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介绍了增产丙烯的三种工艺：结合蒸汽裂解装置增产丙烯（烯烃置换工艺、MOI工艺）、丙烷脱氢工艺、FCC装置增产丙烯。进行技术经济比较，认为结合乙烯裂解装置增产丙烯的工艺是一条最有前途的工艺路线，但对我国来说，选择FCC增产丙烯的工艺最为合理。
关键词： 丙烯 增产 工艺 技术经济 ABSTRACT
Three technologies for increasing propylene production are introduced. There are modified pyrolysis (olifin displacement and MOI technology),propane dehydrogenation and modified FCC. Among these technologies, through the Techo-Economic comparison, the modified pyrolysis displacement technology will be the most hopeful process route, but for China the most rational option to increase propylene production is still the FCC.
Keywords: propylene, increase production, technology, Techo-Economic
虽然目前国际市场聚丙烯和丙烯产品都存在一些过剩情况，尤其是国内丙烯产品市场似乎更不景气。但根据预测至少到2005年世界丙烯供应将趋于紧张，估计全球丙烯生产能力的开工率可能将达97％，而这种趋势的主要推动力是来自聚丙烯的年增长率，由于聚丙烯产品不断开发出新品种，它将利用其产品的优良性能和低廉价格去占领更广泛的市场。据预测2000年以后聚丙烯的年需求增长率将达到５％～７％，而丙烯的年增长率在近十几年来已经超过了乙烯，这种趋势将持续一段时间（见表1）。
表1世界烯烃年需求增长率 （％）
产品 | 1983－1994年 | 1995－2000年 | 乙烯 | 5.3 | 4.0 | 丙烯 | 6.0 | 4.8 | 异丁烯 | 15.0 | 6.0 | 丁二烯 | 2.2 | 3.3 |
近年来在中东和加拿大新建的一些乙烯装置均采用乙烷为原料，并不同时生产丙烯，因而使丙烯的供应可能受到一定的影响，为了应付可能出现的丙烯短缺情况，一些石化公司加紧了对丙烯增产工艺的研究，除了通过炼厂FCC装置增产丙烯以及早已工业化生产的丙烷脱氢制丙烯工艺外，对结合乙烯裂解装置增产丙烯的研究也有了新的成果，使增产丙烯的方法可以有更多的选择，我国目前虽然并不缺丙烯，但将来也有可能出现丙烯短缺，因而现在对增产丙烯的方法进行一些分析比较还是有益的。
1 结合乙烯裂解装置增产丙烯的新工艺
1.1 烯烃置换技术
烯烃置换技术目前有两种：OCT工艺和I.F.P工艺。
1.1.1 Phillip/Lummus的 Olefins Conversion Technology（OCT）工艺
OCT技术的基本原理就是乙烯和丁烯进行置换反应，丁烯转化率为60％～70％，丙烯的选择性大于92％。由于丁烯-1难于与乙烯产生置换反应，故裂解C4必须全部选择性加氢成丁烯，再将其中的丁烯-1用催化剂异构为丁烯-2，并分离其中的异丁烯。C4的来源也可由乙烯二聚制得，因此Lummus的OCT工艺包括乙烯二聚、异构和置换多个工序，置换反应是核心，OCT工艺置换反应器是立式固定床反应器。
OCT工艺和乙烯装置联合可使乙烯和丙烯的比率达到0.95。OCT工艺经济效益，据介绍如和乙烯装置联合，并假定C4价格为250美元/t，乙烯价格为500美元/t，石脑油173美元/t，丙烯价格为乙烯价格的90％，则此联合装置的内部收益率将比单纯的乙烯装置提高3个百分点。如单独测算OCT装置的效益，即外购乙烯和丁烯进行生产，丙烯规模为350 kt/a，丁烯由不含异丁烯的抽余液供给，价格为190美元，此时项目的内部收益率可达到36％。
