丙烷脱氢制丙烯调研报告(6)

丙烷脱氢制丙烯技术调研报告

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。

4.2.3 FBD 工艺

Snamprogetti公司的FBD工艺是在俄罗斯开发的硫化床脱氢制异丁烯基础上发展起来的，其技术核心是反应器-再生系统，反应和再生是在硫化床中完成的，FBD技术对俄罗斯一套13万吨/年异丁烯装置进行技术改造，还有5套异丁烷和丙烷脱氢项目选择该技术。

4.2.4 AG 技术

Linde与BASF合作采用固定床反应器、Cr2O3-Al2O3催化剂在590℃、压力大于0 .1 MPa条件下操作，对PDH 技术进行了2年多的测试，并在Statoil公司位于挪威Mongstad的炼厂进行了验证试验。采用BASF提供的Pt-沸石催化剂对工艺进行改进后，单程转化率由32%提高至50%，总转化率则由91%提高至93%。PDH 技术具有产量高、装置体积小、基建要求低等特点。

4.2.5 STAR 工艺

STAR工艺是由Philips石油公司开发，2000年被Uhde收购并进行了改进。STAR工艺采用固定床管式反应器和专有Pt和Ca-Zn-A12O3为载体催化剂，在500～640℃ 、0.1～0.2 MPa、水蒸气存在条件下进行反应，轻质石蜡脱氢转变为烯烃。水蒸气的作用是降低反应物的分压、促进反应、减少催化剂表面积炭。专有Pt催化剂具有高的选择件和单程转化率，丙烷脱氢过程的单程转化率为30%～40%，丙烷生成丙烯的选择性为85 %～93%，丙烯收率约80％。与其他丙烷脱氢工艺相比，STAR工艺具有催化剂用量少、反应器体积小等优点。Uhde公司已经对该工艺进行了验证试验。

表3 丙烷脱氢工艺技术比较

工艺名称 ABB-Lummus Catofin 反应器

UOP Oleflex 移动床 Uhde STAR 多管式 Snamprogetti FBD 流化床 Linde AG 多管式 26

固定床 丙烷脱氢制丙烯技术调研报告

固定床 反应器结构 总反应器(个) 物料反应器(个) 反应温度℃ 反应压力(MPa) 选择性(%) 转化率(%) 单耗 催化剂 87 90(全)44(单) 1.18 Cr2O3/Al2O3 84 35~40(单) 1.22 Pt-Sn/ Al2O3 催化剂寿命 再生方式 2年 切换，空气燃烧15~30min 4~5年 连续移出再生 85~93 30~40(单) 1.25 贵金属/Zn- Al2O3 切换，空气燃烧，反应7h，再生1h 稀释 生产装置(套) 未稀释 4 H2稀释 11 H2O稀释 1(在建)

连续移出再生流化床，空气燃烧 未稀释 切换，空气燃烧，反应6h，再生3h 未稀释 89 40(单程) / Cr2O3/Al2O3 / 32~50(单)93(全) / Pt/Ca-Zn-Al2O3 650 0.05 525 3.04 500~640 0.1～0.2 550~600 0.3 590 ≥0.1 绝热 5 2 绝热 3~4 3~4 绝热 绝热 固定床 绝热 4.3 主要生产工艺技术经济性比较

4.3.1 丙烯增产技术经济性比较

前述四种增产丙烯的技术投资费用比较，丙烷脱氢工艺费用最高，一套35万吨/年装置投资为3.38亿美元，其中界区内投资1.80亿美元，界区外投资0.90亿美元，其它项目费用为0.68亿美元。催化裂化装置升级的投资费用最低，一套25万吨/年的丙烯装置的投资为3570万美元，其中界区内投资为1900万美元，界区外投资960万美元，其它项目费用710万美元。烯烃易位和烯烃裂解的投资费用相当，一套规模为15万吨/年的烯烃易位装置的建设投资约为2.4亿美元。从装置投资费用来看，催化裂化装置升级技术最省。

从生产成本来看，烯烃裂解生产成本最低，为0.2486美分/kg；烯烃易位最高，为0.3916美分/kg；其原因是烯烃裂解不但增产丙烯，而且还副产部分乙烯，使生产成本大幅度下降，而烯烃易位要消耗乙烯。丙烷脱氢和催化裂化升级技术

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适中，分别为0.3542美分/kg和0.3190美分/kg。比较生产成本，烯烃裂解技术的经济效益最好。

从投资回收率来看，丙烷脱氢工艺最低，烯烃裂解与FCC升级工艺的投资回收率接近，乙烯和丙烯的价格对烯烃裂解和烯烃易位工艺的投资回收率有很大影响，就2004年上半年来看，国际市场乙烯的最高均价为836.25美元/吨，丙烯的最高均价为764.38美元/吨，丙烯/乙烯价格比小于1，则烯烃易位技术不利于投资回收，对于烯烃裂解技术则有利。因此，采用烯烃裂解投资回收率高。

从以上经济指标对比来看，烯烃裂解在4种增产丙烯工艺中最具有吸引力，但只有Superflex技术建设了一套工业装置，其它工艺都只获得了中试验证，国外尚未有工业化应用的报道，因此，在国内建设工业装置技术还不够成熟，随着技术的不断发展，在未来应该具有很好的应用前景。其次是使用FCC装置升级技术经济性较好，而且符合我国炼化企业的实际情况，值得推广应用。

