱己烷塔塔顶出来的产品的大部分循环到 MTP 反应器，用来进 一步转化成丙烯。小部分送到汽油塔，塔顶产品循环到 MTP 反应器，而只含有非 常少量 C4 的塔底产品被排出反应圈与汽油副产品混合。 含有低烃的干燥有机气体经压缩后，和从脱丁烷塔塔顶出来的 C4 以下低烃被送 入脱丙烷塔。在这个萃取蒸馏塔中，C3 及以下烃与 C4 及以上烃分离。塔底产品1660 万吨 MTP 项目C4 化合物被移走。塔顶产品 C3 及以下烃化合物，被送入脱乙烯塔。从脱丙烷塔 出来的 C4 塔底产品被送到一个液/液萃取单元中， 其萃取溶剂是从甲醇回收塔中 再循环过来的工艺水。含有甲醇的水萃取相离开萃取器后再循环至甲醇回收塔。 而萃余相含有少量 C4 烃，现已经与含氧化合物分离，大部分再循环至 MTP 反应 器可进一步得到丙烯产品，小部分从反应圈排出，制成 C4 LPG 副产品。 在脱乙烷塔中，C3 及以下的烃的小部分裂解成 C2 及以下。塔底的 C3 产品中丙 烯，不含丙炔和丙二烯等不饱和烃。脱乙烷塔塔底产品被送到 C3 分馏塔，可分 离得纯度达聚合级的丙烯 （重量含量 99.8％） 副产的丙烷混入到 LPG 副产品中。 ， 脱乙烷塔塔顶出来的 C2 及以下产品蒸气被排出反应圈，其中含有许多轻的 化合物。丙烯、汽油和 LPG 产品被送到产品罐区分别进入各产品的贮罐。 乙烯回收单元包括两套塔系统，即脱甲烷塔和 C2 分离塔，以及冷却剂循环与冷 盒。脱乙烷塔的塔顶馏分是 C2 精制系统的进料，在此轻组分与乙烯分离，从塔 顶排出，用作 MTP 单元的燃料气体。脱甲烷塔的塔底产品进入 C2 分离塔，在此 可分离出聚合级的乙烯产品。乙烯产品进入冷却剂循环，从冷却剂压缩机出来的 气相乙烯产品被送到贮罐，同时液态乙烯又可作为冷媒用来冷分离乙烯。C2 分 离塔的塔底产品主要是乙烷， 与脱甲烷塔的塔顶轻馏分混合后可进一步用作燃料 气体。 3. 水电供应系统集成方案 分厂的冷却水来经总厂处理输送至各冷却器； 分厂用电来自于总厂热电站，不需要额外配置。 4. 设备检修系统集成方案 常用大型设备（如 MTP 反应器、泵、压缩机等）使用期间均有备用，当一台 出现问题时，可通过阀门立马切换到备用设备上； 在检修区有易损设备的常用配件； 每年定期进行停车大检修，在生产期间，对易损设备定期检查维修； 设备检修配备技工，能在第一时间排除故障。 5.产品贮运系统 5.产品贮运系统 由于产品丙烯、乙烯在生产之后直接运送到下一车间（聚丙烯车间、聚乙烯1760 万吨 MTP 项目车间） ，故储存三天的余量；LPG、汽油产品短期储存（15 天）后直接销售。2.6 厂址选择 2.6.1 厂址自然地理概况 1.地理位置 此次 60 万吨每年甲醇制丙烯（MTP）项目的厂址，位于山东省济宁市金乡县 济宁市化学工业开发区东侧。 济宁，孔孟之乡，运河之都，位于山东省的西南部，东邻临沂市，西与菏泽 市接壤，南面是枣庄市和江苏省的徐州市，北面与泰安市交界，西北角隔黄河与 聊城市相望。最北端是梁山县小路口镇邹桥村，为北纬 35°57′；最南端是微 山县高楼乡柳新养殖场，为北纬 34°26′；最东端是泗水县泉林乡历山火车站， 为东经 117°36′；最西端是梁山县黑虎庙乡高堂村，为东经 115°52′；南北 长 167 公里，东西宽 158 公里。总土地面积 10684.9 平方公里。其中：平原面积 5243.1 平方公里，占总面积的 49.1%；洼地面积 1780 平方公里，占总面积的 16.7%；湖泊面积 1568.2 平方公里，占总面积的 14.7%；山地面积 1329.8 平方 公里，占总面积的 12.4%；丘陵面积 763.8 平方公里，占总面积的 7.1%。 济宁地处中国华东地区的中心地带，周边是中国最具经济活力的区域之一。 以济宁为半径的 500 千米范围内包括了北京、上海、天津、南京、武汉、西安等 大城市，覆盖了京津环渤海经济圈、山东半岛经济圈、长三角经济区、中原经济 区等，发展腹地开阔，市场潜力巨大。 