丙烷脱氢制丙烯技术经济分析

丙烷脱氢制丙烯技术经济分析朱义才(中国石化股份有限公司金陵分公司,南京210033)摘要:列出了一些丙烷脱氢装置及其工艺技术,介绍了几种常见丙烷脱氢制丙烯工艺技术,详细对比分析了两种工业化使用较多的 Reflex工艺和 Cat ofin工艺。结合我国情况进行了技术经济分析,并提出了投资建议。关键词:丙烷脱氢丙烯 Reflex工艺 Cat ofin工艺技术经济分析丙烯作为重要的石油化工中间体,主要用于 Catofin工艺使用较多,Uhde公司STAR工艺刚工业生产聚丙烯、丙酮、丁醇、辛醇、丙烯腈、环氧化。③装置多建在中东、非洲及其他廉价丙烷供丙烷、异丙苯、丙烯酸以及异丙酸等。近年来,应充足地区。④沙特阿拉伯近几年新建该类装置随着聚丙烯等下游产品需求的快速增长,以及以较多,因为新的乙烷裂解制乙烯工艺在该地区得乙烷为原料的新建乙烯装置比例的增加,丙烯资到推广,而该工艺几乎不生成丙烯,以前石脑油源供需缺口逐渐增加。以丙烷为原料,通过氧化裂解制乙烯大量联产丙烯空缺需要填补,且该地脱氢制丙烯这一工艺路径逐渐受到了人们重视区廉价丙烷原料充足。丙烷脱氢制丙烯工艺及其应用概况2丙烷脱氢工艺技术丙烷选择性脱氢生产丙烯技术是在异丁烷内烷脱氢为强吸热反应,高温和低分压促进脱氢生产异丁烯基础上发展起来的。目前,丙脱氢反应,但温度过高会增加副反应,且多数有烷脱氢已逐步成为工业化生产丙烯的重要工艺过影响的副反应都不会受热力学平衡的限制,从而程,其市场份额正不断扩大。由于丙烷脱氢过程降低生成丙烯主反应的选择性,工业上反应温度原料单一,产品只有氢气与丙烯且易分离,因此都保持在650℃以下。为得到较高单程转化率需要丙烯收率较高。目前较成熟的丙烷脱氢制丙烯工较长停留时间,对丙烯的选择性也有很大的负面艺有UOP公司的 Preflex工艺、 ABB Lummus公司影响,采用绝对压力稍高于大气压或用稀释剂降的 Catofin工艺、 Linde ag/BASF的PDH工艺、低烃分压来保持低分压,由于这些因素,丙烷脱Snamproggetti/ Yarsintez公司的FBD-3工艺、 Krupp氢工艺单程转化率在32%~55%之间,丙烯选择Uhde公司的STAR工艺。其中 Reflex工艺和 Catofin性在87%~91%(摩尔)之间。目前主要有以下几种工艺已有多套工业化应用,STAR工艺有一套工业工艺。化装置,详见表1。从表1可看出:①丙烷脱氢制丙烯装置规模已从最初的10万吨/年左右增加到现在的40万吨/年收稿!V凵中国煤化工以上,近几年新建装置规模已达50万吨/年左右。作者CNMAHO从事科技信息②UOP公司的 Reflex工艺和 ABB Lummus公司的调研和化2012年第8期总第212期方数朱义才.丙烷脱氢制丙烯技术经济分析术经济表1丙烷脱氢制丙烯装置情况.1万吨庳公司或装置国家丙烯工艺投产时间泰国l15ReflexHyosung韩北海石化Catofin马来西亚PP公马来西亚1993PEMEX墨西哥35.0泰国Oleflexang韩国Reflex马来西亚 Petronas马来西亚30.0Reflex2001西班牙 Propan化学西班牙35.02003埃及Mas公司埃及16.0Reflex2004沙特聚合物公司沙特阿拉伯Catofin2004国家聚丙烯公司( Alfasel)沙特阿拉伯35.0CatofinAl zamil集团,Base聚烯烃公司NV沙特阿拉伯Advanced PP沙特阿拉伯45.02008NATPET沙特阿拉伯2008Novatek& Gazprom集团子公司 Sibur俄罗斯2008沙特阿拉伯45.02009Map Ta Phut Olefins泰国CatofinOriental石化公司埃及STARPetrologistics公司SABC子公司 bn rushd公司Catofin2.1 Reflex工艺品。反应中不用氢气或水蒸气作稀释剂,故可降Oleflex工艺为UOP公司专利技术,在压力大低能耗和操作费用。分为反应、回收和催化剂于0.MPa、温度580~650℃、铂催化剂作用下再生三部分,工艺流程见图1。丙烯单程转化率进行丙烷脱氢、分离和精馏,得到聚合级丙烯产35%~40%,总收率为86%左右反应系统品分离回收系统轻组分新鲜和循环原料CH中国煤化工图1 Reflex工艺流程CNMHG1一反应器:2CCR装置;3一压缩机:4干燥器:5一冷箱6一透平膨胀机;7一分离器:8-分馏装置:9—加热炉2012年第8期总第212期R3M代31)反应部分。