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摘要：介紹了增產(chǎn)丙烯的三種工藝：結(jié)合蒸汽裂解裝置增產(chǎn)丙烯（烯烴置換工藝、MOI工藝）、丙烷脫氫工藝、FCC裝置增產(chǎn)丙烯。進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，認(rèn)為結(jié)合乙烯裂解裝置增產(chǎn)丙烯的工藝是一條最有前途的工藝路線，但對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，選擇FCC增產(chǎn)丙烯的工藝最為合理。

關(guān)鍵詞：丙烯增產(chǎn)工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)

前言

雖然目前國(guó)際市場(chǎng)聚丙烯和丙烯產(chǎn)品都存在一些過(guò)剩情況，尤其是國(guó)內(nèi)丙烯產(chǎn)品市場(chǎng)似乎更不景氣。但根據(jù)預(yù)測(cè)至少到2005年世界丙烯供應(yīng)將趨于緊張，估計(jì)全球丙烯生產(chǎn)能力的開工率可能將達(dá)97％，而這種趨勢(shì)的主要推動(dòng)力是來(lái)自聚丙烯的年增長(zhǎng)率，由于聚丙烯產(chǎn)品不斷開發(fā)出新品種，它將利用其產(chǎn)品的優(yōu)良性能和低廉價(jià)格去占領(lǐng)更廣泛的市場(chǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)2000年以后聚丙烯的年需求增長(zhǎng)率將達(dá)到5％～7％，而丙烯的年增長(zhǎng)率在近十幾年來(lái)已經(jīng)超過(guò)了乙烯，這種趨勢(shì)將持續(xù)一段時(shí)間（見表1）。

表1世界烯烴年需求增長(zhǎng)率（％）產(chǎn)品

1983－1994年

1995－2000年

乙烯

5.3

4.0

丙烯

6.0

4.8

異丁烯

15.0

6.0

丁二烯

2.2

3.3

近年來(lái)在中東和加拿大新建的一些乙烯裝置均采用乙烷為原料，并不同時(shí)生產(chǎn)丙烯，因而使丙烯的供應(yīng)可能受到一定的影響，為了應(yīng)付可能出現(xiàn)的丙烯短缺情況，一些石化公司加緊了對(duì)丙烯增產(chǎn)工藝的研究，除了通過(guò)煉廠FCC裝置增產(chǎn)丙烯以及早已工業(yè)化生產(chǎn)的丙烷脫氫制丙烯工藝外，對(duì)結(jié)合乙烯裂解裝置增產(chǎn)丙烯的研究也有了新的成果，使增產(chǎn)丙烯的方法可以有更多的選擇，我國(guó)目前雖然并不缺丙烯，但將來(lái)也有可能出現(xiàn)丙烯短缺，因而現(xiàn)在對(duì)增產(chǎn)丙烯的方法進(jìn)行一些分析比較還是有益的。

1結(jié)合乙烯裂解裝置增產(chǎn)丙烯的新工藝

1.1烯烴置換技術(shù)

烯烴置換技術(shù)目前有兩種：OCT工藝和I.F.P工藝。

1.1.1Phillip/Lummus的OlefinsConversionTechnology（OCT）工藝

OCT技術(shù)的基本原理就是乙烯和丁烯進(jìn)行置換反應(yīng)，丁烯轉(zhuǎn)化率為60％～70％，丙烯的選擇性大于92％。由于丁烯-1難于與乙烯產(chǎn)生置換反應(yīng)，故裂解C4必須全部選擇性加氫成丁烯，再將其中的丁烯-1用催化劑異構(gòu)為丁烯-2，并分離其中的異丁烯。C4的來(lái)源也可由乙烯二聚制得，因此Lummus的OCT工藝包括乙烯二聚、異構(gòu)和置換多個(gè)工序，置換反應(yīng)是核心，OCT工藝置換反應(yīng)器是立式固定床反應(yīng)器。

OCT工藝和乙烯裝置聯(lián)合可使乙烯和丙烯的比率達(dá)到0.95。OCT工藝經(jīng)濟(jì)效益，據(jù)介紹如和乙烯裝置聯(lián)合，并假定C4價(jià)格為250美元/t，乙烯價(jià)格為500美元/t，石腦油173美元/t，丙烯價(jià)格為乙烯價(jià)格的90％，則此聯(lián)合裝置的內(nèi)部收益率將比單純的乙烯裝置提高3個(gè)百分點(diǎn)。如單獨(dú)測(cè)算OCT裝置的效益，即外購(gòu)乙烯和丁烯進(jìn)行生產(chǎn)，丙烯規(guī)模為350kt/a，丁烯由不含異丁烯的抽余液供給，價(jià)格為190美元，此時(shí)項(xiàng)目的內(nèi)部收益率可達(dá)到36％。

