能源是经济和社会发展的基础，能源的生产与供应一直受到各国政府的高度重视，而石油更是能源中各国关注的焦点，为争夺石油资源而发动战争的时有发生。石油化工主要产品烯烃(乙烯、丙烯)的发展与石油密切相关，因此，能源形势分析一直是各国经济研究权威机构研究的重点。
1.1 国际能源状况
世界能源委员会(WEC)研究结果认为，2020年前世界一次能源供应仍将以化石能源为主，在今后20年内，世界能源需求估计会增长50%以上，达到28000万桶油当量/d，煤炭将占消费总量的24%-25%：石油生产因受资源缺乏的困扰，估计只能开采40年左右，石油生产与消费面临严峻的形势。
表1 2001年1月1日世界化石能源剩余可采储量、储采比
| 序号 | 国家 | 煤炭 | 石油 | 天然气 | |||
| 储量(108t) | 储采比(a) | 储量(108t) | 储采比(a) | 储量(1012t) | 储采比(a) | ||
| | 世界总计 | 9842.1 | 227 | 1421 | 39.9 | 150.19 | |
| 1 | 美国 | 2466.4 | 253 | 37 | 10.4 | 4.74 | 8.761 |
| 2 | 俄罗斯 | 1570.1 | >500 | 67 | 20.6 | 48.14 | 83.7 |
| 3 | 中国 | 1145 | 116 | 33 | 20.2 | 1.37 | 49.3 |
由上表可见，世界化石能源按目前的开采量计算，石油可采40年，天然气可开采61年，而煤炭可开采227年。预测煤炭将重新成为世界主要能源而受到普遍重视。
1.2 中国能源状况
(1)中国一次能源生产和消费一直以煤炭为主，煤炭生产在能源中占的比重为70%-75%，这种状况在今后较长的时间内不会有大的变化。
表2 中国历年一次能源产量及结构
| 年份 | 源总产量 | 原煤 | 原油 | 天然气 | 水电 | ||||
| 104标准煤 | 产量(104) | 比重(%) | 产量(104) | 比重(%) | 产量(108m3) | 比重(%) | 产量(108kWh) | 比重(%) | |
| 1995 | 129034 | 136073 | 75.3 | 15005 | 16.6 | 179.47 | 1.9 | 1916 | 6.2 |
| 1996 | 132616 | 139670 | 75.0 | 15733 | 17.0 | 201.14 | 2.0 | 1880 | 5.8 |
| 1997 | 132410 | 137300 | 74.1 | 16074 | 17.3 | 227.03 | 2.1 | 1960 | 6.5 |
| 1998 | 124250 | 125000 | 71.9 | 16100 | 18.5 | 323.8 | 2.5 | 1989 | 7.1 |
| 1999 | 109126 | 104500 | 68.3 | 16000 | 21.0 | 252.0 | 3.1 | 1966 | 7.6 |
| 2000 | 106988 | 99800 | 66.6 | 16300 | 21.8 | 177.4 | 3.4 | 2224 | 8.2 |
| 2001 | 117000 | 123340 | 67.7 | 16490 | 20.6 | 302.7 | 3.4 | 2403 | 8.3 |
| 2002 | 138700 | 139340 | 69.6 | 16890 | 16.8 | 326.30 | 3.3 | 2780 | 10.3 |
| 2003 | 172800 | 173681 | 71.7 | 16932 | 14.67 | 341.3 | 2.73 | 2810 | 10.9 |
| 2004 | 190564 | 195600 | 73.2 | 17450 | 13.25 | 407.7 | 2.85 | 3078 | 10.3 |
由表2可见，煤炭对中国经济可持续发展具有十分重要的意义，煤炭和洁净煤技术是通向能源可持续发展的桥梁。中国能源以煤炭为主的形势不会有大的变化。
(2)由表1可见，中国石油资源人均占有量很少，按目前开采量计算仅能开采20年，煤炭则可开采100年以上。我国解决能源供应的立足点主要是煤炭，这是由能源资源所决定的无可争议的事实。因此，国家提出“节能优先、效率为本、煤为基础、多元发展”的能源战略方针。