2.气候条件 园区所在地为温带季风区大陆性气候。具有冬夏季风气候特点，四季分明， 光照充足，年平均日照 2096.4 小时，降水较为充沛。春季气候的多变，所以降 水稀少，故常发生春旱。夏季水气充足，降水多，湿润而炎热。秋季云雨较少往 往出现秋旱。冬季盛行偏北风，雨雪少，气候干燥而寒冷。 气温： 年平均气温 14.1℃， 年平均最高气温 19.5℃， 极端最高温度 40.2℃， 极端最低温度-15.2℃；1860 万吨 MTP 项目湿度：年平均相对湿度 69%，年平均雾日数 23.5d，年最多雾日数 57d，无 霜期为 199d 降水：年平均降水量 631.2 mm，年最大降水量 921.4mm，年最小降水量 328.7mm 风力：累年年平均风速 3.1m/s，累年最大风速 25m/s，主要风向西北，年最 大积雪厚度 200mm。 3.地形地貌 金乡县位于山东省西南部，属黄泛冲积平原，面积为 886 平方公里，大地 构造属华北台坳的一部分。地形稍有起伏，由西南向东北方向倾斜，地势平缓， 高程在 34.5～39.0 米之间，高差 4.5 米，地面坡度为 1/4000～l／8000，全部 为平原。境内主要土壤为潮土类，是近代水流沉积物所形成。 当地社会经济情况 2.6.2 当地社会经济情况 济宁矿产资源丰富，已发现和探明储量的矿产有 70 多种。以煤为主，其次 为石灰石、石膏、重晶石、稀土、磷矿、铁矿石、铜、铅等。全市含煤面积 4826 平方公里，占全市总面积的 45%，估计储量一 1500 米以上的为 178 亿吨，主要 分布于兖州、曲阜、邹城、微山等地。经勘探预测，全市煤储量 260 亿吨，占全 省的 50%，为全国重点开发的八大煤炭基地之一。主要含煤地层都在 10 层以上， 可采厚度 10 米左右，不仅储量大，而且煤质优良，易于开采。稀土矿，位于微 山县塘湖乡郗山，已探明大小矿脉 60 余条，地质储量 1275 万吨，在国内仅次于 内蒙古的白云鄂博矿。铁矿分布于汶上县李官集和泗水县北山，而通过物探体积 法预测，济宁铁矿资源量达 50 亿吨－80 亿吨。铜矿分布在泗水县境内北孙徐和 小富庄，铅矿分布于汶上县毛村。 此地工业基础坚实。济宁是一个加速成长的新兴工业城市，也是全国重要的 能源工业、煤化工和机械制造、生物技术、纺织新材料、专用汽车国家级产业基 地。在 2009 年“中国新能源产业经济发展年会”上，被推荐为中国最具投资价 值的 15 个新能源产业城市之一。2009 年，全市地区生产总值达到 2280 亿元， 经济总量居全国地级以上城市第 36 位；财政总收入 272.5 亿元，其中地方财政 收入 134.7 亿元；全市规模以上工业企业发展到 3763 家，完成增加值 1076.71960 万吨 MTP 项目亿元，实现利润 246 亿元。化学工业方面，济宁煤化工、生物医药、精细化工、 化工新材料等产业集群已初具规模，可生产 200 多个品种和 1000 多个规格的生 物及化工产品，其中焦炭、焦油、苯、甲醇等产能均居山东省首位。 我们选择建厂的金乡县隶属孔孟之乡济宁市， 位于山东省南缘， 邻接江苏省。 总面积 885 平方千米，耕地面积 87 万亩。总人口 62 万人（2010 年） 。 2.6.3 外部交通运输条件 园区紧靠 105 国道，机场高速、环省高速和济徐高速环绕园区，驱车 15 分 钟可至济宁机场，园区内北大溜河航道直通京杭大运河，铁路支线项目已列入济 宁市规划，近期启动建设。 1.铁路 南北向：新兖石铁路、京沪铁路、京九铁路、京沪高铁 东西向：日菏铁路枣曹铁路 2.公路 南北向：京台高速、济徐高速（在建）和 220、104、105 国道 东西向：日东高速和 327 国道菏鱼高速在建 3.内河航道 京杭大运河，直通杭州及长江沿岸各大城市。 