丙烷原料与富含氢气的循环丙和再循环的丙烷,可得到纯度为995%~99.8%的烷气混合,加热到反应器所需进口温度并在高选丙烯产品择性铂催化剂作用下反应生成丙烯,使用4台径流3)再生部分。再生部分具有催化剂烧焦、式反应器,使吸热反应的转化率和选择性达到优铂催化剂重新分配、除去额外的水分及催化剂再化,催化剂连续再生。生等4项主要功能。催化剂循环再生时间通常为2)回收精馏部分。反应生成气经冷却、压5~10天。缩、干燥,然后送到冷箱部分冷凝,气体分为2.2 Catofin工艺循环气和纯净气,纯净气是摩尔分数近90%的氢Catofin工艺是美国 ABB Lummus公司开发的气,杂质主要是甲烷和乙烷;液体主要是丙烯和C3~Cs烷烃脱氢生产单烯烃技术,该工艺分为反未反应丙烷混合物,送到下游精馏部分回收丙烯应、压缩、回收和精制4个工段,工艺流程见图2。气燃料蒸汽未转化排汽循环丙烷H任变压吸附1≯燃料气10图2 Catofin工艺流程1一换热器;2一蒸汽发生器;3一加热炉;4—吹扫段反应器;5一加工段反应器:6一冷却器:7一压缩机:8一空冷:9闪蒸罐;10一干燥器:11-冷箱;12一气化器:13-—加热器:14再生段反应器该工艺通过铬-铝催化剂固定床按烃类-热空炉加热至反应温度后送至反应器反应,反应器排气循环方式操作将丙烷转化为丙烯。采用多个反放料换热后送压缩工段。应器使物流连续流动,催化剂床层都需预热,其2)压缩工段。反应器排放料被冷凝然后压热量被下行烃类吸收,床层冷却到预定温度烃类缩,产生的蒸气-冷凝物在低温回收闪蒸罐中分循环终止,再预热,工艺循环进行。每一个循环离,排放料冷凝物送脱乙烷塔,未冷凝排放料蒸要进行烃蒸气脱氢、反应器内蒸汽清洗、空气吹气送低温回收装置。扫、预热催化剂并烧掉其上结焦,然后抽真空3)回收工段。冷凝的反应器排放料经干燥并复原。催化剂不用再生,该工艺丙烷单程转化送到脱乙烷塔以除去甲烷、乙烷和惰性气体,未率约为45%,总转化率大于85%,工艺操作温度冷凝的反应讲一步冷并回收剩余C3组593~649℃,压力3386~5079kPan分和重质中国煤化工作为副产品。1)反应工段。新鲜丙烷与循环丙烷混合料,CNMH「科进入产品分离和反应器排放料一起进热交换器换热,再经加热塔,塔顶可得到纯度为995%的丙烯,塔底物则回代2012年第8期总第212期万方数朱义才.丙烷脱氢制丙烯技术经济分析流为再循环料使用。度590℃,反应压力约为015MPa,顶部用火嘴直23STAR工艺接加热,过程类似于STAR工艺,但不用水蒸气或sTAR工艺是丙烷与循环丙烷原料和水蒸气氢气作稀释剂,丙烯选择性为90%(摩尔)。第稀释剂一道,通过与反应器流出物换热和预热炉二代催化剂是铂-沸石,丙烷一次转化率可提高到加热后进入主反应器工艺转化炉,完成大部分丙50%,选择性可提高到93%(摩尔)。反应器出口烷转化。中间产物进入第二反应器即氧化反应压力略高于大气压,可避免产生负压,从而改善工器进一步反应。含丙烯、丙烷和氢气以及甲烷、艺安全性,降低管线系统和压缩装备的投资费用乙烷、乙烯和二氧化碳的工艺气体压缩后进入气25工艺技术比较体处理部分。分离出的液体C馏分通过脱乙烷塔2.51几种工艺的典型特征比较除去C2以下馏分,经C3分馏塔产出所需高纯度丙几种工艺技术方面的竞争不是太突出,主要烯,分馏塔底未转化丙烷除去C以上馏分后循环竞争在于催化剂性能方面。几种工艺的典型特征使用。该工艺采用基于铝酸锌/铝酸钙的铂-锡催化见表2。已经确定工业应用的轻链烷烃脱氢催化剂,操作压力为0.35MPa,操作温度500~590℃,剂系列主要有2种:一种是氧化物系列催化剂,负液时空速60h,丙烷单程转化率30%~40%,丙载氧化铬/氧化铝催化剂,它掺杂碱金属以增加碱烯选择性85%~93%(摩尔)。该工艺具有催化剂用性并抑制副反应,如 Lummus公司的铬基催化剂量少、反应器体积小等优点。另一种是贵金属系列催化剂,用不同载体材料负24PDH技术,9载铂或铂-锡催化剂,这些载体材料包括氧化铝或该工艺将新鲜丙烷和循环丙烷原料送入CJC4锌钙/铝酸盐,及更多可能改性剂如碱金属,再次分离器以除去C以上组分,再送入脱氢反应器。降低载体酸性并抑制副反应,如UOP开发的DH系该工艺采用装有催化剂的列管式反应器,反应温列催化剂表2几种丙烷脱氢工艺典型特征开发商反应器类型催化剂反应条件STAR克虏伯一乌德PU/Sn/Zn/ALO,500℃,0.35MPaCatofinABB Lummus固定床Cr,OALO560~620℃,>0.05MPaReflex移动床PU/ALO550~650℃,>0.1MPa林德巴斯夫 StatoilCr,,O590℃,>0.1MPa252 Refle与 Catofin工艺技术比较Catofin工艺主要特点有:采用循环多反应器两种工艺大体相同,所不同的只是脱氢和催系统,很容易添加反应器扩大产能;使用铬-铝化剂再生部分。