(3)中国石油消费增长很快，原油生产增长缓慢，石油供应面临严峻形势。我国从1993年由石油出口国变为石油净进口国以来，石油进口量增长很快，2003年进口原油9112万t，出口813.33万t，净进口量8298.67万t；比2002年增长33.4%；2004年原油进口量为12281.54万t，比上年增长34.8%，成品油净进口量为3054.5万t，比上年增长1倍多。原油加成品净进口量达到14786.9万t。中国已成为仅次于美国的第二大石油进口国和石油消费国。
2004年中国自产原油17450万t，石油总消费量为32236.9万t，对外依存度达到45.87%；专家预测到2020年中国石油对外依存度将达到60%-62%，一旦石油进口受阻，将对中国经济安全和国防安全造成重大影响。
为应对石油供应的严峻局面，国家正在研究多方案多元化解决石油的问题，其中包括煤液化制油，煤制甲醇、MTO、MTP技术正是适应了这一需要。
表3 中国石油产量、进出口量、消费量统计表(万t)
| 年份 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | |
| 原油 | 原油产量 | 16090 | 16490 | 16890 | 16932 | 17450 |
| 原油进口量 | 7020.53 | 6025.54 | 6940.77 | 9112 | 12281.6 | |
| 原油出口量 | 1043.77 | 755.06 | 720.81 | 813.33 | 549.2 | |
| 原油净进口量 | 5982.76 | 5270.48 | 6219.96 | 8298.67 | 11732.4 | |
| 成品油 | 成品油进口量 | | 2144.89 | 2035.2 | 2824 | 3788 |
| 成品油出口量 | | 923.94 | 1070.81 | 1339.5 | 728.54 | |
| 成品油净进口量 | 1017.24 | 1220.95 | 964.39 | 1484.5 | 3054.5 | |
| 原油加成品油挣进口量 | 6960 | 6491.43 | 7184.35 | 9783.17 | 14786.9 | |
| 原油表观消费量 | 22072.76 | 21760.48 | 23109.96 | 26715.17 | 29731.6 | |
综上所述，中国要实现经济可持续发展，首先要能保持能源可持续发展，特别是保证石油供应满足国内市场的需求。面对石油供应及高价格的严峻形势，中国石油化工所需原料不能仅仅依赖石油，必须走多元化的路子，其中煤炭就是符合中国国情的选择。
2 MTO、MTP技术开发概况
2.1 MTO、MTP的含义
MTO(Methanol To Olefins)其含义是由甲醇制造烯烃(乙烯、丙烯、丁烯等)的技术。
MTP(Methanol To Propylene)其含义是由甲醇制造丙烯的技术。实际上MTP生产丙烯的同时还付产一部分汽油、液化气(LPG)。
2.2 MTO、MTP技术开发成功的意义
乙烯、丙烯是石油化工产品的基础和龙头，是衡量一个国家石油化工产业和经济发达程度的标志。
(1)MTO、MTP技术的开发成功，可以实现不用石油而是以甲醇为原料生产烯烃(乙烯、丙烯)和含氧化合物(醇、醚、醛、酸等)，再进一步加工成各种石油化工产品，可使烯烃价格摆脱石油价格的影响。为石油化工产品的生产开辟了一条不用石油的新路子，这对缓解我国石油供应紧张，促进石油化工产品的发展，具有十分重要的战略意义。
(2)以煤为原料，通过煤气化制成合成气，再用合成气制甲醇，该技术是成熟可靠的。甲醇通过MTO、MTP技术转化为烯烃(乙烯、丙烯)的技术国内外已进行了小试和中试并开发成功，国外MTO大型工业化生产装置正在尼日利亚进行建设。MTP工业化装置正在伊朗进行建设，中国也已开始进行工业化试验装置建设。因此MTO、MTP技术，将为利用中国丰富的煤炭资源发展石油化工提供了新的可供选择的技术路线。
