甲醇制烯烴：讓煤代油

劉中民

烯烴，這個名詞對于尋常百姓可能有些陌生，但如果通俗地說，塑料（在某種意義上）就是烯烴。傳統(tǒng)技術生產(chǎn)的烯烴主要來自于石油資源。我國“少油”，但煤炭資源相對豐富，如果能用“煤”代替“石油”來生產(chǎn)“烯烴”，將大大緩解我國石油短缺的危機。本文所說的“甲醇制烯烴技術”正是解決這一重大問題的關鍵所在。

三十年不言棄? 攻克關鍵核心技術

“甲醇制烯烴”是實現(xiàn)煤制烯烴的關鍵核心技術，也是世界范圍內具有挑戰(zhàn)性的課題。從甲醇出發(fā)選擇性生產(chǎn)烯烴這一反應涉及固體酸催化原理，是利用分子篩的酸催化作用引導甲醇轉化生成的重要反應中間體，進一步通過分子篩微觀孔道和籠狀結構的調控實現(xiàn)低碳烯烴-乙烯和丙烯的選擇性生成。因此甲醇制烯烴這一過程的開發(fā)必須解決與反應原理、催化劑、反應工藝相關的一系列科學和技術難題才能取得技術突破。

大連化物所從20世紀80年代開始，圍繞甲醇制烯烴催化劑和工藝技術進行了長達30多年的創(chuàng)新研發(fā)工作，最終形成了具有自主知識產(chǎn)權的甲醇制烯烴技術（DMTO）。然而，這一路走來并非易事。

1995年，我們研究團隊完成了“合成氣經(jīng)由二甲醚制取烯烴工藝”技術年產(chǎn)60噸烯烴的中試試驗。但始料未及的是，國際油價大幅下跌，煤制烯烴技術沒有經(jīng)濟賬可算，我們的技術方案甚至成了部分被訪企業(yè)的“笑話”。2004年，隨著國際油價的回暖，我們迎來了生機。陜西省向我們拋來了“橄欖枝”?？偼顿Y8610萬元、年處理甲醇能力1.67萬噸的試驗裝置在陜西省華縣開工建設。2006年5月，世界首次萬噸級甲醇制烯烴（工藝名：DMTO）工業(yè)化試驗宣告成功，甲醇轉化率可達到75噸/天，而當時國外類似的裝置達不到1噸/天。2006年12月，神華集團放棄了最初選定的國外未經(jīng)工業(yè)性試驗驗證的甲醇制烯烴技術，而是選用了我國自主知識產(chǎn)權的DMTO技術。每年180萬噸甲醇生產(chǎn)60萬噸烯烴，如此規(guī)模的DMTO工業(yè)裝置投料試車一次成功，是世界上首套大型甲醇制烯烴工業(yè)裝置，標志著我國率先實現(xiàn)了甲醇制烯烴的核心技術及工業(yè)應用零的突破。

我們并沒有停下腳步，而是繼續(xù)進行甲醇制烯烴第二代技術（DMTO-II）的研發(fā)。2010年5月，我們與合作企業(yè)完成工業(yè)性試驗，烯烴產(chǎn)率比一代技術提高10%以上，熱量利用更加合理，大幅度降低了烯烴生產(chǎn)的原料成本，該技術被評為2010年中國十大科技進展。

技術開花結果? 未來前瞻布局

截至2015年年底，DMTO系列技術許可合同額近20億，對應烯烴產(chǎn)能1126萬噸/年。目前，該項目新增產(chǎn)值約500億元/年，利稅超過100億元。

DMTO技術在取得顯著經(jīng)濟效益的同時，還在積極地進行商業(yè)化推廣，堅持以國家產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展規(guī)劃為指導，有所布局，有序推廣，穩(wěn)步發(fā)展。目前已經(jīng)技術許可的20套工業(yè)裝置，部分布局在內蒙古、青海、陜西、寧夏等條件適合的西部煤炭主產(chǎn)區(qū)，以煤基甲醇作為原料生產(chǎn)烯烴;部分布局在東南沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，開創(chuàng)了一條以外購甲醇為原料生產(chǎn)低碳烯烴的新路線。

與煤制烯烴的思路相類似，DMTO技術在海外也可以用于天然氣（頁巖氣）制烯烴。隨著北美頁巖氣的開發(fā)，天然氣價格走低，為DMTO技術在海外市場應用提供了發(fā)展機遇。例如，美國正掀起甲醇生產(chǎn)的熱潮，可以穩(wěn)定為我國提供廉價甲醇原料。另外，伊朗地區(qū)富含天然氣資源，且價格低廉，甲醇生產(chǎn)成本低，是DMTO技術重要的潛在市場。此外，還有多家海外客戶已與我們達成合作意向。

DMTO技術及其產(chǎn)業(yè)化的成功推廣，為我國的新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展探索了一條獨具特色的發(fā)展道路。隨著后續(xù)生產(chǎn)裝置的相繼投產(chǎn)，這一技術必將為我國的能源安全和經(jīng)濟發(fā)展提供更加強有力的保障，推動形成我國煤化工產(chǎn)業(yè)和石油化工產(chǎn)業(yè)健康協(xié)調發(fā)展的良好局面。