非贵金属催化剂,价格便宜,对原材料杂质要求Reflex工艺主要特点有:采用移动床反应低,无催化剂损失,具有很高的选择性,制备1kg器,反应均匀稳定,催化剂活性长久且为循环再丙烯产品仅消耗1.15kg丙烷;操作压力和温度较生;氢气为稀释剂,可以抑制结焦、热裂解和作低,反应中没有用氢再循环和蒸气稀释,可以降载热体维持脱氢反应温度;含有烃类的反应器部低能耗和操作费用;缺点是催化剂反应装置多,分和含有氧气的再生部分虽是一体化装置,但相且为间歇操作,如进行反应和再生,至少需要两对独立;使用铂催化剂,具有高活性、高选择性个反应器轮换操作,产品回收部分要加压操作,和低磨损率;由于精确的CCR再生控制, Oleflex'催导致能耗增加化剂能保持长久活性和稳定性;为达最佳操作状中国煤化工态, Reflex工艺利用UOP的专利设备和系统;它可3丙烷脱CNMHG以处理从气田、炼厂或者乙烯装置来的原料;缺目前世齐内广重中的51%来自裂解装置点是该技术投资和动力消耗较高。联产,35.1%来自炼油厂副产丙烯,2.9%来自丙2012年第8期总第212期北代M化39烷脱氢制丙烯,1.7%来自易位转化即乙烯和丁35万吨/年丙烷脱氢制丙烯装置投资约2.4亿美元。烯异构化制丙烯,其他路线占1.2%。预计到2012年用目的内烯生产工艺的产量将占到丙烯总量的4国内情况及建议10%左右,主要为丙烷脱氢(PDH)和易位,中近年来,随着聚丙烯等下游产品需求的快速东及其他廉价丙烷充足地区比例将更高。增长,以及以乙烷为原料的新建乙烯装置比例的釆用丙烷脱氢技术生产丙烯有3个优势:①增加,丙烯资源供应逐渐呈现出紧张态势,同时产品单一,因此如果不想生产乙烯、C4以上副产丙烯与丙烷的价差增加,丙烷脱氢制丙烯存在较品和汽油等产品,使用该技术生产丙烯是较好的大利润空间,2011年国内就有多家公司宣布新上选择;②丙烷脱氢装置生产成本主要取决于丙烷或准备上丙烷脱氢制丙烯装置。为此,建议在硏价格,由于丙烷价格与石脑油价格或丙烯市场无究新上项目时考虑以下几方面的情况。太大关联性,因此如果采用该技术生产丙烯,其1)国内状况下游产品生产商可分散其原料成本风险;③对于国内目前尚无已投运的此类装置,但有一些比较适宜建设丙烯下游产品装置的地方,如果当已经或将要投建(见表3),新上项目需要适当考地缺少丙烯资源,从外地运输、储存丙烯成本很虑区域内的竞争问题高,而如果当地有廉价的丙烷资源,则建设丙烷表3我国在建或拟建丙烷脱氢装置万吨/年脱氢装置比购买丙烯可能更合算。该技术还存在装置所属或所在地规模艺预计投运时间些缺点,如装置投资大、能耗高导致生产成本嘉兴聚龙石化Letex2014年底(分两期)较高。为了解决这些问题,一些公司正在开发丙天津渤化石化2013年6月烷氧化脱氢和膜反应技术,但还都不成熟。丙烷南通长江天化脱氢技术目前工业化应用并不很多,除上述原因宁波海越外,关键是必须有廉价的丙烷资源,否则将使该烟台万华Letex2013年工艺无法与其他增产丙烯的技术相竞争。福建美德石化2014年丙烷脱氢装置效益取决于丙烷价格,丙烷成张家港扬子江石化60本约占丙烷脱氢生产丙烯总成本的2/3,大多数已建或将建的丙烷脱氢项目在中东、非洲和亚洲部2)利润分廉价丙烷充足地区。据测算,如果采用 Oleflex表4列出了我国近几年丙烯、丙烷进口量及丙工艺,为了获得较好的经济效益,丙烯与丙烷价烯与丙烷的进口单价差。从表4可以看出:我国近差应不小于200美元/吨。与新建同等规模的其他几年丙烯进口量有明显增长趋势,国内丙烯需求增产丙烯装置相比,其投资费用相对较低,经济规还有相当大的缺口;丙烷进口量没有明显变化趋模为25万吨/年以上。据有关专利商介绍,PDH技术势,丙烷和丙烯的进口价差基本在500美元/吨只要丙烯和丙烷平均差价达到150~200美元吨就适远高于新建装置所要求的基本价差150~200美元/合建厂,使用该技术建设一座规模为35万吨的装吨,说明有较大投资利润空间。这也是我国近两置,需投资约25~2.7亿美元。 Reflex装置投资费年有多套丙烷脱氢装置开工兴建或待建的原因。用略低,但操作费用稍高。根据2003年初测算,据 HIHS SRI公司的最新报告显示,2011-2019年中对于生产35万吨/年聚合级丙烯的 Reflex装置,国将新增745万吨/年新建聚丙烯产能,因此丙烯项目总投资约21亿美元。沙特 Sahara石化公司用仍有较大的需求量。