水运工具：5000 多个载重吨的钢质船队； 营运船舶：11000 余艘、157 万个载重吨； 造船工业：年造船能力约 10 万吨，总产值近亿元； 港口建设：机械化港口群，年吞吐能力达 2000 万吨； 运河航道：京杭大运河、三级航线； 港航疏浚：年机械化航道疏浚能力已达 300 余万立方米。 4.航空运输 济宁机场有直飞北京、上海、广州、青岛、沈阳、成都航班。 济南机场有直飞香港、首尔、台北航班。 5.港口 与青岛、日照和连云港均有高速公路和铁路相连。2060 万吨 MTP 项目2.6.4 水源状况 济宁天然水资源总量水平年为 55 亿立米，其中地表水 34 亿立米，地下水天 然补给量 21 亿立米；可利用水资源总量为 30.37 亿立米，其中地表水 17.44 亿 立米，地下水 12.93 亿立米。与全省平均情况的比较是：济宁市天然水资源每平 方公里为 44.50 万立米，比全省平均值 21.17 万立米多 110.2%；人均占量 740 立米， 比全省人均 449 立米多 64.8%； 可利用水资源每平方公里为 27.04 万立米， 比全省平均 15.29 万立米多 76.8%， 人均可利用水量为 449 立米， 比全省人均 324 立米多 38.7%。其中中国北方著名淡水湖泊、有“日出斗金”美誉的微山湖常年 蓄水 20 多亿立方米。 1.地表水 金乡县地处南四湖西，黄泛平原的下游，历史上饱受黄河决泛冲击，上游的 河水常年经过金乡注入到南四湖，因此金乡县境内河流众多，截至 2006 年，全 县有大、中、小河道 24 条，河流总长度为 307.6 公里，河堤总长度为 572.4 公 里。直接流入南四湖的河道有 4 条，形成 4 个水系。 （1）东鱼河水系 东鱼河（原称红卫河）是南四湖流域第一排水大河，是 60 年代为调整湖西 万福河水系减少南阳湖汇水面积大的负担，治理万福河流域尤其是下游地区（金 乡、鱼台等县）洪涝灾害而新开挖的一条大型骨干排水河道。上游始于东明县刘 楼村南，金乡县境内河段长 21.5 公里，流域面积 56.63 平方公里，其支流有白 马河、惠河。 （2）老万福河水系 老万福河发源于金乡镇刘堂村，于高河乡东佳村出境，流经鱼台县宋湾东入 南阳湖。金乡境内长度为 14.5 公里，县内流域面积 349.42 平方公里，金乡境内 支流有白马河、苏河、东沟、莱河金济河。 （3）新万福河水系 新万福河是
年原万福河刘堂坝上段纳入南大溜， 进行裁弯取直治 理后命名的。源于定陶县大薛庄，于马庙乡陈海村流入金乡，至卜集乡张烧饼村 东出金乡，于济宁郊区大周村南流入南阳湖。金乡境内长度为 30.9 公里，境内2160 万吨 MTP 项目流域面积 360.35 平方公里，境内支流有彭河、友谊沟、吴河、金成河、老西沟、 大沙河。 （4）北大溜水系 源于羊山镇关帝村东，于卜集乡后张村出境，至济宁郊区大王楼村东南流入 南阳湖。县内总长 20 公里，县内流域面积 114.16 平方公里，境内支流是蔡河。 2.地下水 金乡地下水分为浅层地下水、深层地下水，境内浅层地下水储量为 7.24 亿 立方米，年平均可开采量为 1.78 亿立方米，枯水年为 1.51 亿立方米。深层地下 水顶部埋深为 150--200 米，向西逐渐变深为 200--250 米，且含水层稳定。园区 所跨的北大溜河全长 26.5 公里，流经金乡境内 20 公里；全程流域面积 399.7 平方公里， 县内流域面积 75.9 平方公里。 北距园区 4 公里的蔡河， 全长 44 公里， 流经金乡境内 12 公里；县内流域面积 32.9 平方公里。以上两条河流均属引湖河 道，水质均可达到人畜用水标准，每小时可供水量 14.4 万方，完全可以满足工 业园区用水，并且输送十分方便。国家南水北调工程实施后，湖河水位有一定的 提高，更加大了引水流量，非常有利于园区供水，并且无任何负面影响。园区供 水厂建设规模为 5 万吨/日。 2.6.5 电源 全市发电装机容量 938 万千瓦，占全省的六分之一。园区建有一座 220kV 变电站，两座 110kV 变电站，可满足项目生产用电。 