表3 各地区丙烯不同来源的生产成本(2006年5月)

地 区 中东 欧洲 美国 中东 亚洲 美国 亚洲 亚洲 欧洲 亚洲 丙烯来源 液体裂解 一体化炼油厂分离 液体裂解 丙烷脱氢 一体化炼油厂分离 一体化炼油厂分离 易位转化 丙烷脱氢 液体裂解 石脑油裂解 生产成本（美元/吨） 430 470 530 450 470 550 510 610 560 570

4.3.2 丙烷脱氢制丙烯技术经济性分析

目前全球有14套工业化丙烷脱氢装置，其中10套采用环球油品公司(UOP)的C3 轻烃催化脱氢(Oleflex)连续移动床工艺，Oleflex工艺采用高选择性、高稳

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定性和低磨损率的铂基催化剂，生成丙烯的选择性为84％，丙烷单程转化率达到35％～ 40％ ；另外4套采用ABB鲁玛斯的Catofin循环多反应器系统工艺，鲁玛斯公司的Catofin工艺应用了逆流流动技术改变了反应物料流向，反应器改为空气向下、烃类直接向上的逆流状态，能以较少的原料获得较多的产品，从而减少了投资的操作费用。Catofin工艺选择铬催化剂，其组分包括l8％ 以上的氧化铬载于γ-Al2O3上。该催化剂的脱氢性能稳定，烷烃转化率高，循环量少，每100吨丙烷原料得76～86吨丙烯。然而该工艺至少需两个反应器轮换操作，所以效率较低，能耗较大。还有其它一些市场化工艺是伍德的STAR工艺以及斯纳姆普洛盖提(Snamprogetti)和林德的技术。丙烷脱氢装置引进工艺装置投资非常大，按35万吨/年能力的Oleflex工艺装置算，投资在20亿人民币左右，仅催化剂一次装量投资就超过1.5亿人民币，专利许可费也将超过l亿人民币。

早期的丙烷脱氢催化剂的选择性不好，抗积炭能力低，需要频繁的再生来维持催化剂的活性。使装置投资大，生产成本高。UOP第一代的Oleflex工艺技术在泰国建设的10万吨/年丙烷脱氢装置基建投资为1000美元/吨丙烯，DH系列第三代产品催化剂，可降低建设投资，对于西班牙塔拉戈纳35万吨/年丙烷脱氢装置采用新催化剂技术的基建投资为650美元/吨丙烯。按美国海湾沿岸基准，生产35万吨/年聚合级丙烯的Oleflex联合装置，界区内投资为1.45亿美元。总的项目投资为2.1亿美元。公用工程消耗为：电力200kWh/t(丙烯产品)，冷却水50m3/t，净产燃料气(产出)5020MJ/t。催化剂和化学品费用为每吨1千美元。

丙烷脱氢取决于经济地取得低价丙烷，丙烷本身占丙烷脱氢生产丙烯总费用的2/3，大多数丙烷脱氢新项目将建在中东和亚洲部分地区。

表4 Oleflex生产工艺装置投资估算 (2002年)

投资费用 (亿美元) 界区内 界区外 其它 合计 15 0.96 0.19 0.22 1.37 20 1.1 0.22 0.26 1.58 生产规模 (万吨) 25 1.21 0.24 0.30 1.75 30 1.3 0.26 0.34 1.9 35 1.45 0.29 0.37 2.11 29

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表5 Oleflex工艺技术转让费用 (1999年)

丙烯 (美元/吨) 可变成本 固定成本 10年投资回报 10%投资利润 转让费用

15 242 43 85 85 455 20 242 32 73 73 420 生产规模 (万吨) 25 242 26 65 65 398 30 242 22 59 59 382 35 242 19 56 56 373 五、国外丙烯供需状况及未来预测

丙烯是产量仅次于乙烯的最重要的基本有机原料之一。近年来受丙烯衍生物需求快速增长的拉动，丙烯需求的年均增长率高于乙烯，打破了传统以乙烯为中心的烯烃供需格局。2001-2006年，世界丙烯产量和消费量年均增长率均比乙烯高出约0.5个百分点，今后5年还将保持高出0.2个百分点的年均增速。未来5年中，世界丙烯产能将继续高速增长，年均增长速度甚至会超过前几年的约1.8个百分点。特别是在亚洲地区，丙烯供应仍处于紧张状态，丙烯/乙烯比价仍将在大于1的区间振荡。这种供不应求的态势将可持续到2011年。

随着世界丙烯需求的快速增长，近年来专门生产丙烯技术的工业化取得较大发展。2006年世界丙烯产量中的59.1％来自裂解装置联产，35.1％来自炼油产副产丙烯，2.9％来自丙烷脱氢制丙烯，1.7％来自易位转化（即乙烯和丁烯异构化制丙烯）制丙烯，其他路线占1.2％。其中，丙烷脱氢（PDH）制丙烯工业装置近几年在中东等具有资源优势的地区发展较快，现在生产能力约为250万吨／年，已经成为第三大丙烯生产路线。易位转化制丙烯路线虽然目前在世界丙烯产量中所占比重很小，但预计未来5年将得到快速发展，其所占比重也将逐步提高到7.1％。

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