Reflex技术2007年建成的45万吨/丙烷脱氢和聚3)规模和投资丙烯联合装置投资约55亿美元,埃及 Oriental石化引进工艺装置初期投资较大,按35万吨/的公司用 Oleflex技术2004年建成的35万吨/年丙烷脱 Oleflex t中国煤化工的投资计算氢装置投资约2.25亿美元,由巴斯夫公司于2003年需要23亿CNMH裘要考虑规模效益4月在西班牙塔拉戈纳投运的 Oleflex脱氢技术的和原料供给,经济规模25万吨/以上,目前装置分数和代通比202年第8用总第212朱义才丙烷脱氢制丙烯技术经济分析术经济表4我国近几年丙烯、丙烷进口情况丙烯丙烷年丙烷丙烯价差(美元吨)进口量吨平均单价(美元/吨进口量吨平均单价(美元吨)2006311479l10720077019321119122244957514348378711701290709733198658571注:①来源于海关统计数据:②为2010年1-6月数据建设规模多为50万吨/年左右,如按烷烯比12:1看,其相对于 Reflex工艺应该具有一定竞争力。计算,大约需要60万吨/年的廉价丙烷资源。从最早的丙烷脱氢装置工业化到现在已有4)原料考虑二十多年,两种工艺催化剂已经过多代更新,但丙烷主要来源于湿天然气、液化石油气、油工艺本身并没有大的变化。现在包括我国在内的田气和炼厂气,丙烷脱氢的原料丙烷纯度要求达许多研究单位对丙烷的氧化脱氢及膜反应投入较到97%,杂质气态硫体积分数100μI几以下。现多研究,其相对于催化脱氢具有投资和消耗低有国外丙烷脱氢装置均采用湿性油田伴生气为来丙烯收率高的优点,但离工业应用尚有一定距源的高纯低硫丙烷为原料,从表1的不完全统计来离,引进技术商谈时需考虑其可持续性有竞争力看,所有丙烷脱氢装置都建在廉价丙烷供应充足的技术支持。地区,我国这方面资源较匮乏。因此,在国内建设丙烷脱氢装置必须以进口高纯度液化丙烷为原参考文献料。海关统计数据显示,国内进口丙烷主要来自伊朗、沙特、阿联酋、科威特、卡塔尔等国家,[彭琳译.沙特阿拉伯的丙烯项目小国内外石油化工快国际液化丙烷贸易基本不会遭受进出口管制,其报,2008,38(10):11-14原料供给可以得到保证。但是液化丙烷的国际贸12]薛祖源加快国内丙烯生产和发展的探讨(-)乙易有其特殊性,其对运输和储存要求较高,基本烯工业,2007,19(4):1~7由为数不多的跨国贸易商垄断经营。目前国内进3]彭琳译.丙烯供需现状与发展趋势国内外石油化工口液化丙烷主要储存在太仓、乍浦、宁波、珠海快报,2004,34(9):9~11等地,因此国内新建丙烷脱氢装置选址需考虑与4]孙可华丙烯生产技术发展(三)[国内石油化工快原料储存码头间距离的运输成本,如能与有进口报,2000,8(12):2~6液化丙烷采购渠道和丙烷冷冻罐码头资源的公司「5]陈建九,史海英等.丙烷脱氢制丙烯工艺技术[精细合资建设会增加装置盈利和抗风险能力。石油化工进展,2000,1(12):23~285)工艺选择6]盖希坤,田原宇,夏道宏.丙烷催化脱氢制丙烯工艺Reflex工艺和 Catofin工艺已有多套工业应分析小炼油技术与工程,2010,40(12):27~32用,技术比较成熟,STAR工艺刚进行工业化应[]王红秋,郑铁丹.丙烷脱氢生产丙烯技术进展石化用,其他的还未见到工业化应用的报道,因此建技术,2011,18(2):63~6议从 Oleflex工艺和 Catofin工艺中选择。8]王瀚舟等.增产丙烯的技术进展石油化工,2000从表1看,早期丙烷脱氢多用Oefe工艺,且29(9)TH中国煤化工是整套转让,初期投资费用较高。 Catofin工艺近年[9]耿福生CNMHGJ河南石油,来工业化推广较多,从其近几年投建装置数量来2005,19(5):70~722012年第8期总第212“%无41[10]章文,朱建芳.增产丙烯的技术进展U江西石油化View. aspx? id=342066&highlight=%e5%88%b6%e4%b1,2005,17(4):7-158%99%e7%83%af[1]丙烷脱氢制丙烯成全球石化投资热点.化工在线.Ⅱ12]严乐平.