本项目拟自建热电厂，正常运行时由项目自供用电，无需外供电源。当项目 建设，热电厂停车和检修期间全厂需要的电源接自化工园区变电站。 2.6.6 煤炭资源 济宁是全国十三个煤炭能源基地之一，含煤面积 3920 平方公里，占其国土 总面积的 36.7%，地质储量约为 256 亿吨，已探明的煤炭资源可采储量为 140 亿吨，占全省的 53%以上。境内有济宁、兖州、滕南三大煤田，另有滕北、梁山、 金乡、汶上煤田和泗水、鱼台含煤预测区等煤炭资源地，煤种以气煤为主，煤质 多为低灰、低硫、特低磷、高发热量，是优质动力用煤或炼焦配煤，同时赋存部 分高硫煤。全市现有煤炭生产企业 29 户，生产矿井 47 对，其中省属矿井 272260 万吨 MTP 项目对，市县属矿井 20 对，全部属国有矿井，便于调控，可以保障用煤企业生产所 需。 全市矿井生产核定能力 8727 万吨， 另外在建矿井 3 对， 设计能力 225 万吨。 2009 年生产原煤 8115 万吨。在省外矿井(探矿权)18 对，设计能力 3000 万吨， 已投产矿井年可生产原煤 598 万吨。园区周边 50 公里范围内共有 12 对矿井，年 产煤 2000 多万吨。 2.6.7 科研实力 科研实力雄厚。济宁市拥有鲁南煤化工研究院、鲁南工程技术研究院、山东 煤化工工程技术中心、济宁化工研究所、济宁市化工设计院等十多家化工科研院 所，以及一大批国家和省级重点实验室，形成了科研、设计、教育培训、信息网 络、安全评价等配套体系，培养集聚了 10 多万人的专业技术人才队伍。 2.6.8 厂址选择 本项目拟建在山东济宁化学工业开发区。园区位于济宁市南 20 公里，规划 面积 23 平方公里，于 2009 年 5 月由济宁市人民政府批准成立，是济宁市发展高 端化工产业的综合型龙头园区。开发区作为全省 28 个新型工业化产业示范基地 唯一的煤基化工产业基地，于 2010 年被确定为新型煤基化工济宁市化学工业经 济技术开发区。 本项目的厂址位于济宁化学工业开发区东部，周边交通便利，水源充足。 （1）拟建厂区内没有矿产资源、文物遗迹和军事设施，周围无文物风景区 和自然保护区，符合地面布局与地下资源开发的整体合理性； （2）资源条件得天独厚。煤炭资源储量丰富，全市煤炭储量 260 多亿吨， 年产能 9300 万吨，原料充足。 （3）水资源蕴藏量大，济宁市全市淡水储量 62 亿立方米，对水源的需求完 全可以满足。 （4）园区“水陆空”运输畅通便捷。园区紧靠 105 国道，机场高速、环省 高速和济徐高速环绕园区，驱车 15 分钟可至机场，园区内北大溜河航道直通运 河，铁路支线项目已列入济宁市规划，近期启动建设。 （5）厂址区域平坦开阔，地质状况良好，不受洪水威胁，适宜做建设场地。 （6）厂址符合当地城镇规划，符合环境保护要求。2360 万吨 MTP 项目2.7社会效益的评价 2.7社会效益的评价 可以根据项目特点及具体情况确定评价的内容，有的可以用数字表示，有的 则是非数量化的。一般包括以下几方面内容； 2.7． 对提高国家、 2.7．1对提高国家、地区和部门科技进步的影响 MTP法技术成熟稳定，经过了实际投产运行状况良好。较高的丙烯收率，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。鲁奇公司一直以新技术开发作为公司发展的主引擎，设在法兰克 福的鲁奇技术开发中心每年可以得到公司1000多万欧元的投入。在这里，对MTP 技术的研发已有15年的历史，3年前已达到全球领先水平，并实现了能建设工业 化装置的程度。 2.7.2对发展地区或部门经济的影响 2.7.2对发展地区或部门经济的影响 该项目的建设符合国家产业政策和地区规划要求，以煤为原料制丙烯，有利 于开发当地丰富的煤炭资源， 对当地的产业产品结构调整具有重大的示范和推动 作用。本项目可带动的那个地经济的发展，增加当地的财政收入。项目建成后， 将会雇佣大量的人员，为当地创造更多的就业机会。 