丙烷脱氢制丙烯工艺流程

丙烷脱氢制丙烯技术及经济分析 <<隐藏


丙烷脱氢制丙烯经济及技术分析许 艺 〔 金陵石油化工有限责任公 司，１０６ ２０４ ） 摘要 丙烯是重要的有机化工原料， 除用于生产聚丙烯外， 还是生产丙烯睛， 丁醉、 辛醉、 环氧丙烷、 异丙醉、 丙苯、 丙烯 酸、 碳基醇及壬基酚等产品的主要原料， 丙烯的齐聚物是提高汽油辛烷值的主要成分， 丙烷催化脱氢制丙烯比烃类燕 气裂解能产生更多的丙烯。当用燕气裂解生产丙烯时， 丙烯收率最多只有３％、 ３ 而用催化脱氢法生产丙烯， 总收率可 达７％一 ６ 用唯一原料生产唯一产品， ４ ８％， 催化脱氮的设备投资比烃类蒸气裂解低３％。并且采用催化脱氢的方法， ３ 能有效地利用液化石油气资源使之转变为有用的烯烃。关健词 丙烷 丙烯 脱氢 丙烯是最早采用的石油化工原料， 也是生产石袖 化工产品的重要烯烃之一。各种分析表明， 丙烯的需 求增长速度已超过乙烯， 而且这种趋势一直会延续。 全球丙烯的消费量将由 １９ 年的 ４ ９７ ８０万 ｔ ０ 增加到 ２０ 年的５ ０ 万 ｔ ００ ００ ２０ 及２１ 年的７ 万 ｔ ５０ 。其中， ０ 亚 洲的增长速度最高。１９ 年到 １９ 年亚太地区丙烯 ９１ ９６ 衍生产品的需求以年均 ９ ％的速度增长， 而全球年均 需求增长率为５５ ．％ａ 丙烯除用于生产聚丙烯外， 还大量地作为生产丙 烯睛、 丁醇、 辛醉、 环氧丙烷、 异丙醉、 丙苯、 丙烯酸、 拨 基醇及壬基酚等产品的主要原料， 另外丙烯的齐聚物 是提高汽油辛烷值的主要成分。 丙烯与其它化学品不一样 ， 它一般是以联产品或 副产品得到。目 前全球丙烯大约有 ７％来 自蒸气裂 ０ 解乙烯的联产，８ ２ ％来 自 炼厂（ 主要是催化裂化装置） 精炼副产， ０ 自２ 世纪 ９ 年代以来由于现有来源不敷 ０ 需要， 丙烷脱氢已成为第三位的丙烯来源， ９ 年丙 １８ ９ 烷脱氢生产的丙烯约占世界丙烯总产量的 ２ ％。全 、 户、 加 ‘小 户，球现有丙烷脱氢生产装置概况见表 ｌ ａ 丙烷催化脱氢制丙烯比烃类蒸气裂解能产生更 多的丙烯。当用蒸气裂解生产丙烯时， 丙烯收率最多 只有 ３ ％、 ３ 而用催化脱氢法生产丙烯， 总收率 可达 ７％一 ９ 用唯一原料生产唯一产品， ４ ８％， 催化脱氢的 设备投资比烃类蒸气裂解低 ３ 。并且采用催化脱 ３ 氢的方法， 能有效地利用液化石油气资源使之转变为 有用的烯烃。衰 １ 丙煌脱兔生产装ｉ概况表 ｔ所 在地 ２０ 年第 １ 卷第 ３ ０３ ７

期 化学公司和德 国的 Ｂ Ｓ Ａ Ｆ公司， 其它均为大石油公司。 １１２ 国外消费及供需预刚 ．． 由于全球对丙烯的需求稳定保持在 ６ ６ ％或 ％以上的年增长率 ， 丙烯的其它衍生物对丙烯的需求也保 生产能力／ ｖａ 万 压 ０ 持许 可证公司 马来西亚韩国 ＵｏＰ ＵＯＰ ＵＯＰ ＵｏＰ 工艺 路 线 １６石 ｏｌｄｓ吟 ｏｌｃｈ ｏｌｅｆｉｘＣａｔｏｆｉｎ 如 Ｏｌｄｓ 投 产 日期１９ ９３ １０ｊ １９ ９１ １９ ９０１ 性 兀６ １９ ９１ １９ ９４ １９ ９７ 泰国 比利 时 工ｏ － ｗＬｒ ． ｍ川　ｑ ． ＵＯＰ 扭 西哥中东 丙烷脱氢制丙烯， 原料丙烷主要来自液化石油气 （Ｐ ） 目前国内的 ＬＧ主要作为民用燃料使用。 