(3)2004年国际原油价格由1986年的10美元/桶，猛增至2004年的55-58美元/桶，目前仍维持-50美元/桶的高价位。低价石油的时代一去不复返了。石油价格长期持续上涨，拉动石油制烯烃价格大幅上扬，2004年以来国内聚乙烯、聚丙烯市场销售价格一直维持在10500-11500元/t的高价。石脑油裂解生产烯烃的成本急剧上升，使甲醇生产烯烃技术有了用武之地，其生产成本具有很强的竞争力。随着第一套工业化装置投产成功，MTO、MTP技术将会出现一个较快的发展时期。
2.3 乙烯、丙烯市场前景
(1)世界市场
2003年世界乙烯产量为10312.2万t，60%用于生产聚乙烯，产量为6054.4万t，比上年增长7.8%；预计2010年乙烯产量将达到12000万t以上；2003年丙烯产量6185.2万t，2010年将达到8500万t以上，亚洲地区需求增长最快，年均增长率为6%-7%。
(2)中国市场
2003年中国乙烯产量为611.82万t，乙烯当量消费1620万t，进口乙烯当量1008.18万t，乙烯对外依存度高达62.2%；1998-2003年中国乙烯需求年均增长15.9%，超过GDP增长速度。由此可见中国烯烃市场前景看好，需求增长很快。
2004年中国乙烯生产能力为591万t，产量为626.6万t，开工率达106%，超过设计能力6.0%。市场需求预测到2010年将以年均7%-8%的速度递增。2004年聚乙烯产量441.3万t，比上年增长6.8%：进口量528.3万t，表观消费量969.6万t；对外依存度为56.8%：2010年前国内需求量将年均8%-10%的速度递增。
2004年中国聚丙烯产量474.9万t，进口289.86万t，表观消费量为764.8万t，对外依存度为37.9%。
2.4 MTO技术概况
MTO技术目前仅有美国UOP公司(环球石油公司)和中国科学院大连化学物理研究所两家研究单位于20世纪90年代进行技术开发，取得几乎同样的试验结果。而UOP公司在工程技术开发方面具有优势。
(1)美国UOP公司MTO技术
1988年UOP公司兼并了Union Carbide(联合碳化学公司)的分子筛部，发现SAPO-34分子筛催化剂(硅铝磷酸盐)对于甲醇转化为烯烃有很好的选择性，并进行了实验室研究，在美国芝加哥建立了小试装置，反应器为流化床，反应温度450-550℃，反应压力0.1-0.5MPa，在小试验的基础上，1992年UOP与挪威Norsk Hydro公司合作共同开发MTO技术，对催化剂制备，性能试验，催化剂再生，能量利用、工程化等问题进行了深入试验研究，取得试验成果，形成了UOP/HYDRO MTO专利技术。此后又在挪威Prosgrann建立了小型工业演示装置，甲醇进料量为0.75-1.0t/d，采用流化床反应器和再生器，改进的SAPO-35催化剂，操作压力1.0-3.0MPa，反应温度400-500℃，可灵活调整乙烯/丙烯比例(1-1.5)，甲醇转化率为100%，烯烃选择性大于80%，产品乙烯、丙烯可满足聚合级要求。装置运行6个月以上，对催化剂和工艺流程进行了考核验证，取得了大量设计数据，证明该技术是可行的。1995年11月在南非第4届世界天然气转化会议上，UOP宣布MTO技术已取得成功。
UOP认为：MTO和FCC的操作条件差不多，只是MTO是放热反应，FCC是吸热反应，因此MTO反应器要增加取热设施付产蒸汽，MTO产品气的冷却，烯烃分离，氧化物脱除等可以借鉴FCC的工程经验，在装置放大上不会有问题。
据介绍MTO工艺对原料甲醇的适用范围较大，可以用粗甲醇(浓度80%-82%)，燃料级甲醇(浓度95%)和AA级甲醇(浓度>99%)。
UOP公司已完成尼日利亚MTO项目POP包设计。反应器进料量为7500t/d(甲醇采用托普索的工艺技术)，年需甲醇240万t，其产品方案如下：
本方案产品总量为101.7万t，平均每吨产品耗甲醇2.36t。以每吨乙烯、丙烯计则耗甲醇3t。据UOP公司介绍，甲醇生产成本为85-100美元/t时，混合烯烃的生产成本为300-335美元/t，投资回收率大于15%；尼日利亚在建的MTO装置投资为4.5亿美元(包括公用工程)，其中工程设计费及一次装填催化剂的费用占15%左右。预测经济效益是好的，与石脑油制烯烃相比有较强的竞争能力。
┌乙烯、丙烯80万t
├丁烯 10.8万t/a
天然气→甲醇240万t/a→MTO→├C5 4.9万t/a
├LPG 6.0万t/a
└水 138.82万t/a
图1