2.7.3对远景发展的影响 2.7.3对远景发展的影响 MTP是一个具有发展前景的新兴技术，它对国民经济的发展，能源结构调整， 环境保护都具有十分重要意义。 2.7.4对国防和工业配置的影响 2.7.4对国防和工业配置的影响 我国的能源结构为“富煤、少油、有气”。结合我国的能源结构，发展煤制 丙烯技术可以发挥我国“富煤”的优势，减少对原油的需求，利于保障我国能源 安全。以替代石油产品，不仅充分利用了我国的资源优势，而且具有重要战略意 义。第三章 工艺流程的设计2460 万吨 MTP 项目3.1工艺方案的选择与论证 3.1工艺方案的选择与论证 MTP技术研究进展概况 3.1.1 MTP技术研究进展概况 丙烯是最重要的基本有机原料之一，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙 烷、异丙苯、丁辛醇等化工产品。随着我国经济持续快速发展，我国对丙烯及其 下游产品的需求呈大幅度上升趋势，丙烯短缺的问题日益突出。目前丙烯主要来 自蒸汽裂解制乙烯装置和催化裂化装置，由于石油是不可再生资源，且石油的价 格不断上涨，近10年来，我国石油和烯烃产品进口量快速增长，对外依存度均接 近50%，如此发展下去，到2015年对外依存度将达到60%以上。我国煤炭资源储量 丰富，以煤或天然气为原料制甲醇，再由甲醇制得丙烯，对我国发展丙烯及下游 产品有着重要的意义。从战略角度考虑，采用甲醇制丙烯(MTP)工艺技术，可以 拓宽原料渠道，调整丙烯原料结构，减少对石油资源的依赖并规避价格风险。 甲醇制丙烯技术是由甲醇转化为以丙烯为主要产品的工艺。 德国鲁奇公司在 20世纪90年代末成功开发了MTP工艺，清华大学也开发了循环流化床甲醇制丙烯 (FMTP)工艺，上海石油化工研究院的S-MTP工艺也已经完成中试过程。MTP的主要 产物为丙烯，同时还可副产汽油、液化气以及燃料气等。 3.1.2 鲁奇公司的MTP工艺 鲁奇公司的MTP工艺 MTP 1.鲁奇公司的MTP工艺 反应装置主要由3个绝热固定床反应器组成，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的活性。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，定量注入冷的甲醇-水-二甲醚物流来控制床层温 度，以达到稳定反应条件，获得最大丙烯收率的目的。MTP反应压力接近常压， 反应温度380～490℃。该工艺过程为将甲醇预热到275℃后进入固定床绝热式二 甲醚(DME)预反应器，采用高活性、高选择性的催化剂将75%甲醇转化为二甲醚和 水， 该反应的转化率几乎达到热力学平衡程度。 甲醇-水-二甲醚物流进入分凝器， 气相受热到反应温度后进入MTP反应器，液相作为控温介质经流量控制仪通过激 冷喷嘴进入MTP反应器。甲醇-二甲醚的转化率约为99%，丙烯是主要产物。反应 产物经冷却后，进入分离工段。气相产物脱除水、CO2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2560 万吨 MTP 项目烯的原料。 为避免惰性组分在回路中富集， 轻组分燃料气排出系统。 液化石油气、 高辛烷值汽油是该反应的主要副产物，部分合成水也返回系统用作蒸汽。鲁奇公司的MTP工艺图 2. 鲁奇公司MTP工艺的催化剂 该工艺的催化剂采用德国南方化学公司研制的专用沸石催化剂， 该催化剂不 但对丙烯具有高选择性，而且可在接近反应温度和压力下用氧含量21%的氮气便 可再生。鲁奇公司MTP工艺中应用改性的ZSM-5沸石分子筛催化剂，其中Si/Al原 子比至少为5%，碱质量分数小于3.80×10-6，BET比表面积为300～600m2/g，孔 容积为0.13～0.18m3/g。在100%甲醇转化率下，对乙烯的选择性不小于5%，对丙 烯的选择性不小于35%。由于C2和C4馏分循环回反应系统，丙烯收率可以达到或 超过70%，质量可以达到聚合级。