能源是經濟和社會發展的基礎，能源的生產與供應一直受到各國政府的高度重視，而石油更是能源中各國關注的焦點，為爭奪石油資源而發動戰爭的時有發生。石油化工主要產品烯烴(乙烯、丙烯)的發展與石油密切相關，因此，能源形勢分析一直是各國經濟研究權威機構研究的重點。

    1.1 國際能源狀況

    世界能源委員會(WEC)研究結果認為，2020年前世界一次能源供應仍將以化石能源為主，在今后20年內，世界能源需求估計會增長50%以上，達到28000萬桶油當量/d，煤炭將占消費總量的24%-25%：石油生產因受資源缺乏的困擾，估計只能開采40年左右，石油生產與消費面臨嚴峻的形勢。

            表1  2001年1月1日世界化石能源剩余可采儲量、儲采比

    由上表可見，世界化石能源按目前的開采量計算，石油可采40年，天然氣可開采61年，而煤炭可開采227年。預測煤炭將重新成為世界主要能源而受到普遍重視。

    1.2 中國能源狀況

    (1)中國一次能源生產和消費一直以煤炭為主，煤炭生產在能源中占的比重為70%-75%，這種狀況在今后較長的時間內不會有大的變化。

                          表2  中國歷年一次能源產量及結構

    由表2可見，煤炭對中國經濟可持續發展具有十分重要的意義，煤炭和潔凈煤技術是通向能源可持續發展的橋梁。中國能源以煤炭為主的形勢不會有大的變化。

    (2)由表1可見，中國石油資源人均占有量很少，按目前開采量計算僅能開采20年，煤炭則可開采100年以上。我國解決能源供應的立足點主要是煤炭，這是由能源資源所決定的無可爭議的事實。因此，國家提出“節能優先、效率為本、煤為基礎、多元發展”的能源戰略方針。

    (3)中國石油消費增長很快，原油生產增長緩慢，石油供應面臨嚴峻形勢。我國從1993年由石油出口國變為石油凈進口國以來，石油進口量增長很快，2003年進口原油9112萬t，出口813.33萬t，凈進口量8298.67萬t；比2002年增長33.4%；2004年原油進口量為12281.54萬t，比上年增長34.8%，成品油凈進口量為3054.5萬t，比上年增長1倍多。原油加成品凈進口量達到14786.9萬t。中國已成為僅次于美國的第二大石油進口國和石油消費國。

    2004年中國自產原油17450萬t，石油總消費量為32236.9萬t，對外依存度達到45.87%；專家預測到2020年中國石油對外依存度將達到60%-62%，一旦石油進口受阻，將對中國經濟安全和國防安全造成重大影響。

    為應對石油供應的嚴峻局面，國家正在研究多方案多元化解決石油的問題，其中包括煤液化制油，煤制甲醇、MTO、MTP技術正是適應了這一需要。

          表3  中國石油產量、進出口量、消費量統計表(萬t)

    綜上所述，中國要實現經濟可持續發展，首先要能保持能源可持續發展，特別是保證石油供應滿足國內市場的需求。面對石油供應及高價格的嚴峻形勢，中國石油化工所需原料不能僅僅依賴石油，必須走多元化的路子，其中煤炭就是符合中國國情的選擇。

    2 MTO、MTP技術開發概況

    2.1 MTO、MTP的含義

    MTO(Methanol To Olefins)其含義是由甲醇制造烯烴(乙烯、丙烯、丁烯等)的技術。

    MTP(Methanol To Propylene)其含義是由甲醇制造丙烯的技術。實際上MTP生產丙烯的同時還付產一部分汽油、液化氣(LPG)。

    2.2 MTO、MTP技術開發成功的意義

    乙烯、丙烯是石油化工產品的基礎和龍頭，是衡量一個國家石油化工產業和經濟發達程度的標志。

    (1)MTO、MTP技術的開發成功，可以實現不用石油而是以甲醇為原料生產烯烴(乙烯、丙烯)和含氧化合物(醇、醚、醛、酸等)，再進一步加工成各種石油化工產品，可使烯烴價格擺脫石油價格的影響。為石油化工產品的生產開辟了一條不用石油的新路子，這對緩解我國石油供應緊張，促進石油化工產品的發展，具有十分重要的戰略意義。

    (2)以煤為原料，通過煤氣化制成合成氣，再用合成氣制甲醇，該技術是成熟可靠的。甲醇通過MTO、MTP技術轉化為烯烴(乙烯、丙烯)的技術國內外已進行了小試和中試并開發成功，國外MTO大型工業化生產裝置正在尼日利亞進行建設。MTP工業化裝置正在伊朗進行建設，中國也已開始進行工業化試驗裝置建設。因此MTO、MTP技術，將為利用中國豐富的煤炭資源發展石油化工提供了新的可供選擇的技術路線。