1.1.2I.F.P工藝（與中國(guó)臺(tái)灣石油公司聯(lián)合）

I.F.P工藝也是烯烴置換技術(shù)，由丁烯-2和乙烯反應(yīng)得丙烯，稱Meta-4反應(yīng)。置換反應(yīng)器是移動(dòng)床反應(yīng)器，工藝過(guò)程和MTBE生產(chǎn)結(jié)合。工藝界區(qū)投資按1997年價(jià)格為3200萬(wàn)美元，丙烯裝置規(guī)模130kt/a，MTBE58kt/a，公用工程費(fèi)用為28美元/t丙烯。工藝技術(shù)已在中國(guó)臺(tái)灣石油公司驗(yàn)證。流化床反應(yīng)器的催化劑再生類似煉油連續(xù)重整工藝。

1.2Mobil公司的MobilOlefinInterconversion（MOI）工藝

MOI工藝是采用裂解副產(chǎn)品C4和輕裂解汽油反應(yīng)轉(zhuǎn)換成乙烯和丙烯，而MOI工藝的關(guān)鍵是采用ZSM-5沸石催化劑。

MOI工藝是在單一流化床反應(yīng)器（帶有催化劑連續(xù)再生系統(tǒng)）中進(jìn)行。氣化的原料與催化劑接觸得到氣體產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)分離得到最終產(chǎn)品，這種工藝的反應(yīng)溫度、壓力以及催化劑再生系統(tǒng)都與煉廠FCC裝置相似。

MOI工藝比較靈活，原料不需要預(yù)處理，但從裂解裝置來(lái)的C4最好要對(duì)其二烯烴進(jìn)行選擇性加氫，至于微量的二烯烴/乙炔及金屬雜質(zhì)，MOI工藝的催化劑是能承受的，一些氧化物如甲醇、MTBE則可以在催化劑上轉(zhuǎn)化。此工藝的特點(diǎn)是利用裂解裝置的副產(chǎn)品不但可增產(chǎn)丙烯還能增產(chǎn)乙烯，見表2。MOI裝置從裂解裝置獲取原料增產(chǎn)丙烯150kt/a，其投資按1998年美國(guó)海灣價(jià)格估計(jì)為3000萬(wàn)美元，其中包括催化劑再生和處理系統(tǒng)但不包括乙烯和丙烯最后回收系統(tǒng)以及專利、催化劑、公用工程等的費(fèi)用。

表2兩種工藝的具體比較（kt/a）

產(chǎn)品

裂解工藝

裂解+MOI工藝

石腦油原料

1917

1917

乙烯

600

687

丙烯

350

515

混合C4

250

9

裂解汽油

377

318

燃料油

61

68

燃料氣

279

320

C3/C2

0.58

0.75

2丙烷脫氫制丙烯

丙烷脫氫制丙烯的工藝最早開發(fā)成功并工業(yè)化的有UOP公司的Oleflex工藝和Lummus公司的Catofin工藝，以后又有Snamprogetti公司的FBD（流化床）工藝以及林德公司的POH工藝。

Snamprogetti公司的FBD工藝是在俄羅斯開發(fā)的流化床脫氫（FBD）制異丁烯基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其技術(shù)核心是反應(yīng)器－再生系統(tǒng)，系統(tǒng)中反應(yīng)和再生是在流化床中完成的，據(jù)該公司宣稱，其FBD技術(shù)已對(duì)俄羅斯一套130kt/a異丁烯裝置進(jìn)行技術(shù)改造，并還有5套異丁烷和丙烷脫氫項(xiàng)目選擇該技術(shù)。

