煤制芳烴技術(shù)制備方法

煤制芳烴與傳統(tǒng)芳烴由原油為生產(chǎn)原料不同，它以煤為原料，通過煤氣化技術(shù)進(jìn)行芳烴的合成。

煤制芳烴主要經(jīng)過三步，即煤炭經(jīng)潔凈煤氣化后生成合成氣，合成氣轉(zhuǎn)化為甲醇，甲醇進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)榉紵N。前兩步已經(jīng)有了成熟的工業(yè)化技術(shù)，甲醇制芳烴的工業(yè)化技術(shù)時(shí)下已被攻克。

甲醇制芳烴是煤制芳烴中的相對(duì)成熟的路線，煤制芳烴由于發(fā)展時(shí)間較短。尚未有完全工業(yè)化生產(chǎn)的裝置，在一眾煤制芳烴的生產(chǎn)技術(shù)中。甲醇制芳烴是發(fā)展較早，技術(shù)相對(duì)成熟的生產(chǎn)路線，已有成功運(yùn)行的中試裝置，甲醇芳構(gòu)化技術(shù)是在擇形分子篩催化劑的催化作用下進(jìn)行的，煤制芳烴技術(shù)的研發(fā)自始至終都貫穿著“綠色化學(xué)”的理念，煤基甲醇生產(chǎn)工藝經(jīng)歷了脫硫、脫氮處理，使產(chǎn)生的芳烴不含硫氮等雜質(zhì)。 2100433B

煤制芳烴技術(shù)的研發(fā)和工業(yè)試驗(yàn)成功，將推進(jìn)煤炭的清潔高效利用，減少芳烴對(duì)石油原料的依賴，標(biāo)志著煤代原油做原料大批量生產(chǎn)芳烴成為現(xiàn)實(shí)。

中國年消耗量超過2000萬噸，而芳烴97%以上來源于石油原料，在中國“多煤、少氣、缺油”的能源現(xiàn)狀條件下，煤制芳烴技術(shù)的成功研發(fā)對(duì)保障國家能源安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。煤制芳烴技術(shù)的成功開發(fā)，開創(chuàng)了煤基能源化工新途徑，對(duì)中國石油化工原料替代，抓住世界能源化工新的發(fā)展機(jī)遇具有重要意義。積極開發(fā)應(yīng)用煤制芳烴技術(shù)，能夠延長產(chǎn)業(yè)鏈條，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)和結(jié)構(gòu)調(diào)整，以技術(shù)創(chuàng)新形成企業(yè)的核心競爭力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

煤制芳烴技術(shù)使甲醇可以實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化，3.07噸甲醇就可以生產(chǎn)1噸芳烴，并副產(chǎn)大量氫氣，工藝廢水不含氨氮，廢氣不含硫氮。

從煤—甲醇—芳烴—聚酯的煤基芳烴到下游衍生物的產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì)綜合利用。對(duì)西部承接?xùn)|部產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，加快推進(jìn)西部資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，帶動(dòng)當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有重要意義。煤制芳烴技術(shù)的應(yīng)用更將承載中國新型煤化工、西部產(chǎn)業(yè)承接的發(fā)展意義。

示范意義：通過煤制芳烴技術(shù)的工業(yè)試驗(yàn)應(yīng)用，生產(chǎn)1噸芳烴需要消耗5噸標(biāo)煤，而中國國內(nèi)石油制芳烴技術(shù)生產(chǎn)1噸芳烴需要消耗原油8-12噸。如果這個(gè)項(xiàng)目在榆林成功了，就意味著在其它煤炭富集地區(qū)做這個(gè)就具備了條件，比如新疆有好幾百億噸的煤炭資源。項(xiàng)目被列為中國國家發(fā)改委“十二五”煤炭深加工產(chǎn)業(yè)升級(jí)示范項(xiàng)目。按照榆橫煤化每年2000萬噸的煤炭產(chǎn)能，電廠就地消耗約在1200萬噸，剩下的800萬噸即可用來制成芳烴提高附加值。未來該基地全面建成后，煤炭產(chǎn)能將達(dá)到3000-5000萬噸。

自從中國華電定調(diào)后，方向上沒有糾結(jié)了，接下來論證的就是產(chǎn)業(yè)鏈的長度問題。第一步先做芳烴，第二步繼續(xù)后續(xù)的研發(fā)，第三步再往下延伸產(chǎn)業(yè)鏈。如果芳烴和烯烴同時(shí)在榆林都有的話，對(duì)東西部產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的承接、加快推進(jìn)西部資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)、帶動(dòng)當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，都是有重大意義的。

煤制芳烴技術(shù)填補(bǔ)了國際空白，是中國現(xiàn)代煤化工科技領(lǐng)域的重大突破，對(duì)推進(jìn)石油和化工原料多元化進(jìn)程具有重要的意義。

煤制芳烴的技術(shù)原理，是以甲醇為原料，在雙功能（酸性和脫氫）活性催化劑的催化作用下，通過脫氫、環(huán)化等步驟生產(chǎn)芳烴的過程。 就是把煤先制成甲醇，再以甲醇為原料，在催化劑作用下生產(chǎn)出芳烴。

在以煤為原料生產(chǎn)芳烴路線上的三大關(guān)鍵技術(shù)，即煤制甲醇、甲醇芳構(gòu)化和芳烴分離轉(zhuǎn)化中，煤制甲醇和芳烴分離轉(zhuǎn)化在國內(nèi)外均已有成熟技術(shù)，但甲醇制芳烴的工業(yè)化技術(shù)尚屬空白。 甲醇制芳烴其反應(yīng)機(jī)理主要包括3個(gè)關(guān)鍵步驟：甲醇脫水生成二甲醚，甲醇或二甲醚脫水生成烯烴，烯烴最終經(jīng)過聚合，烷基化，裂解，異構(gòu)化，環(huán)化，氫轉(zhuǎn)移等過程轉(zhuǎn)化為芳烴和烷烴。

化學(xué)反應(yīng)方程式：

H₂ CO→CH₃OH

CH₃OH→CH₃OCH₃ H₂O

CO H₂O→CO₂ H₂

4C₂H₄ H₂=nC₈H₁₈

從2003年起到2013年1月，清華大學(xué)化學(xué)工程系研究掌握這項(xiàng)技術(shù)，打通煤制芳烴的整個(gè)技術(shù)鏈，只需消耗5噸標(biāo)煤就能生產(chǎn)1噸芳烴。

2012年，全球首套萬噸級(jí)甲醇制芳烴工業(yè)試驗(yàn)裝置在華電煤業(yè)陜西榆林煤化工基地建成。

2013年1月投料試車成功。

2013年3月18日，技術(shù)通過國家能源局委托中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定。此項(xiàng)技術(shù)總體處于國際領(lǐng)先水平。

2013年8月，煤制芳烴技術(shù)獲得國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予的4項(xiàng)國家專利。

2018年7月13日，《煤直接液化制混合芳烴》發(fā)布。

2019年2月1日，《煤直接液化制混合芳烴》實(shí)施。

主要起草單位：國家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司、中國神華煤制油化工有限公司、中科合成油技術(shù)有限公司、陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司煉化公司、內(nèi)蒙古自治區(qū)石油化工監(jiān)督檢驗(yàn)研究院、中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司、陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司。

主要起草人：張惠民、李強(qiáng)、袁根樂、陳茂山、徐西娥、韓來喜、郝巴特爾、陳春玉、王濤、孫曉軒、李海軍、溫新生、高俊文、李英、吳拴拴、李雅維、王斌、張文慧。 2100433B