陶瓷氣孔密度分布論文

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介紹了增產丙烯的三種工藝：結合蒸汽裂解裝置增產丙烯（烯烴置換工藝、MOI工藝）、丙烷脫氫工藝、FCC裝置增產丙烯。進行技術經濟比較，認為結合乙烯裂解裝置增產丙烯的工藝是一條最有前途的工藝路線，但對我國來說，選擇FCC增產丙烯的工藝最為合理。

關鍵詞：丙烯增產工藝技術經濟

ABSTRACT

Threetechnologiesforincreasingpropyleneproductionareintroduced.Therearemodifiedpyrolysis(olifindisplacementandMOItechnology),propanedehydrogenationandmodifiedFCC.Amongthesetechnologies,throughtheTecho-Economiccomparison,themodifiedpyrolysisdisplacementtechnologywillbethemosthopefulprocessroute,butforChinathemostrationaloptiontoincreasepropyleneproductionisstilltheFCC.

Keywords:propylene,increaseproduction,technology,Techo-Economic

雖然目前國際市場聚丙烯和丙烯產品都存在一些過剩情況，尤其是國內丙烯產品市場似乎更不景氣。但根據預測至少到2005年世界丙烯供應將趨于緊張，估計全球丙烯生產能力的開工率可能將達97％，而這種趨勢的主要推動力是來自聚丙烯的年增長率，由于聚丙烯產品不斷開發出新品種，它將利用其產品的優良性能和低廉價格去占領更廣泛的市場。據預測2000年以后聚丙烯的年需求增長率將達到5％～7％，而丙烯的年增長率在近十幾年來已經超過了乙烯，這種趨勢將持續一段時間（見表1）。

近年來在中東和加拿大新建的一些乙烯裝置均采用乙烷為原料，并不同時生產丙烯，因而使丙烯的供應可能受到一定的影響，為了應付可能出現的丙烯短缺情況，一些石化公司加緊了對丙烯增產工藝的研究，除了通過煉廠FCC裝置增產丙烯以及早已工業化生產的丙烷脫氫制丙烯工藝外，對結合乙烯裂解裝置增產丙烯的研究也有了新的成果，使增產丙烯的方法可以有更多的選擇，我國目前雖然并不缺丙烯，但將來也有可能出現丙烯短缺，因而現在對增產丙烯的方法進行一些分析比較還是有益的。

1結合乙烯裂解裝置增產丙烯的新工藝

1.1烯烴置換技術

烯烴置換技術目前有兩種：OCT工藝和I.F.P工藝。

1.1.1Phillip/Lummus的OlefinsConversionTechnology（OCT）工藝

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

OCT工藝和乙烯裝置聯合可使乙烯和丙烯的比率達到0.95。OCT工藝經濟效益，據介紹如和乙烯裝置聯合，并假定C4價格為250美元/t，乙烯價格為500美元/t，石腦油173美元/t，丙烯價格為乙烯價格的90％，則此聯合裝置的內部收益率將比單純的乙烯裝置提高3個百分點。如單獨測算OCT裝置的效益，即外購乙烯和丁烯進行生產，丙烯規模為350kt/a，丁烯由不含異丁烯的抽余液供給，價格為190美元，此時項目的內部收益率可達到36％。

1.1.2I.F.P工藝（與中國臺灣石油公司聯合）

I.F.P工藝也是烯烴置換技術，由丁烯-2和乙烯反應得丙烯，稱Meta-4反應。置換反應器是移動床反應器，工藝過程和MTBE生產結合。工藝界區投資按1997年價格為3200萬美元，丙烯裝置規模130kt/a，MTBE58kt/a，公用工程費用為28美元/t丙烯。工藝技術已在中國臺灣石油公司驗證。流化床反應器的催化劑再生類似煉油連續重整工藝。

1.2Mobil公司的MobilOlefinInterconversion（MOI）工藝

MOI工藝是采用裂解副產品C4和輕裂解汽油反應轉換成乙烯和丙烯，而MOI工藝的關鍵是采用ZSM-5沸石催化劑。

MOI工藝是在單一流化床反應器（帶有催化劑連續再生系統）中進行。氣化的原料與催化劑接觸得到氣體產品，經過分離得到最終產品，這種工藝的反應溫度、壓力以及催化劑再生系統都與煉廠FCC裝置相似。

MOI工藝比較靈活，原料不需要預處理，但從裂解裝置來的C4最好要對其二烯烴進行選擇性加氫，至于微量的二烯烴/乙炔及金屬雜質，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化。此工藝的特點是利用裂解裝置的副產品不但可增產丙烯還能增產乙烯，見表2。MOI裝置從裂解裝置獲取原料增產丙烯150kt/a，其投資按1998年美國海灣價格估計為3000萬美元，其中包括催化劑再生和處理系統但不包括乙烯和丙烯最后回收系統以及專利、催化劑、公用工程等的費用。

2丙烷脫氫制丙烯

丙烷脫氫制丙烯的工藝最早開發成功并工業化的有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的流化床脫氫（FBD）制異丁烯基礎上發展起來的，其技術核心是反應器－再生系統，系統中反應和再生是在流化床中完成的，據該公司宣稱，其FBD技術已對俄羅斯一套130kt/a異丁烯裝置進行技術改造，并還有5套異丁烷和丙烷脫氫項目選擇該技術。