甲醇制丙烯工艺所采用的催化剂已经实现工业 化生产， 并且积炭量小(＜0.101%的甲醇原料转化成焦炭)， 可进行原位间歇再生， 再生温度较低(在反应温度下再生)，对催化剂要求低，鲁奇公司的MTP工业生产 采用固定床反应器。 3.鲁奇公司MTP工艺应用情况 鲁奇公司目前正在积极推进其MTP技术的工业化， 2001年在挪威Statoil工厂2660 万吨 MTP 项目建立了一套示范装置，该装置正常运转了11000h，证实了鲁奇公司MTP技术的可 靠性和先进性。专利显示在压力130～160kPa，温度380～490℃，空速1h-1件下， 甲醇转化率99%以上，丙烯单程选择性达到46.16%。 德国鲁奇公司是世界上唯一开发成功MTP技术的公司，该公司还拥有大型甲 醇(mega methanol)低压合成技术，日产5000吨的大型甲醇装置于2004年6月在南 美特里尼达投入生产， 另一套同样规模的甲醇装置于2005年3月在伊朗投人运行。 清华大学的FMTP FMTP工艺 3．1.3 清华大学的FMTP工艺 1.FMTP的工艺改进 在MTP工艺方面进行了改进，它以SAPO-34为反应催化剂，采用气固并流下行 式流化床短接触反应器， 催化剂与原料在气固并流下行式流化床超短接触反应器 中接触和反应，物流方向为下行，催化剂及反应产物出反应器后进入设置在该反 应器下部的气固快速分离器进行分离，及时中止反应的进行，有效地抑制了二次 反应的发生， 分离出的催化剂进入再生器中烧炭再生， 催化剂在系统中连续再生， 反应循环进行。 此项技术减小了副产物烷烃的产生， 降低了后续分离工艺的难度， 增加了低碳烯烃的产量，甲醇转化率大于98%，低碳烯烃收率也大于93%。 2． FMTP工艺特点 FMTP技术是以甲醇为原料，通过流化床反应器，将甲醇转换为丙烯产品的一 项新的技术。其特点是在两个独立的流化床反应器(区)中分别进行MTO、EBTP(乙 烯和丁烯歧化反应)过程，产物汇总后进人分离系统，丙烯产品出装置，乙烯、 丁烯返回EBTP反应器继续转化。催化剂顺次通过EBTP、MTO反应器，经汽提后进 入再生器烧焦，再生催化剂连续返回反应器，以实现连续反应一再生。FMTP技术 的反应一再生系统与炼油工业中催化裂化装置(FCC)的反应-再生系统具有一定 的相似性。 甲醇气化后与水蒸气按比例混合， 混合气体经预热后自MTO反应器底部进料， 与从EBTP反应器来的高温催化剂接触反应，甲醇反应生成干气、丙烯、C4、C5 以及焦炭。来自分离系统的干气与来自分离系统减压的C4、C5组分及一定量的水 蒸气混合后，从EBTP反应器底部进料。原料混合气与从再生器来的高温催化剂接 触反应，裂解生成富含丙烯的轻质烃类以及焦炭。EBTP反应器出来的产品与MTO2760 万吨 MTP 项目反应器出来的产品汇合后，一并进入汽提器经两级旋风分离沉降，分离出大部分 催化剂粉，分离后的油气去分离系统精制。 催化剂在再生器中烧焦预热后，由再生斜管送入EBTP反应器二段。催化剂在 EBTP反应器中与混合气逆流接触，混合气反应吸热，催化剂温度下降，同时表面 开始结焦积炭。EBTP反应器的催化剂通过溢流管及沉降器进入一段，EBTP反应器 一段的催化剂由一段斜管送入MTO反应器二段。 催化剂在MTO反应器与气态甲醇逆 流接触，原料气反应放热，催化剂表面进一步结焦积炭。MTO反应器的催化剂通 过溢流管及沉降器进入一段，MTO反应器一段的催化剂由一段斜管送入提升管， 催化剂在提升管中经蒸汽输送到汽提器中。 通过蒸汽提出催化剂中夹带的少量油 气，汽提后的催化剂经斜管送入再生器中再生后继续循环。在再生器中的催化剂 烧焦的主要目的是将催化剂再生，同时靠烧焦的热量来预热催化剂。由于烧焦量 小，热量不足，因此将部分弛放的干气作为烧焦燃料来补充不足的热量。设计中 同时考虑用燃油作燃料。再生器设外取热器，可以调节烧焦热负荷，从而稳定再 生器的操作温度。 