    (3)2004年國際原油價格由1986年的10美元/桶，猛增至2004年的55-58美元/桶，目前仍維持-50美元/桶的高價位。低價石油的時代一去不復返了。石油價格長期持續上漲，拉動石油制烯烴價格大幅上揚，2004年以來國內聚乙烯、聚丙烯市場銷售價格一直維持在10500-11500元/t的高價。石腦油裂解生產烯烴的成本急劇上升，使甲醇生產烯烴技術有了用武之地，其生產成本具有很強的競爭力。隨著第一套工業化裝置投產成功，MTO、MTP技術將會出現一個較快的發展時期。

    2.3 乙烯、丙烯市場前景

    (1)世界市場

    2003年世界乙烯產量為10312.2萬t，60%用于生產聚乙烯，產量為6054.4萬t，比上年增長7.8%；預計2010年乙烯產量將達到12000萬t以上；2003年丙烯產量6185.2萬t，2010年將達到8500萬t以上，亞洲地區需求增長最快，年均增長率為6%-7%。

    (2)中國市場

    2003年中國乙烯產量為611.82萬t，乙烯當量消費1620萬t，進口乙烯當量1008.18萬t，乙烯對外依存度高達62.2%；1998-2003年中國乙烯需求年均增長15.9%，超過GDP增長速度。由此可見中國烯烴市場前景看好，需求增長很快。

    2004年中國乙烯生產能力為591萬t，產量為626.6萬t，開工率達106%，超過設計能力6.0%。市場需求預測到2010年將以年均7%-8%的速度遞增。2004年聚乙烯產量441.3萬t，比上年增長6.8%：進口量528.3萬t，表觀消費量969.6萬t；對外依存度為56.8%：2010年前國內需求量將年均8%-10%的速度遞增。

    2004年中國聚丙烯產量474.9萬t，進口289.86萬t，表觀消費量為764.8萬t，對外依存度為37.9%。

    2.4 MTO技術概況

    MTO技術目前僅有美國UOP公司(環球石油公司)和中國科學院大連化學物理研究所兩家研究單位于20世紀90年代進行技術開發，取得幾乎同樣的試驗結果。而UOP公司在工程技術開發方面具有優勢。

    (1)美國UOP公司MTO技術

    1988年UOP公司兼并了Union Carbide(聯合碳化學公司)的分子篩部，發現SAPO-34分子篩催化劑(硅鋁磷酸鹽)對于甲醇轉化為烯烴有很好的選擇性，并進行了實驗室研究，在美國芝加哥建立了小試裝置，反應器為流化床，反應溫度450-550℃，反應壓力0.1-0.5MPa，在小試驗的基礎上，1992年UOP與挪威Norsk Hydro公司合作共同開發MTO技術，對催化劑制備，性能試驗，催化劑再生，能量利用、工程化等問題進行了深入試驗研究，取得試驗成果，形成了UOP/HYDRO MTO專利技術。此后又在挪威Prosgrann建立了小型工業演示裝置，甲醇進料量為0.75-1.0t/d，采用流化床反應器和再生器，改進的SAPO-35催化劑，操作壓力1.0-3.0MPa，反應溫度400-500℃，可靈活調整乙烯/丙烯比例(1-1.5)，甲醇轉化率為100%，烯烴選擇性大于80%，產品乙烯、丙烯可滿足聚合級要求。裝置運行6個月以上，對催化劑和工藝流程進行了考核驗證，取得了大量設計數據，證明該技術是可行的。1995年11月在南非第4屆世界天然氣轉化會議上，UOP宣布MTO技術已取得成功。

    UOP認為：MTO和FCC的操作條件差不多，只是MTO是放熱反應，FCC是吸熱反應，因此MTO反應器要增加取熱設施付產蒸汽，MTO產品氣的冷卻，烯烴分離，氧化物脫除等可以借鑒FCC的工程經驗，在裝置放大上不會有問題。

    據介紹MTO工藝對原料甲醇的適用范圍較大，可以用粗甲醇(濃度80%-82%)，燃料級甲醇(濃度95%)和AA級甲醇(濃度>99%)。

    UOP公司已完成尼日利亞MTO項目POP包設計。反應器進料量為7500t/d(甲醇采用托普索的工藝技術)，年需甲醇240萬t，其產品方案如下：

    本方案產品總量為101.7萬t，平均每噸產品耗甲醇2.36t。以每噸乙烯、丙烯計則耗甲醇3t。據UOP公司介紹，甲醇生產成本為85-100美元/t時，混合烯烴的生產成本為300-335美元/t，投資回收率大于15%；尼日利亞在建的MTO裝置投資為4.5億美元(包括公用工程)，其中工程設計費及一次裝填催化劑的費用占15%左右。預測經濟效益是好的，與石腦油制烯烴相比有較強的競爭能力。

                               ┌乙烯、丙烯80萬t

                               ├丁烯 10.8萬t/a

    天然氣→甲醇240萬t/a→MTO→├C5 4.9萬t/a

                               ├LPG 6.0萬t/a

                               └水 138.82萬t/a

                  圖1