UOP公司的Oleflex工藝是80年展起來(lái)的，首先在泰國(guó)石化公司實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，第二代C3Oleflex年產(chǎn)250kt丙烯的聯(lián)合裝置，已在韓國(guó)于1997年4月投產(chǎn)成功，據(jù)稱其他兩個(gè)第二代裝置的丙烯能力分別為300kt/a和350kt/a正在進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了增強(qiáng)Oleflex工藝的競(jìng)爭(zhēng)能力，UOP公司對(duì)其技術(shù)進(jìn)行了多次改進(jìn)，主要集中在催化劑方面，現(xiàn)已有三代新催化劑工業(yè)化，即DeH-8、DeH-10、DeH-12，如1996年工業(yè)化的DeH-12催化劑不但選擇性和壽命都比前面催化劑有較大的提高，而其中的鉑含量比DeH-10少25％，比DeH-8少40％，這對(duì)于一套世界規(guī)模的Oleflex裝置而言，將意味著投資節(jié)約200～300萬(wàn)美元。由于新催化劑已經(jīng)證明具有高活性和穩(wěn)定性，可允許操作空速比原來(lái)設(shè)計(jì)高20％，反應(yīng)器尺寸變小，而且待再生催化劑上的焦含量比第一代設(shè)計(jì)也低得多，因而可使現(xiàn)代的Oleflex設(shè)計(jì)中再生器大小只有第一代設(shè)計(jì)的一半，這些都有助于減少投資，降低成本，增加了Oleflex工藝的競(jìng)爭(zhēng)能力。

3.FCC裝置增產(chǎn)丙烯

80年代Mobil公司采用ZSM-5沸石催化劑作為FCC催化劑的添加劑以增產(chǎn)丙烯，丙烯收率提高50％～100％。最近Mobil公司和Kellogg公司合作提出了Maxofin工藝，用高ZSM-5含量的添加劑與改進(jìn)了的FCC裝置結(jié)合，其目的是不需要采用苛刻的操作條件和提高蒸汽消耗，就能使Minas減壓柴油作為原料的丙烯收率達(dá)到18％。

按照將Maxofin工藝應(yīng)用在一個(gè)新的FCC裝置上的研究

，加工能力3萬(wàn)桶/d，原料為Minas原油的316～538℃柴油，提升管設(shè)計(jì)溫度為538℃，混合原料的溫度為204℃，此時(shí)丙烯收率可達(dá)到18.4％，即可年產(chǎn)300kt/a。而通過(guò)乙烯和丁烯間烯烴轉(zhuǎn)化工藝的二次加工可增加丙烯5％～7％。如此，丙烯的凈收率可達(dá)新鮮原料的25％。

國(guó)內(nèi)對(duì)FCC裝置增產(chǎn)丙烯的工藝研究較多，并已獲得豐碩成果，使我國(guó)煉廠丙烯產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng)，目前在我國(guó)已工業(yè)化應(yīng)用的工藝主要有MGG工藝、DCC催化裂解工藝，這些對(duì)丙烯增產(chǎn)幅度都是比較大的，如MGG工藝，操作溫度530℃，操作條件較緩和，與原FCC裝置比較接近，此時(shí)對(duì)進(jìn)料的丙烯收率可達(dá)到8％～9％，對(duì)于DCC工藝，操作溫度580℃，操作條件比較苛刻，而且是低空速和大汽量，但其對(duì)進(jìn)料的丙烯收率可高達(dá)16％～20％，并還可增產(chǎn)大量丁烯，因此，如果需要多生產(chǎn)氣體產(chǎn)品，DCC工藝將會(huì)是一條經(jīng)濟(jì)的增產(chǎn)丙烯的技術(shù)路線。另?yè)?jù)報(bào)導(dǎo)在國(guó)外，美國(guó)S&W公司也有DCC工藝技術(shù)許可證，它的第一套工業(yè)化DCC裝置是為泰國(guó)石化工業(yè)建設(shè)的，已在1997年投產(chǎn)。

4.幾種工藝的簡(jiǎn)單比較

（1）結(jié)合蒸汽裂解裝置增產(chǎn)丙烯的工藝

這種工藝的特點(diǎn)是利用裂解產(chǎn)品和副產(chǎn)品增產(chǎn)丙烯，使裂解裝置生產(chǎn)丙烯的能力增大，甚至以乙烷為原料的裂解裝置也能生產(chǎn)丙烯（丁烯可由乙烯二聚制取或外購(gòu)），其中IFPMeta-4工藝還特別適合丙烯緊缺而丁二烯過(guò)剩的情況，因它既增產(chǎn)丙烯又能解決富余的丁二烯更好的利用問(wèn)題，因而從經(jīng)濟(jì)上講這種工藝是有前途的，至于這種工藝中的烯烴置換工藝和MOI工藝的比較，前者需要消耗寶貴的乙烯，后者主要消耗裂解副產(chǎn)品C4和輕裂解汽油，而且還能增產(chǎn)一定量的乙烯，因此當(dāng)乙烯需求也比較旺盛時(shí)，烯烴置換工藝顯然不如MOI工藝有利，且兩者投資相差不多，成本則可能受乙烯/丙烯的價(jià)格比影響較大，但總的來(lái)說(shuō)，兩者相比MOI工藝更具吸引力。