ＬＧ ， Ｐ １ ７ 用作民用燃料的 ＬＧ占 Ｌ（商品总量的 ９ 年， ９ Ｐ Ｐ ； ９． ４５ ％。已开工建设的长达 ４ ｋ ２２ １ ｍ的“ 西气东输” 待强劲势头。据统计， ９ 年全球丙烯生产能力（ １７ ９ 不 包括中国大陆） ５３８ ｔ 为４ ８． 万 ， 消费量约为 ４ ４０万 ３ ｔ ， 需求速度比 １ ６年增加 ５５ ９ ９ ．％。美国、 西欧、 日本 约占世界丙烯需求量的 ７ ．％。用途大致为聚丙烯 ２７ ５ ％， ０ 丙烯睛 １％， ２ 环氧丙烷 ７ 异丙苯 ７ 异丙醇 ％， ％， ４ 碳基醇９ 其它 ９ ％， ％， ％。在一些发展中国家聚丙 烯占丙烯的消费比例高达 ６％以上。 ０ 总之全球丙烯需求仍将保持较快的增长势头， 供 需的分布格局不会发生大的变化 ，０１年的丙烯消 ２０ 〕 费需求在５ 万 ｔ ２０ ０ 以上， ０ 年丙烯消费需求将为 ２５ ０ ６ 万 ｔ ００ ８０ ， １ 年全球丙烯需求量可达到７ 万 ０ 到２ ５０ ０ ｔ 。而未来的丙烯新增生产能力不能满足快速增长的 丙烯需求， 未来 ｌ 年世界将面临丙烯原料短缺的局 ０面。 １２ 国内丙烯的生产及市场分析 ．１２ １ 国内丙烯的生产现状 ．． 管网 工程将为长江中下游地区 提供 １ 亿 扩／ 的巨 ２ ０ 。 大天然气源； 另外， 中石化预计明年在东海开发新的 天然气资源。 前探明的可利用储量为 １ 亿 扩／ 目 ９ ０ ａ的巨大天然气源； 安徽淮南又发现新的天然气资源， 储量达 ５ ９８亿 澎， ２ 为塔里木盆地天然气总储量的 １４ 苏北油田新近探明储量达 １０ 时／ 天然气 ． 倍； ０亿 ａ 资源， ０ 年内即将开发。因此长江中下游地区的 ２１ ０） 天然气量必将有较大幅度的增长， 势必冲击 ＬＧ民 Ｐ 用燃料市场， 从而造成 ＬＧ资源局部地区相对过剩 Ｐ局面。 目前我国丙烯当要来源

是 乙烯厂和炼厂的副产 １１ 国外丙烯的生产及市场分析 ． １１１ 国外丙烯的生产现状 ．． １８ ９ 年全球丙烯的产量约为 ４２０万 ｔ ， ９ ０ ／ 世界 ａ 丙烯的生产和消费仍主要集中在发达国家和地区， 如 １ ６ 美国、 ９ 年， ９ 西欧和 日本约占世界丙烯产量的 ７ ， １个最大的丙烯生产商的丙烯生产能力 ３ 世界 ０约占世界总生产能力的 ３ ％， ３ 这些 厂商 中除美国道 品。２ 世纪６ 年代初， ０ ０ 我国着手开发从炼厂气中回 收丙烯的技术。１７ 年兰化公司首次引进国外石油 ９１ 裂解装置， 开创了我国乙烯厂联产丙烯原料的历史。 １８ ９ 年开始， ７ 陆续在全国各大炼油厂建立丙烯回收 生产装置、 ０ 到２ 世纪 ９ 年代初 ， ０ 共有 ３ 家炼厂丙烯 ８ 回收装置投入生产。