煤制烯烴技術的案例
萬字長文解讀我國煤制烯烴技術發展現狀與趨勢分析
⑤煤經合成氣直接制烯烴技術優勢明顯，需要持續加大研發力度
我國現已投產的煤制烯烴項目，均是先將合成氣轉化為甲醇，再通過MTO或MTP技術采用甲醇制烯烴，該技術路線成熟并得到大規模工業化應用，但與煤基合成氣直接制烯烴技術相比，也存在技術復雜、工藝流程長、轉化效率較低的不足。2019年9月，大連化物所與陜西延長石油（集團）合作完成煤經合成氣直接制低碳烯烴技術的工業中試試驗，該技術路線摒棄了傳統的高水耗和高能耗的水煤氣變換制氫過程以及中間產物（如甲醇和二甲醚等）轉化工藝，從原理上開創了一條低耗水（反應中沒有水循環，不排放廢水）進行煤經合成氣一步轉化的新途徑。該新工藝流程短，水耗和能耗低，技術優勢明顯，如果下一步工業試驗取得成功，可望成為現有煤制烯烴技術的新一代替代工藝，有必要持續加大研發力度，以期早日實現工業化應用。
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結 語
面對我國油氣對外依存度逐年上升的能源安全問題以及不斷增長的國內石化產品消費需求，發展煤制烯烴是對石油烯烴的重要補充。經過我國煤化工科研工作者與煤化工行業的共同努力，煤制烯烴技術總體上已經成熟，我國已經成為全球煤制烯烴、甲醇制烯烴技術的引領者，煤制烯烴技術在我國得到大規模工業推廣已是不爭的事實，也是目前盈利能力最好、發展潛力最大的現代煤化工領域，但煤制烯烴技術仍有進一步提升改進的空間，尤其是需要加快技術創新，早日擁有具有自主知識產權的煤制烯烴全流程一體化成套技術，同時做好下游產品布局與新產品開發，持續降低裝置能耗、水耗、煤耗及CO2排放量，做好“三廢”處理與回收利用，加快CO2儲存及利用技術研發，持續推動煤制烯烴清潔化、高質量發展。
展開 基于全流程分析的中國煤制氫耦合CCUS技術碳足跡評估
由于其他制氫工藝在技術和成本方面仍受制約，煤制氫將是中國初期及中期階段的主要氫源，而碳捕集利用與封存（CCUS）技術是實現低碳煤制氫的關鍵技術選擇。考慮到CCUS技術的額外能耗和碳捕集的不完全性等特點，煤制氫耦合CCUS技術全流程仍將產生不同程度的碳排放，但相關評估較少。基于此，本文從全流程的角度評估和比較煤制氫耦合CCUS技術的碳足跡，研究結論為中國低碳化氫能發展提供決策參考，對碳中和目標下的能源轉型具有一定的指導意義。
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引言
氫能的來源具有多樣性，其中可再生能源電解水制氫被認為是較為理想的制氫方式，從長期來看其將是氫能的主要來源。但受技術成熟度、制氫成本等諸多因素的影響，目前化石能源制氫仍是全球主流的制氫方式，約占全球氫能來源的95%以上。
中國是氫氣生產和消費大國，同時也是煤炭生產和消費大國，在氫能發展的初期和中期階段仍需依賴煤制氫技術滿足氫氣需求。現階段，相較于其他制氫技術，煤制氫技術具有明顯的成本優勢，但其缺點在于會產生大量CO2排放。已有研究表明，煤制氫技術的碳足跡遠高于天然氣制氫、生物質制氫、光伏/風力發電制氫（電解水）及核能/熱化學制氫等主要制氫技術。為兼顧氫能供應和碳中和目標的實現，中國需發展低碳煤制氫技術，目前碳捕集利用與封存（CCUS）技術是實現低碳煤制氫的重要
手段。
然而，CCUS技術會引起額外能耗，增加 CO2排放，其凈減排效果無法根據 CO2捕集率直接衡量。
展開 乙烯原料及工藝路線選擇
