丙烷脱氢与丙烷裂解的对比分析

1中海石油炼化有限责任公司丙烷脱氢与丙烷裂解的对比分析（中国.杭州）2015年3月2015年第20届中国LPG国际会议中海炼化惠炼分公司郭宝林2中海石油炼化有限责任公司汇报要点1.丙烯的副产、联产和主产发展之路2.丙烷脱氢与丙烷裂解的对比分析3.未来发展建议丙烷制丙烯——脱氢乎？裂解乎？、3中海石油炼化有限责任公司前言2010年以来，我国的丙烯来源新增了甲醇制烯烃（MTO&MTP）与丙烷脱氢（PDH）两大产业。作为LPG资源之一的丙烷，以脱氢方式生产丙烯在我国沿海地区正迅猛发展，同时，丙烷作为裂解生产烯烃的优质原料在全球乙烯装置中也被广泛应用，丙烷脱氢与丙烷裂解这两种工艺的异同，对我国石油化工行业LPG资源的利用、及对丙烯下游产业链的影响，本文有如下粗浅的对比分析。4中海石油炼化有限责任公司2010年以前的各类丙烯生产工艺在全球丙烯产能中所占比例1.丙烯的副产、联产和主产发展之路PDH等炼厂LPG蒸汽裂解5中海石油炼化有限责任公司1.1炼油厂FCC“副产”丙烯的流程原油常减压蒸馏催化重整汽油液化气催化裂化VGO延迟焦化VR加氢精制加氢精制汽油柴油蜡油石油焦燃料油芳烃分离苯甲苯二甲苯AGO乙苯合成气体分离干气乙苯丙烯丁烯LPG加氢精制减粘裂化乙烯料乙烯料举例说明石油烃进料丙烷循环丙烯产品循环脱丁烷塔脱乙烷塔脱丙烷塔丙烯精馏塔乙烯精馏塔裂解炉急冷水塔脱酸性气体干燥器冷箱CGCCH4压缩机乙烯产品燃料气急冷油塔C2H2MAPD裂解汽油OSBLC4OSBL脱甲烷塔H2+H2处理1.2蒸汽裂解“联产”丙烯的流程燃料油塔燃料油OSBL举例说明7中海石油炼化有限责任公司1.丙烯的副产、联产和主产发展之路、2010年以后，我国丙烯生产出现的两个里程碑：（1）MTO（Methanol-To-Olefins，甲醇制烯烃），神华集团，煤制烯烃工业化示范工程，2010年8月，内蒙古包头成功；MTP（甲醇制丙烯），大唐煤化工，2011年1月，内蒙古多伦成功。特色：DMTO、SMTO,FMTP等中国自主知识产权技术与新型煤化工。（桥）（2）PDH（丙烷脱氢），渤海化工，2013年9月，天津成功。特色：“舶来”技术与“舶来”原料。（船）8中海石油炼化有限责任公司1.3MTO&MTP“联产”“主产”丙烯流程生产丙烯的MTO与MTP新产业之原料路线图外购9中海石油炼化有限责任公司1.4丙烷脱氢“主产”丙烯的流程例：UOP技术的丙烷脱氢Oleflex工艺流程示意图10中海石油炼化有限责任公司1.5烯烃转化“主产”丙烯的流程乙烯+丁烯生产丙烯的（OCU）装置示意流程乙烯炼油厂醚后C4丙烯乙烯厂醚后C4异丁烷MTO副产C4烯烃转化olefinconversionOCU装置乙烯和丁烯歧化增产丙烯技术——乙烯和2一丁烯歧化生成丙烯11中海石油炼化有限责任公司1.丙烯的副产、联产和主产发展之路2010年，我国丙烯产量1315万t/a，33.3%22.4%20.3%23.9%蒸汽裂解联产丙烯炼厂FCC装置副产丙烯MTO&MTP丙烷脱氢（PDH）55.5%44.5%蒸汽裂解联产丙烯炼厂FCC装置副产丙烯预计到2016年，我国丙烯总生产能力达2600万t/a.12中海石油炼化有限责任公司1.丙烯的副产、联产和主产发展之路以上圈图对比表明：（1）截止到2010年，我国丙烯产业经过近50年发展，通过“石油原料”路线，主要以蒸汽裂解装置“联产丙烯”和炼厂FCC装置“副产丙烯”两种工艺加工方式，总产量达到了1315万吨/年。（2）预计到2016年，生产丙烯的原料和工艺多元化，新增煤原料（甲醇）路线和丙烷（LPG）原料路线，我国丙烯可用6年时间，产能接近翻番，预计达2600万吨/年。（3）传统的“副产”、“联产”丙烯路线，正在被“主产”丙烯路线挤占市场份额近半壁江山。13中海石油炼化有限责任公司2.丙烷脱氢与丙烷裂解的对比分析问题的提出：（1）丙烷（LPG）不仅是脱氢生产丙烯的原料，也是蒸汽裂解联产丙烯的原料，两个工艺的技术原理差异何在？（2）丙烷脱氢与丙烷裂解的产品结构有何区别？（3）哪个工艺更具有竞争力？14中海石油炼化有限责任公司2.1丙烷脱氢的技术原理理论上，丙烷脱去两个氢原子（氢气），就得到丙烯。