其间还有江苏丹阳化肥厂， 江苏 常州石化厂， 青岛石化厂采用国内技术建立重油热裂 解装置， 上海石化总厂塑料厂， 兰化公司石化厂和北 京化工四厂采用国内技术建立轻柴油热裂解装置， 使 我国小型丙烯生产厂家达 ４ 余家， ０ 其丙烯生产能力 约４ 万 ｔ ｏ ８ ／ ａ １７ 年我国燕山石化公司引进第一套轻柴油裂 ９３ 解乙烯装置， 使我国丙烯生产走向大型化， 前为 到目 止， 大型乙烯装置主要有： 上海石化总厂、 燕山石化公 司、 大庆石化总厂、 扬子石化公司、 巴陵石化公司、 吉 化公司和抚顺石化公司等。１９ 年中国石化总公司 ９７ 系统的丙烯生产能力为２５０ 万 “ ， ７． ６ ａ全国丙烯生产 能力超过了３０ ｔ ａ １万 ／ ａ 万方数据 １２ ２ ．． 国内丙烯供需分析 １９ 年国内丙烯产量为 ２７６万 ｔａ１ ９ ９５ １． ／， ９ 年丙 ９ 烯产量已达到 ３５３万 ｔ ， ７． ／ 年均增长率达 ２ ． ％０ ａ ４１ ６ （） ２丙烯衍生物（ 聚丙烯和丙烯睛） 的快速发展导 致我国丙烯短缺， 而这个缺口有可能加大。因此， 我 国 是丙烯净进口国， 丙烯进口量逐年增加， ９ 年丙 １９ ９烯进 口量为 ９ ２５　２０ 年 １ ６ ｔ ０（ ９ ， ） －２月共 进 口丙烯 ３ ３２ ３ ｔ ０ ， 其中还未包括其它渠道进 口的丙烯数量。 １５ １８ ９ 年一 ９ 年我国丙烯的消费量也同样在增长， ９ ９１９ 年全国丙烯表观消费量为 ２０８万 ｔ ， ９ 年 ９５ ６． ／ １８ ａ９ 增加到 ４２８万 ｔ平均每年增长 ６ ． ｔ １９ ４． ， ０７万 ｏ ９年 ９ 全国丙烯进口量为％ ２５　００ １ ２ ９ ｔ ０ 年 － 月共进口丙 ， ２ 烯 ３ ３２ １ ９ ３ ｔ ９ 年同期 比的增长率为 ８５７％ ０ ，

９ 和 ８．５ ｏ 我国丙烯主要用来生产聚丙烯， 丙烯睛 ， 丙酮， 丁醇、 辛醇、 异丙醉、 异丙苯和环氧丙烷等， 在我国的丙烯消 费中，ｐ占其总消费量的 ５ ％， ｐ ５ 丙烯睛为 １％， 辛 ３ 丁、 醉为 ８ 环氧丙烷及其它约占２％。近年国内丙烯 ％， ４ 主要下游产品产量情况见表 ２ ：表 ２ 近年我 国丙始主 要下游产 品产． （ ｔ 万 ）年 份 目 前丙烷脱氢制丙烯主要有两种工业化生产工 艺： 美国 Ｕ Ｐ Ｏ 公司的 Ｏｅｅ 工艺和美国 Ａ Ｂ　ｎ ｕ ｌ ｘ ｌ ｆ Ｂ Ｌ‘ ｓ ｕｍ Ｇｏａ公司的 Ｃｔｉ工艺。 ｌ ｌ ｂ ａｆ ｏｎ 两种丙烷脱氢制丙烯工艺大体相同， 所不同的只是脱氢和催化剂再生部分。 Ｏｅｅ 工艺设计的主要特点是采用移动床反应 ｌ ｘ ｌ ｆ 聚丙 烯１ ０． ４ ９１ ３． ８ ６ 丙始肺 丁 、 辛醉 １９ ９６年 １９ ９７年１９ ９ ８年 年 增 长率 ％ ２ ３． ０ ３２ ８ ５． ５ ３ ２ ０ ６ ． ４ ７ ８ ３ ． ２ ７ ２ ２ ８． 骋５ １ 环 级丙 烷１ ３ ２．