3. FMTP工艺催化剂 清华大学化工系绿色反应工程与工艺北京市重点实验室， 自1999年开始进行 甲醇及二甲醚制低碳烯烃的研究，首次发现了SAPO-34催化剂具有将乙烯、丁烯 高选择性地转化为丙烯的能力，提出了利用SAPO-34催化剂及流化床反应器制丙 烯的FMTP工艺。FMTP技术是以SAPO-34为催化剂，通过喷雾造粒、原位包覆生长 及大粒径分子筛技术，可获得满足流化床使用要求的SAPO-34催化剂。催化剂采 用SAPO-34分子筛为活性组分的微球催化剂，其平均直径在60～80μm，堆积密度 为800～1000kg/m3，最小流化速度为0.006m/s。ASTM空气喷射磨损指数＜3％。 在800℃、17h水热处理后，其反应活性保持在新鲜催化剂的50％以上。2008年， 清华大学与天辰公司完成了3m3反应釜放大合成SAPO-34分子筛工业放大， 原粉与 黏结剂、载体按照一定比例混合后，采用喷雾干燥法制备了工业用成型催化剂， 截至2009年8月，已完成11t催化剂生产任务。 4. FMTP工艺的应用 年完成了甲醇进料量为2kg/h的循环流化床实验，为3万t甲醇进2860 万吨 MTP 项目料的工业示范装置提供了基础数据。2007年9月，完成年进料3万t甲醇的工业示 范装置的工艺包编制。2009年1月，FMTP试验装置竣工；截至2009年8月，该装置 已进行了二次流态化试车，全面打通了系统工艺流程。新一代煤(能源)化工产业 技术创新战略联盟日在京召开发布会，宣布经鉴定委员会认定，采 用清华大学FMTP工艺工业试验装置主要技术指标和总体技术处于国际领先水平。 这标志着我国首个具有自主知识产权的甲醇制丙烯技术的诞生， 对于完善我国煤 化工技术体系，打破国外技术垄断，推动我国煤化工产业结构调整，促进煤化工 产业健康发展具有重大意义。 上海石油化工研究院的S MTP工艺 3.1.4 上海石油化工研究院的S-MTP工艺 1.S-MTP工艺反应 S-MTP技术是上海石油化工研究院开发的以甲醇为原料，选择性生产丙烯的 新技术。S-MTP工艺中主要包含两个催化反应：①二甲醚预反，甲醇在预反应器 中首先被部分转化生成二甲醚和水；②MTP反应，预反后产生的二甲醚、甲醇和 水的混合物在MTP反应器中被高选择性的转化为目的产物丙烯， 副产物包括汽油、 液化气、燃料气和水。两个催化反应使用两种不同的催化剂，而且反应温度也不 同。预反使用高活性和高选择性的氧化铝催化剂，主要把甲醇转化为二甲醚，反 应温度为200～300℃；MTP反应使用改性的ZSM-5催化剂，可以把二甲醚高选择性 地转化为丙烯，反应温度为400～500℃。 2.S-MTP工艺过程. S-MTP工艺流程简图见下图。原料甲醇首先进入预反应器，预反应器采用层 式固定床反应器，在高活性和高选择性的氧化铝催化剂的作用下，大部分的甲醇 被转化为二甲醚和水。大部分预反后产生的二甲醚、甲醇和水的混合物从项部进 入MTP反应器；为了更好的控制反应温度和提高丙烯收率，部分预反后产生的二 甲醚、甲醇和水的混合物从MTP反应器的层间进行进料。MTP产物经冷却后进入急 冷器，气相产物经过压缩后进入分离系统进行分离。脱乙烷塔塔顶的C1～C2烃， 脱己烷塔塔项的C4～C6烃以及部分来自急冷塔的水循环回MTP反应器，以提高目 的产物丙烯的收率。为了防止惰性组分的积累，少量的燃料气和C4～C6烃需要外 排。2960 万吨 MTP 项目工业装置上一般设置三台MTP反应器，采用2开1备的方式操作。 3. S-MTP催化剂性能 S-MTP所用催化剂为上海石油化工研究院开发的经改性的ZSM-5型分子筛催 化剂，具有目的产物丙烯选择性高、催化剂再生周期长的特点。MTP中试试验表 明， 在优化的工艺条件下， 甲醇转化率大于99%， 丙烯单程碳基选择性可达45.6%； 在模拟循环条件下，丙烯的碳基选择性超过70%，催化剂再生周期大于700h，并 且可以多次再生。催化剂表面的积炭会覆盖催化剂的活性中心，是导致催化剂失 活的主要原因。