丙烷脱氢的丙烯理论收率为：95.4%C-H键断裂为主——脱氢脱氢过程使用催化剂可以提高选择性并降低反应温度15中海石油炼化有限责任公司2.2丙烷脱氢的产品结构投入T/h产出T/hC3LPG进料(丙烷含量98%)100丙烯产品(99.5%)81.9副产氢气(焚烧)5.8C2轻组分(焚烧)11.4C3重组分(焚烧)0.9合计100100聚丙烯、苯酚/丙酮、环氧丙烷、丙烯腈、丁辛醇、异丙醇、环氧氯丙烷等例：UOP技术的丙烷脱氢产物分布（专卖店）丙烯的主要下游产业链16中海石油炼化有限责任公司2.3丙烯下游衍生物分布丙烯下游产业比例分布（MTO与PDH尚未在我国形成气候前）17中海石油炼化有限责任公司2.4丙烷裂解的技术原理（2）C-H键断裂——脱氢丙烷裂解的一次反应主要生成乙烯和丙烯（1）C-C键断裂（含C-H断裂）为主——裂解+乙烯+甲烷丙烯+氢气18中海石油炼化有限责任公司2.4丙烷裂解的技术原理丙烷裂解的二次反应，通过链增长、环化、脱氢过程还有碳四以上重组分和芳烃生成：19中海石油炼化有限责任公司丙烷蒸汽裂解生产烯烃典型产率及下游产业链示意图。（杂货店）2.5丙烷裂解的产品结构乙烯+丙烯+丁二烯=44+21+3=68万吨（“三烯”产率）裂解原料万吨产物分类产业链乙甲烷氢气燃料、合成气、加氢所需氢气烯252（氢气）装乙烯PE、EO/EG、SM、VAC、PVC、EVA、乙丙橡胶、α-烯烃等丙烷置44LPG丙烯PP、苯酚/丙酮、PO、丙烯腈、丁辛醇、异丙醇、环氧氯丙烷、乙丙橡胶等100（管21式炉裂解碳四各类合成橡胶、共聚单体、甲乙酮、MTBE、K树脂、MMA等蒸汽4.53（丁二烯）裂解裂解汽油石油树脂、苯、甲苯、二甲苯、合成橡胶单体等技术)4.5裂解重油炭黑、燃料0.520中海石油炼化有限责任公司2.6丙烷脱氢与丙烷裂解的简单毛利对比亿元两种技术分别加工100万吨丙烷的投入、产出毛利差对比注：80美元价格体系，仅限单生产装置对比，未延伸产业链。21中海石油炼化有限责任公司2.6丙烷脱氢在我国兴建的原因2013年以来，我国丙烷脱氢迅速兴建有如下原因：（1）我国丙烯短缺，传统的“副产”、“联产”工厂丙烯产量无法满足国内丙烯衍生物日益增长的需求。（2）中东的LPG和北美的页岩气开发使LPG产量激增，出口增加。原料来源有了。（3）运输LPG的大型VLGC冷冻船舶的激增，解决了大批量丙烷（冷冻货）的运输问题。（4）简略的审批程序、丙烷脱氢项目“短平快”的投资效果给我国沿海地区经济发展带来机遇。22中海石油炼化有限责任公司2.7丙烷脱氢与丙烷裂解的加工选择、我国如何选择丙烷脱氢或丙烷裂解这两个工艺？个人粗浅见解如下。由于：（1）资源缺乏。我国的化石能源资源属于“缺油、少气”，除非未来在页岩气等资源上有开采突破并保障大量的饱和LPG资源供给。（2）规模限制，审批复杂。在我国，产业规划既定了蒸汽裂解装置规模不能低于80万吨乙烯/年，如果选用LPG裂解，所需原料资源量庞大。（3）缺乏储运设施。我国现行大型乙烯装置多按照“炼化一体化”设计，储运系统没有考虑LPG冷冻货接卸设施。所以，现阶段，“舶来”的、零散的丙烷适合“短平快”建设丙烷脱氢项目。前提是能够获得丙烷资源。23中海石油炼化有限责任公司3.未来发展建议（1）对于丙烷脱氢：研发新型更高选择性的催化剂，以进一步提高丙烯收率，节能降耗，极限值是：丙烷脱氢的丙烯理论收率：95.4%改进现有催化剂的性能，以延长运行周期，减少减缓催化剂的频繁再生，降低生产成本。原料多元化，增加其它轻烃脱氢原料，改进工艺，获取其它低碳烯烃，拓展下游产业链。国内丙烷脱氢的发展浪潮会逐渐慢下来，“慢时代”需要消化前期速增的产能和解决好有关原料与技术问题。24中海石油炼化有限责任公司3.未来发展建议（2）对于丙烷裂解：考虑舶来的LPG，我国沿海地区的大型乙烯工厂可以考虑建设LPG“冷冻货”储运系统，以接纳LPG，实现原料轻质化。LPG中的丁烷是优质裂解原料。乙烯工厂要改扩建一些设备，例如，LPG气化，轻烃裂解炉等设施，方能裂解LPG。“窗口期”（LPG便宜时）可以多加工和贮存一些LPG，以利提高烯烃收率，节能降耗，降低生产成本，提高企业竞争力。25中海石油炼化有限责任公司结束语我国人口众多，市场巨大，丙烯原料来源多元化，先进加工技术多样化，有利于提高我国能源供给安全系数，提高资源利用率，提高我国石化产业的生产与发展水平。谢谢