１ ５ ４． ２ ． １６２ ０ ３． ６． ４ ５ Ｊ ２ ｔ １ ６２ ７ ８． ９ ２０ 年我国丙烯表观需求量和需求量分别为 ０２ ７ 万 “ 和６７ ｔ ， ０ 年丙烯表观需求量和需 ６ ９ 。 ５万 ／ ２ ５ ａ０ 求量分别为均 １ 万 ｔ 和８７ ｔ ｏ ７ ， ０５ ７ ／ ａ ７ 万 ／ １ 年 ２０ ａ ９ ９ 年丙烯表观需求和需求的年均增长率分别为 ９０ ．％ 和９２ ２ ２ ． ％． 年若我国大型和中型乙烯的改造基 ０ ０ 本完成， 我国乙烯的生产能力约６ 万 ｔ ， ２ ０ ／ 按开工率 ａ ９％ 产量约为５８ “ 。按丙烯／ ０ 计， ５万 ａ 乙烯收率均为 ０５ 计算， ． ２ 我国由乙烯装置得到的丙烯产量为 ２０ ５万 ｔ ｏ　７ ／ １ 年我国大约４％的丙烯来自 ａ ９ ９ ６ 炼油厂， ０ ２２ ０ 年炼厂丙烯产量估计为 １６ ｔ ， ０ 年我国丙烯 ４万 ／ ２ ２ ａ０ 产量约为４６ ｔ ， ３ 万 ／ 国内满足率为 ６．％， ａ ６４ 这低于 １７ ９ 年的丙烯 自给率（２７ 。因此，０２年国内 ９ ７ ．％） ２０ 丙烯供需仍有较大差距。 １３ 市场分析的初步结论 ． 从以上分析可得到如下结论： （） １目前丙烯的需求增长速度已超过乙烯， 全球对聚丙烯的需求稳定保持在 ６ ％或 ６ ％以上的年增长 率， 丙烯的其它衍生物对丙烯的需求也保持强劲势 头。２０ ００年丙烯的消费需求将在 ５ ２０万 ｔ ０ 以上， ２０ 年将为６ ０５ ８０万 １ ００ ０ ， １ 年将达到 ７ ０ 万 ｔ ２ ５０

。未来１ ０年， 世界将面临丙烯原料短缺的局面。 器， 反应均匀稳定， 催化剂活性长久保持不变， 催化剂 再生时反应器不需要关闭或循环操作， 同时， 连续补 充催化剂。氢气为稀释剂， 用以抑制结焦、 抑制热裂 解和作载热体维持脱氢反应温度。含有烃类的反应 器部分和含有氧气的再生部分是一体化， 但还安全地 保持着分离。 使用铂催化剂， 具有高活性、 高选择性 和 低磨损率， 由于可靠和精确的 Ｃ Ｒ Ｃ 再生控制，ｌ Ｏ－ ｅ ｌ 催化剂具有很长的服务寿命并提供优良的产量 ｆ二 ｅ 稳定性。Ｏ ｆｘ ｌ ｅ 技术使用无铬（ｒ、 ｅ ｌ Ｃ）无致癌催化剂。 另外， 为达最佳操作 ，ｌｆｘ Ｏｅｅ 工艺利用 Ｕ Ｐ的专利设 ｌ Ｏ 备和系统， ＰＡ　ｌ Ｍ Ｍ 包括 Ｓ Ｐ ｙ Ｔ装置， Ｏｂ 按标准型设计的 ＣＲ Ｕ Ｐ锁定漏斗控制， Ｄ 馏塔盘、 ｉ－ Ｃ ，Ｏ ＭＴ Ｍ Ｈｇ ｈ Ｆ Ｍ Ｉ 管道和工艺仪表测量设备控制（Ｉ） ．Ｔ Ｐ 。它可以 Ｃ 处理任何从气田 来的场ＬＧ 也可以处理来自炼厂或 Ｐ， 者乙烯装置的ＣＬＧ ３Ｐ ａ Ｃｔｉ工艺技术的主要特点是， ａｆ ｏｎ 采用循环固定床 反应器。 使用非贵金属催化剂， 对原材料杂质要求低， 价格便宜， 催化剂寿命为２ 无催化剂损失， 年， 由于具 有最高的选择性， 所以在新鲜原料中制备 １　丙烯 ｋ ｇ 产品仅消耗 １１ ｋ 的丙烷。