UOP公司的Oleflex工藝是80年展起來的，首先在泰國石化公司實現了工業化，第二代C3Oleflex年產250kt丙烯的聯合裝置，已在韓國于1997年4月投產成功，據稱其他兩個第二代裝置的丙烯能力分別為300kt/a和350kt/a正在進行設計，為了增強Oleflex工藝的競爭能力，UOP公司對其技術進行了多次改進，主要集中在催化劑方面，現已有三代新催化劑工業化，即DeH-8、DeH-10、DeH-12，如1996年工業化的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％，這對于一套世界規模的Oleflex裝置而言，將意味著投資節約200～300萬美元。由于新催化劑已經證明具有高活性和穩定性，可允許操作空速比原來設計高20％，反應器尺寸變小，而且待再生催化劑上的焦含量比第一代設計也低得多，因而可使現代的Oleflex設計中再生器大小只有第一代設計的一半，這些都有助于減少投資，降低成本，增加了Oleflex工藝的競爭能力。

3.FCC裝置增產丙烯

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了的FCC裝置結合，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到18％。

按照將Maxofin工藝應用在一個新的FCC裝置上的研究，加工能力3萬桶/d，原料為Minas原油的316～538℃柴油，提升管設計溫度為538℃，混合原料的溫度為204℃，此時丙烯收率可達到18.4％，即可年產300kt/a。而通過乙烯和丁烯間烯烴轉化工藝的二次加工可增加丙烯5％～7％。如此，丙烯的凈收率可達新鮮原料的25％。

國內對FCC裝置增產丙烯的工藝研究較多，并已獲得豐碩成果，使我國煉廠丙烯產量大幅度增長，目前在我國已工業化應用的工藝主要有MGG工藝、DCC催化裂解工藝，這些對丙烯增產幅度都是比較大的，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，此時對進料的丙烯收率可達到8％～9％，對于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，但其對進料的丙烯收率可高達16％～20％，并還可增產大量丁烯，因此，如果需要多生產氣體產品，DCC工藝將會是一條經濟的增產丙烯的技術路線。另據報導在國外，美國S&W公司也有DCC工藝技術許可證，它的第一套工業化DCC裝置是為泰國石化工業建設的，已在1997年投產。

4.幾種工藝的簡單比較

（1）結合蒸汽裂解裝置增產丙烯的工藝

這種工藝的特點是利用裂解產品和副產品增產丙烯，使裂解裝置生產丙烯的能力增大，甚至以乙烷為原料的裂解裝置也能生產丙烯（丁烯可由乙烯二聚制取或外購），其中IFPMeta-4工藝還特別適合丙烯緊缺而丁二烯過剩的情況，因它既增產丙烯又能解決富余的丁二烯更好的利用問題，因而從經濟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品C4和輕裂解汽油，而且還能增產一定量的乙烯，因此當乙烯需求也比較旺盛時，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/丙烯的價格比影響較大，但總的來說，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，比較適合有廉價丙烷供應而丙烯又特別缺乏的地方，例如沙特是盛產石油和天然氣的地區，其乙烯裝置大都利用廉價的乙烷作原料，而乙烷裂解基本上是不產丙烯的，因而在該地區丙烯缺口較大，而當地又能從豐富的油田氣和天然氣中獲得廉價的丙烷，因此在沙特采用丙烷脫氫工藝生產丙烯是比較合適的。據報道沙特阿拉伯工業公司（NIC）正在籌建一套400kt/a丙烷脫氫生產丙烯的裝置，已向UOP、Lummus、Snamprogetti等公司詢價，預計在2001年投產。

（3）FCC裝置增產丙烯的工藝

MGG工藝相對來講是比較簡便的，如果要求增產的丙烯量不多，采用這種工藝有一定優勢，Maxofin工藝操作條件不苛刻，增產丙烯量較大而同時似乎不影響油品質量，但尚未見具體工業化裝置的報導。DCC工藝條件較為苛刻，對油品質量還有些影響，但它除了能生產大量丙烯外，還能生產大量其他氣體產品，包括一定量的乙烯和大量丁烯，如作為化工應用，其產值是比較高的，因而具有一定的競爭能力，并已有多個工業化裝置投產，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展前景的工藝路線。

綜合上面三種增產丙烯的方法，國外有資料對其中烯烴置換工藝、丙烷脫氫工藝和傳統的FCC裝置生產丙烯工藝做了經濟比較，其結果是不管丙烯是高價還是低價，烯烴置換裝置的投資效益都是最高的，說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格高時，投資效益較好，但在丙烯價格低時效益較差，甚至達不到一般對投資回報率的要求，至于傳統FCC裝置回收丙烯工藝在丙烯價格高時，其經濟效益高于丙烷脫氫工藝。結合我國情況，由于我國輕烴資源缺乏，難以獲得廉價的丙烷原料，因而丙烷脫氫制丙烯的工藝在我國是難以實施的；結合蒸汽裂解的工藝，其中烯烴置換工藝由于我國乙烯需求比較旺盛，要消耗部分乙烯來增產丙烯的似乎不太可取，MOI工藝是利用裂解產品中產值不高的副產品，不但不消耗乙烯，還可增產部分乙烯，因此相對來說似乎有其優越性，但不管哪種工藝，都需要向國外購買技術，投資也不會太低，而FCC增產丙烯的工藝，我國有MGG、DCC等自己開發并已工業化的工藝，煉廠在這方面對增產丙烯的積極性比較高，因此，綜合來看，我國增產丙烯的途徑，仍然是選擇FCC國內增產丙烯的工藝最為合理，也是最可取的方法。