丙烷脱氢制内烯生产技术的应用前景化[2011-10-14]http://chemsino.com/dailynews/news学工业,2010,28(11):33~36The Technical and Economic Analysis of Propane Dehydrogenation to Propyleneu yca(Sinopec Jinling Company, Nanjing, Jiangsu Province 210033, China)Abstract: The article lists some propane dehydrogenation units and their technologies, introduces severalcommon process technologies for propane dehydrogenation to propylene and gives a detailed comparative analysisof two industrial processes: Oleflex and Catofin It also gives a technical and economic analysis combining with thedomestic situation and puts forward some investment advice.Keywords: propane, dehydrogenation, propylene, Oleflex process, Catofin process, technical and economicanalysis(上接第23页)The Research on the relation between Merger acquisition andthe growth of China's Petroleum CompaniesLuo Zunxian(Sinopec Exploration Production Research Institute, Beijing 100083, China)Abstract: merger acquisition is the route enterprises must take when moving towards internationalizationMultinational petroleum companies such as Exxon Mobil, BP, Shell and Chevron all have the history of developingby leaps through merger acquisition. Attaching importance to acquiring resources, attaching importance tounconventional oil-gas assets merger acquisition and accelerated integration speed of oilfield service industry areseveral major outstanding characteristics of current global oil-gas merger acquisition. At present, Chinas petroleumcompanies are actively carrying out internationalization strategy and have acquired positive development in overseasmerger acquisition, entering into a new period. Combining with the development situation of global petroleumindustry as well as the status of China s petroleum supply demand, the article puts forward some developmentthin king that China s petroleum companies should correctly recognize merger acquisition risks, implementdiversified merger& acquisition and attach importance to resources merger acquisition of oilfield service industrywhen developing overseas merger acquisition中国煤化工CNMHGKeywords: petroleum company, merger& acquisition, intermaluILdllul 3taicsy, oil-gas mergeracquisition数痞心化2012年第8期总第212期