由于Ｃｌ ｎ ． ｇ ５ ａｆ 的高转化 ｏ ｉ 率和最低的再循环率使设备尺寸减小和能量成本降 低。最高的单程转化率（４ 和至少高出２ ４％） ％的催 化剂选择性使操作压力和温度最低。反应中没有氢 的再循环， 没有蒸气稀释， 可以降低能耗和操作费用。 低硫注人使金属钝化。低温回收区、 产品精制、 致冷 系统设计特征为： 串联丙烯和乙烯致冷系统， 高效冷 壳设计（ ｌ ｂｘ以最大限度地减少设备数和所需的 ｃｄ ） ｏ ｏ致冷压缩电能， 低压脱 乙烷塔免去了进料泵 ， 低压产 万方数据 化Ｉ商情（ｒ ｅ ｒａｏ ｉＣ Ｉ Ｔ ｄ Ｉｏ ｔｎ ．） ａ ｎ ｍ ｉ ｎ ． ｆ品分离塔与丙烯致冷系统合并。在 Ｃｔ ｎ ａｆ 装置的设 ｏ ｉ 计中提供先进的工艺控制关键设备， 包括： 进料和空 气加热炉、 模式预报控制和培训模拟器（ＩＣ Ｎ ， Ｓ Ｏ ）其 Ｍ 中Ｓ ＣＮ能提供多种操作工培训模拟器， ＩＯ Ｍ 包括 Ｍ Ｂ 联合企业的常规， ＴＥ 高真实、 动力学模式。本装 置缺点是催化剂反应装置多， 为间歇操作装置， 如进 行反应和再生， 至少需要两个反应器轮换操作 ， 产品 回收部分要加压操作， 导致能耗增加 ， 且催化剂寿命

只有两年。 ２０ 年第 １ 卷第 ３ ０３ ７ 期 费也将超过 １ 亿人民币， 这给建设该项目的决策带来 难度。自己开发该技术， 尽管投人也会很大， 但比引进所花的费用要小得多。 （）　ｅ 工艺的技术关键是脱氢催化剂及相应 ３Ｏ ｆｘ ｌ ｅ ｌ 的脱氢工艺， 当然还有配套的炔烃和双烯选择加氢催 化剂及工艺。而我国有近 ２ 年的脱氢催化剂开发的 ０ 经验和 Ｐｃ 工艺工业运转的实践， ａｌ ｏ 还有双烯选择加氢催化剂和工艺的开发基础， 完全可以开发我们 自己 的系列丙烷脱氢制丙烯催化剂。 （）１ ｅ 工艺中其它的相应技术国内均有装 ４０ｅ ｘ ｌ ｆ 置可借鉴， 如连续重整及再生工艺， 低碳烃的低温精 烷临氢脱氢制丙烯技术建设丙烷脱氢制丙烯装置， 根据我国的现实情 况， 自已开发该技术更可行些 ， 理由如下 ： （） １虽然在长江三角洲有丰富的液化石油气资源 （ 金陵石化、 扬子石化、 九江石化各 ２ 万 ｔ ， ５ ／ 镇海炼 ａ 化３ ｔ ， ５ 还有高桥石化和上海石化） ／ ａ 。但目 前主要 作燃料用， 而且还存在较大的缺口， 因此丙烷资源目 前还不足， 要等天然气到了情况才能改变， 前引 故目 进装置原料丙烷的资源还不落实。 （） ２引进工艺装置投资非常大， ３ 按 ５万 ｔ 能力 ／ ａ 的 Ｏ ｆｘ ｌ ｅ 工艺装置算， ｅ ｌ 投资在 ２ 亿人民币左右， ０ 仅 催化剂一次装量投资就超过 １５ ． 亿人民币， 专利许可 馏工艺 ， 炔烃和双烯烃的加氢工艺， 国内有很多引进 装置， 而且运行多年， 有很多已经消化吸收， 完全可以 在国内组织力量移植 ， 为我所用。 综上所述， 我们开发有自主知识产权的丙烷脱氢 制丙烯技术的条件已经成熟。我们应该以开发脱氢 催化剂为重点， 开发丙烷临氢脱氢制丙烯技术。