目前專利商的輕油催化裂解技術多用于在增產丙烯，KBR在這個基礎上更近了一步，相繼開發了Superflex技術、ACO技術，現在力推催化烯烴技術（K-COT?）技術。筆者觀察這三個技術大同小異，其中Superflex有成功運行的商業裝置，ACO在韓國有中試裝置，K-COT是最近這兩年冒出來的，可能就是換一種姿勢繼續推廣。裝置的核心都一樣，由KBR的Orthoflow?流化催化裂解反應器系統與專有催化劑相結合而來。K-COT反應器系統由Orthoflow配置、封閉式旋風分離器、第三級分離器、連續燃料燃燒專利催化劑井，以及專利催化劑脫除系統組成。
在美國，發展輕油裂解制烯烴效益并不好。美國有豐富的濕性天然氣資源，富含輕質烷烴，同時又有豐富的頁巖氣，一般以輕質烴類作為生產乙烯的原料。不需要用很復雜的工藝就能得到相對價友的烯烴產品。所以美國專利商跑到中國、東南亞推廣烯烴技術。
煤制烯烴技術
中國的石油資源緊缺，需要大量海外進口。乙烯原料的多元化不僅僅從重質油入手，也積極發展煤/甲醇制烯烴技術（CTO/MTO）。由于我國煤炭資源豐富，這幾年乙烯產能的增加多源于CTO/MTO技術的大力推廣。煤制烯烴/甲醇制烯烴技術在中國能推廣是有國情的。一般來說，煤制烯烴裝置要是建在產地，原料價格低但遠離消費市場。如果建在消費市場，原料費用高，流程也很長。任何技術憑的是相對優勢，這個優勢除了在中國之外，恐怕也很難找到。CTO/MTO有三個核心技術：煤氣化技術、甲醇合成技術和甲醇制烯烴技術。煤氣化是個熱化學過程，以煤為原料，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸汽等做氣化劑，在高溫條件下通過化學反應將煤中的可燃成分轉化成一氧化碳、二氧化碳和氫氣等氣體產品。甲醇合成的主要反應為一氧化碳與氫氣反應生成甲醇，在CO2存在時，也發生二氧化碳和氫氣合成甲醇反應。
展開 催化裂解技術在烯烴產業中的應用
陳俊武院士根據中國石化集團洛陽化工工程公司所做的技術經濟分析得出，在石油價格80 $/bbl 以上時，如果煤制甲醇的成本能低于2000 RMB/t，甲醇制烯烴的成本要比石腦油裂解制烯烴的成本低1000 RMB/t。
丙烷脫氫工藝現狀以及發展趨勢分析！
近幾年全球受到美國頁巖氣革命的沖擊，乙烷供應大增，價格低廉，蒸汽裂解制乙烯路徑受到限制，產能增速趨緩，進而導致丙烯產量隨之降低。煉油廠丙烯主要來自FCC，深度催化裂解(DCC)副產，是丙烯的第二大來源。汽柴油過剩，多產丙烯成為一個方向。
CTO包含煤制甲醇和甲醇制烯烴兩個過程。MTO&MTP則是以煤制甲醇或外購甲醇為原料，生產低碳烯烴和丙烯的化工技術。近十年來，國內大力發展煤化工，包括煤制烯烴、煤制油、煤制天然氣等項目。目前煤制烯烴技術已經完全實現國產化，但仍存在投資強度大，高度依賴水、煤資源等問題。PDH生產工藝將丙烷經過脫氫催化反應制丙烯，副產氫氣，該反應是可逆的強吸熱過程，可在高溫和低壓時獲得合理的丙烯收率，一般其原料丙烷與產出丙烯比例為1.2∶1[4]。PDH裝置比其他路線具有一定的成本優勢。
圖1 丙烯生產路線及下游產業鏈
3.2 國內PDH技術發展現狀
丙烷脫氫制丙烯技術經過20多年來的不斷發展完善，工業應用日趨成熟。目前，全球丙烷脫氫制丙烯工藝主要有UOP公司的Oleflex工藝、魯姆斯(Lummus)公司的Catofin工藝、伍德(Uhde)公司的Star工藝、林德(Linde)公司的PDH工藝、Snamprogetti-Yarsintez公司聯合開發的FBD工藝等[5]。工業上應用較廣的丙烷脫氫工藝是UOP公司的Oleflex工藝與魯姆斯(Lummus)公司的Catofin工藝。使用的催化劑主要為Pt系和Cr系[6]。
丙烷脫氫工藝在國內發展歷史比較短，但發展勢頭迅猛。2013年10月，國內首套丙烷脫氫裝置——天津渤化600 kt/a丙烷脫氫裝置投產，標志著丙烷脫氫大幕在國內正式拉開，接下來幾年呈現出了爆發式增長。
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