煤制烯烃：技术路线多样化，国产技术已较为成熟

甲醇制烯烃技术涉及三项核心技术，分别是煤气化技术、甲醇合成技术、甲醇制烯烃技术。其中，前两项技术的发展已经较为成熟，目前不同煤制烯烃技术的区别主要体现在甲醇制烯烃技术环节。

煤气化技术：煤气化技术是煤或水煤浆与气化剂氧气在高温条件下生产以CO和H2为主要成分的合成气。煤气化技术历史悠久，按照生产装置构造不同可将汽化方法分为三大类：即固定床、流化床、气流床三种气化方法。目前世界上已实现工业化、技术先进可靠、具有商业化业绩的气化方法主要有鲁奇固定床层加压气化法、水煤浆加压气化法及干煤粉加压气化法。

表1：气化工艺技术对比（以投煤量1500吨/天为例）

甲醇合成技术：合成甲醇的主要原料气包括CO、CO2、H2，以及少量的N2和CH4。目前，主要采用气相合成工艺，催化剂是以铜和氧化锌为主要物质，并加入铝或铬的氧化物。各工艺采用的设备基本相同，但不同工艺使用的反应器和操作单元的组合相差较大。气相法工艺技术主要有ICI低压甲醇合成技术和Lurgi低压甲醇合成工艺。主要反应器有TEC新型反应器、托普索径向流甲醇合成反应器、卡萨利新型等温甲醇合成反应器。

表2：甲醇合成技术工艺比较

甲醇制烯烃技术：一般认为甲醇制烯烃的反应过程是：甲醇首先脱水为二甲醚（DME），再继续脱水生成包括乙烯和丙烯在内的低碳烯烃，少量低碳烯烃则以缩聚、环化、脱氧、烷基化、氢转移等反应生成饱和烃、芳烃及高级烯烃等。国外早在20世纪60年代就有甲醇脱水制烯烃方面的研究报道，研究工作最初主要是对催化剂的研发。近几年，随着催化剂开发成功，研究人员逐渐转向生产工艺技术发展。目前国内外具有代表性的工艺技术主要有鲁奇公司开发的甲醇制丙烯技术、UOP /NORSK Hydro开发的甲醇制烯烃技术、中国大连化物所开发的甲醇制烯烃技术以及清华大学的流化床甲醇制丙烯技术。

1）UOP/NORSK Hydro MTO技术：UOP/NORSK Hydro两公司开发了流化床MTO甲醇制烯烃工艺。该工艺是在一个带有流化再生器的流化床反应器内完成的，操作压力0.1-0.3MPa，反应温度400-500℃。反应出口物料经回收热量后冷却，在分离器内将冷凝水排除。未凝气体压缩后进入碱洗塔，脱除CO2，之后在干燥器中脱水，最后分别在脱甲烷塔、脱乙烷塔、乙烯分离塔、丙烯分离塔内分离出甲烷、乙烷、丙烷和副产C4等物料后即可得到聚合级乙烯和聚合级丙烯。采用MTO技术以最大产能生产乙烯时，乙烯、丙烯和丁烯的产率分别为46% 、30%、9%，其余副产物为15%。

图5：MTO工艺流程示意图

2）大连物化所 DMTO技术：DMTO工艺的催化剂具有酸性催化特征，酸中心强度高，有利于烯烃的形成；而且其孔口小，可有效限制大分子的扩散，提高小分子低碳烯烃的选择性。在DMTO的基础之上又发展了DMTO-II新工艺，提高了甲醇转化率、乙烯及丙烯的选择性转化率，同时保持了催化剂的优良性能。

图6：DMTO工艺流程示意图

3）中石化上海石化研究院SMTO技术：2007年11月中国石化上海石化研究院在燕山石化成功投产了具有自主知识产权的甲醇制烯烃——SMTO技术。SMTO 技术采用流化床工艺，选用新型催化剂SAPO-34。该分子筛催化剂以乙胺和氟化物为复合模板剂，具有合成成本低、分子筛晶粒小且结晶度高的优点；同时克服了甲醇制烯烃过程中焦结速率快的问题。

4）Lurgi MTP技术：德国Lurgi公司开发的固定床绝热反应器MTP( Methanol to Propylene) 工艺，即甲醇制取丙烯的工艺是基于改性ZSM-5催化剂开发的。首先甲醇经过高活性的催化剂脱水转化成二甲醚，热的二甲醚与循环回流的轻质C2-C6物流合并后进入MTP一级、二级、三级反应器中。反应温度450-480℃ ，反应压力0.13-0.16MPa，在此条件下甲醇转化率高达99%以上。MTP反应器内的产物经回收副产蒸汽后冷却，再经压缩进入产品分离工序，最终丙烯产率达到65%。

图7：Lurgi MTP工艺流程示意图

5）清华大学 FMTP技术：2008年清华大学成功建成了甲醇制丙烯的新工艺FMTP装置。FMTP 以SAPO-34 分子筛为催化剂，采用流化床反应器与下行床分区反应器相结合的工艺，反应温度易于控制。原料与催化剂在反应器中逆流接触，反应产物及催化剂在出反应器后进入气固快速分离器，有效抑制了二次反应的发生，减少了副产物的产生量，同时增加了低碳烯烃的产量。

表3：国内外甲醇制烯烃工艺技术对比

技术选择多样化，国产技术已较为成熟。目前我国煤基甲醇制烯烃项目中所采用的工艺技术较为多样化，国内外技术均有涉及。其中国外主要涉及：UOP/Hydro的MTO技术和Lurgi的MTP技术。其中，南京惠生、阳煤恒通、江苏斯尔邦、久泰能源项目采用UOP/Hydro MTO技术，神华宁煤及大唐多伦装置均采用Lurgi MTP技术。国内技术来看，中科院大连化物所的DMTO技术较为成熟，在国内已经有13套业绩项目，另外中石化上海石化研究院的SMTO、神华集团自主开发的SHMTO技术也均有商业化应用。

图8：国内煤基甲醇制烯烃装置技术选择情况

图9：国内煤基甲醇制烯烃装置省份分布