1.1.2 I.F.P工艺（与中国台湾石油公司联合）
I.F.P工艺也是烯烃置换技术，由丁烯-2和乙烯反应得丙烯，称Meta-4反应。置换反应器是移动床反应器，工艺过程和MTBE生产结合。工艺界区投资按1997年价格为3200万美元，丙烯装置规模130 kt/a，MTBE 58 kt/a，公用工程费用为28美元/t丙烯。工艺技术已在中国台湾石油公司验证。流化床反应器的催化剂再生类似炼油连续重整工艺。
1.2 Mobil公司的Mobil Olefin Interconversion（MOI）工艺
MOI工艺是采用裂解副产品C4和轻裂解汽油反应转换成乙烯和丙烯，而MOI工艺的关键是采用ZSM-5沸石催化剂。
MOI工艺是在单一流化床反应器（带有催化剂连续再生系统）中进行。气化的原料与催化剂接触得到气体产品，经过分离得到最终产品，这种工艺的反应温度、压力以及催化剂再生系统都与炼厂FCC装置相似。
MOI工艺比较灵活，原料不需要预处理，但从裂解装置来的C4最好要对其二烯烃进行选择性加氢，至于微量的二烯烃/乙炔及金属杂质，MOI工艺的催化剂是能承受的，一些氧化物如甲醇、MTBE则可以在催化剂上转化。此工艺的特点是利用裂解装置的副产品不但可增产丙烯还能增产乙烯，见表2。 MOI装置从裂解装置获取原料增产丙烯150 kt/a，其投资按1998年美国海湾价格估计为3000万美元，其中包括催化剂再生和处理系统但不包括乙烯和丙烯最后回收系统以及专利、催化剂、公用工程等的费用。 表2 两种工艺的具体比较 （kt/a） | 产品 | 裂解工艺 | 裂解 MOI工艺 | 石脑油原料 | 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 | 燃料气 | 279 | 320 | C3/C2 | 0.58 | 0.75 |
2 丙烷脱氢制丙烯
丙烷脱氢制丙烯的工艺最早开发成功并工业化的有UOP公司的Oleflex工艺和Lummus公司的Catofin工艺，以后又有Snamprogetti公司的FBD（流化床）工艺以及林德公司的POH工艺。
Snamprogetti公司的FBD工艺是在俄罗斯开发的流化床脱氢（FBD）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，系统中反应和再生是在流化床中完成的，据该公司宣称，其FBD 技术已对俄罗斯一套130 kt/a异丁烯装置进行技术改造，并还有5套异丁烷和丙烷脱氢项目选择该技术。
UOP公司的Oleflex工艺是80年代发展起来的，首先在泰国石化公司实现了工业化，第二代C3 Oleflex 年产250 kt丙烯的联合装置，已在韩国于1997年4月投产成功，据称其他两个第二代装置的丙烯能力分别为300 kt/a和350 kt/a正在进行设计，为了增强Oleflex工艺的竞争能力，UOP公司对其技术进行了多次改进，主要集中在催化剂方面，现已有三代新催化剂工业化，即DeH-8 、DeH-10、DeH-12，如1996年工业化的DeH-12催化剂不但选择性和寿命都比前面催化剂有较大的提高，而其中的铂含量比DeH-10少25％，比DeH-8少40％， 这对于一套世界规模的Oleflex装置而言，将意味着投资节约200～300万美元。由于新催化剂已经证明具有高活性和稳定性，可允许操作空速比原来设计高20％，反应器尺寸变小，而且待再生催化剂上的焦含量比第一代设计也低得多，因而可使现代的Oleflex设计中再生器大小只有第一代设计的一半，这些都有助于减少投资，降低成本，增加了Oleflex工艺的竞争能力。
3. FCC装置增产丙烯
80年代Mobil公司采用ZSM-5沸石催化剂作为FCC催化剂的添加剂以增产丙烯，丙烯收率提高50％～100％。最近Mobil公司和Kellogg公司合作提出了Maxofin工艺，用高ZSM-5含量的添加剂与改进了的FCC装置结合，其目的是不需要采用苛刻的操作条件和提高蒸汽消耗，就能使Minas减压柴油作为原料的丙烯收率达到18％。
按照将Maxofin 工艺应用在一个新的FCC装置上的研究，加工能力3万桶/d，原料为Minas原油的316～538℃柴油，提升管设计温度为538℃，混合原料的温度为204℃，此时丙烯收率可达到18.4％，即可年产300 kt/a。而通过乙烯和丁烯间烯烃转化工艺的二次加工可增加丙烯5％～7％。如此，丙烯的净收率可达新鲜原料的25％。