催化剂的再生过程采用原位N2/02烧炭再生，再生的温度与MTP 反应的反应的温度接近，因此催化剂在再生过程中不会经历较大的热冲击，从而 保证催化剂的性能不受太大影响。 4.S-MTP工艺的应用 由于人们对煤和天然气的化工利用的日益重视，以及市场对丙烯的强劲需 求，MTP技术受到广泛关注。一般说来，煤和天然气的价格与石油的价格没有紧 密的联系，因此MTP技术为烯烃的生产商提供了一种与传统石油原料完全不同的 生产烯烃的原料。在高油价的条件下，MTP技术生产的丙烯的成本更低，投资的 回报率更高。 MTP装置与大甲醇装置相结合有利于提高工艺的经济性：一方面，MTP装置原 料甲醇的年需求量与目前大甲醇装置的生产能力是一致的， 目前成熟的商业化的 大甲醇装置的生产能力已经达到5000t/d，甚至更高，可以满足MTP装置每年1803060 万吨 MTP 项目万吨甲醇原料的需求；另一方面，由于MTP装置可以直接使用粗甲醇，因此大甲 醇装置无需生产化学级或燃料级的甲醇， 这样可以减少大甲醇装置的在分离设备 方面的投资，从而进一步降低甲醇的生产成本。更优化的应用方案(示意图见下 图)是大甲醇装置、MTP装置和聚丙烯装置组成一个生产联合体，并建设在煤矿或 气田附近。尤其是对一些相对偏远，而且本地丙烯需求比较有限的地区，这一方 案的优势更加明显。 在这些地区由于运输条件的限制， 气态丙烯的运输比较困难， 如果在当地建设聚丙烯装置把气态丙烯转化为聚丙烯，运输就比较容易。 5. S-MTP工艺的开发现状 2002年，上海石油化工研究院得到中国石化的支持，开展甲醇制丙烯技术的 研究；2003年，甲醇制丙烯催化材料得到科技部973项目-新结构高性能多孔催化 材料创制的基础研究项目的支持；2006年，甲醇制丙烯中试技术得到国家科技部 科技支撑计划-非石油路线制备大宗化学品关键技术开发项目的支持。2008年1 月，上海石油化工研究院在上海石化建成一套MTP中试装置， ，可以模拟乙烯和碳 四循环条件下的MTP反应情况，目前已经成功完成了中试工作，取得了催化剂、 工艺方面的重要数据，为下一步开展工业应用试验奠定了坚实基础。这项工艺在 2010年进行工业侧线试验，同时开展大型工业化装置工艺包研发。MTP 大甲醇 聚丙烯生产联合体3.1.5比较分析 3.1.5比较分析 关于MTP技术，德国鲁奇公司在20世纪90年代末成功开发了MTP工艺，清华大 学也开发了循环流化床甲醇制丙烯(FMTP)工艺，上海石油化工研究院的S-MTP工3160 万吨 MTP 项目艺也已经完成中试过程。比较上述三个MTP的工艺路线，德国鲁奇的甲醇制丙烯 （MTP）工艺开发的较早，并在世界上多个国家和地区成功投产运行，其技术成 熟稳定。国内清华大学的FMTP工艺和上海石油化工研究院的S-MTP工艺仅仅完成 中试阶段，尚未正式投产。 三项MTP工艺的比较 1 ○ 鲁奇公司 MTP特点：技术成熟稳定，经过了实际投产运行状况良好。较 高的丙烯收率，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。 鲁奇公司一直以新技术开发作为公司发展的主引擎， 设在法兰克福的鲁奇技 术开发中心每年可以得到公司1000多万欧元的投入。在这里，对MTP技术的研发 已有15年的历史，3年前已达到全球领先水平，并实现了能建设工业化装置的程 度。 2 ○清华大学FMTP工艺有以下特点：丙烯选择性高，丙烯收率可达到72%；反 应温度易于控制，丙烯、乙烯生产量可调节范围大，调节范围在0.3-1.0；本工 艺可以使用粗甲醇、二甲醚等多种进料，有利于降低成本；采用独立的烯烃转化 反应器，可独立调节主反应器和各烯烃转化反应器的操作条件，包括反应温度、 反应压力、空速等，使各反应器均工作于最佳状态，有利于提高目的产物丙烯的 总收率； 各反应器的产物在经分离系统分出目的产物丙烯之前不再进入其他反应 器，可减少氢转移、烯烃聚合等副反应，有利于提高目的产物丙烯的选择性；特 殊设计的气