（2）丙烷脫氫工藝

丙烷脫氫工藝是一條成熟的工藝路線，但投資較大，因此，比較適合有廉價(jià)丙烷供應(yīng)而丙烯又特別缺乏的地方，例如沙特是盛產(chǎn)石油和天然氣的地區(qū)，其乙烯裝置大都利用廉價(jià)的乙烷作原料，而乙烷裂解基本上是不產(chǎn)丙烯的，因而在該地區(qū)丙烯缺口較大，而當(dāng)?shù)赜帜軓呢S富的油田氣和天然氣中獲得廉價(jià)的丙烷，因此在沙特采用丙烷脫氫工藝生產(chǎn)丙烯是比較合適的。據(jù)報(bào)道沙特阿拉伯工業(yè)公司（NIC）正在籌建一套400kt/a丙烷脫氫生產(chǎn)丙烯的裝置，已向UOP、Lummus、Snamprogetti等公司詢價(jià)，預(yù)計(jì)在2001年投產(chǎn)。

（3）FCC裝置增產(chǎn)丙烯的工藝

MGG工藝相對(duì)來(lái)講是比較簡(jiǎn)便的，如果要求增產(chǎn)的丙烯量不多，采用這種工藝有一定優(yōu)勢(shì)，Maxofin工藝操作條件不苛刻，增產(chǎn)丙烯量較大而同時(shí)似乎不影響油品質(zhì)量，但尚未見具體工業(yè)化裝置的報(bào)導(dǎo)。DCC工藝條件較為苛刻，對(duì)油品質(zhì)量還有些影響，但它除了能生產(chǎn)大量丙烯外，還能生產(chǎn)大量其他氣體產(chǎn)品，包括一定量的乙烯和大量丁烯，如作為化工應(yīng)用，其產(chǎn)值是比較高的，因而具有一定的競(jìng)爭(zhēng)能力，并已有多個(gè)工業(yè)化裝置投產(chǎn)，因此，從目前看，DCC工藝是一條成熟的工藝路線，而Maxofin工藝可能是一條有發(fā)展前景的工藝路線。

綜合上面三種增產(chǎn)丙烯的方法，國(guó)外有資料對(duì)其中烯烴置換工藝、丙烷脫氫工藝和傳統(tǒng)的FCC裝置生產(chǎn)丙烯工藝做了經(jīng)濟(jì)比較，其結(jié)果是不管丙烯是高價(jià)還是低價(jià)，烯烴置換裝置的投資效益都是最高的，說(shuō)明烯烴置換工藝是一條有前途的工藝路線。丙烷脫氫裝置在丙烯價(jià)格高時(shí)，投資效益較好，但在丙烯價(jià)格低時(shí)效益較差，甚至達(dá)不到一般對(duì)投資回報(bào)率的要求，至于傳統(tǒng)FCC裝置回收丙烯工藝在丙烯價(jià)格高時(shí)，其經(jīng)濟(jì)效益高于丙烷脫氫工藝。結(jié)合我國(guó)情況，由于我國(guó)輕烴資源缺乏，難以獲得廉價(jià)的丙烷原料，因而丙烷脫氫制丙烯的工藝在我國(guó)是難以實(shí)施的；結(jié)合蒸汽裂解的工藝，其中烯烴置換工藝由于我國(guó)乙烯需求比較旺盛，要消耗部分乙烯來(lái)增產(chǎn)丙烯的似乎不太可取，MOI工藝是利用裂解產(chǎn)品中產(chǎn)值不高的副產(chǎn)品，不但不消耗乙烯，還可增產(chǎn)部分乙烯，因此相對(duì)來(lái)說(shuō)似乎有其優(yōu)越性，但不管哪種工藝，都需要向國(guó)外購(gòu)買技術(shù)，投資也不會(huì)太低，而FCC增產(chǎn)丙烯的工藝，我國(guó)有MGG、DCC等自己開發(fā)并已工業(yè)化的工藝，煉廠在這方面對(duì)增產(chǎn)丙烯的積極性比較高，因此，綜合來(lái)看，我國(guó)增產(chǎn)丙烯的途徑，仍然是選擇FCC國(guó)內(nèi)增產(chǎn)丙烯的工藝最為合理，也是最可取的方法。