国内对FCC装置增产丙烯的工艺研究较多，并已获得丰硕成果，使我国炼厂丙烯产量大幅度增长，目前在我国已工业化应用的工艺主要有MGG工艺、DCC催化裂解工艺，这些对丙烯增产幅度都是比较大的，如MGG工艺，操作温度530℃，操作条件较缓和，与原FCC装置比较接近，此时对进料的丙烯收率可达到8％～9％，对于DCC工艺，操作温度580℃，操作条件比较苛刻，而且是低空速和大汽量，但其对进料的丙烯收率可高达16％～20％，并还可增产大量丁烯，因此，如果需要多生产气体产品，DCC工艺将会是一条经济的增产丙烯的技术路线。另据报导在国外，美国S&W公司也有DCC工艺技术许可证，它的第一套工业化DCC装置是为泰国石化工业建设的，已在1997年投产。
4. 几种工艺的简单比较
（1） 结合蒸汽裂解装置增产丙烯的工艺
这种工艺的特点是利用裂解产品和副产品增产丙烯，使裂解装置生产丙烯的能力增大，甚至以乙烷为原料的裂解装置也能生产丙烯（丁烯可由乙烯二聚制取或外购），其中IFP Meta-4工艺还特别适合丙烯紧缺而丁二烯过剩的情况，因它既增产丙烯又能解决富余的丁二烯更好的利用问题，因而从经济上讲这种工艺是有前途的，至于这种工艺中的烯烃置换工艺和MOI工艺的比较，前者需要消耗宝贵的乙烯，后者主要消耗裂解副产品C4和轻裂解汽油，而且还能增产一定量的乙烯，因此当乙烯需求也比较旺盛时，烯烃置换工艺显然不如MOI工艺有利，且两者投资相差不多，成本则可能受乙烯/丙烯的价格比影响较大，但总的来说，两者相比MOI工艺更具吸引力。
（2） 丙烷脱氢工艺
丙烷脱氢工艺是一条成熟的工艺路线，但投资较大，因此，比较适合有廉价丙烷供应而丙烯又特别缺乏的地方，例如沙特是盛产石油和天然气的地区，其乙烯装置大都利用廉价的乙烷作原料，而乙烷裂解基本上是不产丙烯的，因而在该地区丙烯缺口较大，而当地又能从丰富的油田气和天然气中获得廉价的丙烷，因此在沙特采用丙烷脱氢工艺生产丙烯是比较合适的。据报道沙特阿拉伯工业公司（NIC）正在筹建一套400 kt/a丙烷脱氢生产丙烯的装置，已向UOP、Lummus、Snamprogetti等公司询价，预计在2001年投产。
（3） FCC装置增产丙烯的工艺
MGG工艺相对来讲是比较简便的，如果要求增产的丙烯量不多，采用这种工艺有一定优势，Maxofin工艺操作条件不苛刻，增产丙烯量较大而同时似乎不影响油品质量，但尚未见具体工业化装置的报导。DCC工艺条件较为苛刻，对油品质量还有些影响，但它除了能生产大量丙烯外，还能生产大量其他气体产品，包括一定量的乙烯和大量丁烯，如作为化工应用，其产值是比较高的，因而具有一定的竞争能力，并已有多个工业化装置投产，因此，从目前看，DCC工艺是一条成熟的工艺路线，而Maxofin工艺可能是一条有发展前景的工艺路线。
综合上面三种增产丙烯的方法，国外有资料对其中烯烃置换工艺、丙烷脱氢工艺和传统的FCC装置生产丙烯工艺做了经济比较，其结果是不管丙烯是高价还是低价，烯烃置换装置的投资效益都是最高的，说明烯烃置换工艺是一条有前途的工艺路线。丙烷脱氢装置在丙烯价格高时，投资效益较好，但在丙烯价格低时效益较差，甚至达不到一般对投资回报率的要求，至于传统FCC装置回收丙烯工艺在丙烯价格高时，其经济效益高于丙烷脱氢工艺。结合我国情况，由于我国轻烃资源缺乏，难以获得廉价的丙烷原料，因而丙烷脱氢制丙烯的工艺在我国是难以实施的；结合蒸汽裂解的工艺，其中烯烃置换工艺由于我国乙烯需求比较旺盛，要消耗部分乙烯来增产丙烯的似乎不太可取，MOI工艺是利用裂解产品中产值不高的副产品，不但不消耗乙烯，还可增产部分乙烯，因此相对来说似乎有其优越性，但不管哪种工艺，都需要向国外购买技术，投资也不会太低，而FCC增产丙烯的工艺，我国有MGG、DCC等自己开发并已工业化的工艺，炼厂在这方面对增产丙烯的积极性比较高，因此，综合来看，我国增产丙烯的途径，仍然是选择FCC国内增产丙烯的工艺最为合理，也是最可取的方法。
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