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丙烷脱氢工艺现状以及发展趋势分析 摘要：近年来国内丙烯工业发展迅速，2019年，国内新增丙烯产能达到3.66 Mt，同比增长10.6%。在新增产能中，传统石化路线占比明显下降，新兴工艺产能增长迅猛，占新增产能的81.15%。当前全球乙烯原料多元化和轻质化发展趋势明显，采用乙烷等轻烃制乙烯将成为趋势，传统路径石脑油裂解副产的丙烯产量增速将趋缓，丙烷脱氢(PDH)或将成为未来丙烯扩能的主要方向。PDH工艺有着原料单一、流程短、丙烯收率高、投资成本低、经济性高等优势。未来如何拥有长期、稳定、相对低廉的丙烷资源和充足的丙烷储存设施，将成为影响PDH发展的关键。 关键词：丙烷脱氢 丙烯产能 原料轻质化 丙烯增产技术 1、概 述 丙烯是重要的化工原料，不仅拥有多元化的生产工艺，也具有丰富的下游产业链条。近年来，伴随着下游聚丙烯、环氧丙烷、丙烯腈、丙烯酸及酯、环氧氯丙烷等产品的发展，丙烯作为主要原料，需求量也在不断扩大。虽然国内丙烯的产能和产量不断增长，但由于经济发展迅速，下游需求增长加快，丙烯的当量缺口并没有随着产量的增长而缩小，每年需要进口大量的丙烯单体及其衍生产品。 2019年国内丙烯产能和产量持续扩张，截至年底，国内丙烯产能约为37.87 Mt，同比增长10.6%，产量约32.70 Mt，平均开工率86.3%。2019年国内新增丙烯产能3.66 Mt，新增产能中，传统石化路线占比明显下降，新兴工艺产能增长迅猛，煤制烯烃(CTO)、甲醇制烯烃(MTO)、丙烷脱氢(PDH)、混合烷烃脱氢(MDH)合计新增产能2.97 Mt，占国内新增产能的81.15%。丙烯行业原料多元化趋势不断加深，传统路径供应增长趋缓。2019年国内新兴工艺制丙烯新增产能统计见表1。 表1 2019年国内新兴工艺制丙烯新增产能统计 2、原料轻质化发展趋势 传统石化路线的催化裂化和蒸汽裂解联产仍是国内丙烯生产的主流，但以煤/甲醇为原料的CTO/MTO路线和以丙烷为原料的PDH路线发展迅速[1]。截至2019年底，国内传统石化路线丙烯产能占比57.7%，煤/甲醇制烯烃路线丙烯产能占比24.4%，PDH/MDH路线丙烯产能占比为17.6%。2019年8月国内首个进口乙烷轻烃综合利用项目投产，轻烃综合利用路线丙烯产能从无到有，占据总产能的0.3%。 传统路径中，丙烯主要来源于石脑油蒸汽裂解、催化裂化(FCC)副产。随着美国页岩气革命的成功，全球乙烯原料多元化和轻质化发展趋势明显，乙烷供给量大增，乙烷裂解制乙烯迎来投产高峰[2]。采用乙烷等轻烃制乙烯将成为趋势，而轻质原料裂解所带来的最大问题是丙烯产量大幅减少，市场供应紧张。传统路径石脑油裂解副产的丙烯产量增速将趋缓。2019年国内丙烯产能扩张维持在10%左右，产能仍处于扩张期，未来原料轻质化进程加剧，丙烷脱氢将成为未来丙烯扩产的主要方向。 3、丙烯产业发展分析 3.1 丙烯增产技术分析 目前工业上常用的丙烯生产工艺有传统石化路线的蒸汽裂解和FCC、煤化工路线的CTO和甲醇制烯烃/甲醇制丙烯(MTO&MTP)以及油气路线的丙烷脱氢等工艺。丙烯生产路线及下游产业链见图1。 蒸汽裂解技术以石脑油等为原料，在高温条件下和水蒸气发生分子链断裂和脱氢反应，以制取乙烯和丙烯等低分子烯烃[3]。但该工艺主产乙烯，丙烯是副产品。尽管降低裂解深度可增产丙烯，但丙烯/乙烯比不宜超过0.65，否则会因烯烃收率下降而影响整体经济性。近几年全球受到美国页岩气革命的冲击，乙烷供应大增，价格低廉，蒸汽裂解制乙烯路径受到限制，产能增速趋缓，进而导致丙烯产量随之降低。炼油厂丙烯主要来自FCC，深度催化裂解(DCC)副产，是丙烯的第二大来源。汽柴油过剩，多产丙烯成为一个方向。 CTO包含煤制甲醇和甲醇制烯烃两个过程。MTO&MTP则是以煤制甲醇或外购甲醇为原料，生产低碳烯烃和丙烯的化工技术。近十年来，国内大力发展煤化工，包括煤制烯烃、煤制油、煤制天然气等项目。目前煤制烯烃技术已经完全实现国产化，但仍存在投资强度大，高度依赖水、煤资源等问题。PDH生产工艺将丙烷经过脱氢催化反应制丙烯，副产氢气，该反应是可逆的强吸热过程，可在高温和低压时获得合理的丙烯收率，一般其原料丙烷与产出丙烯比例为1.2∶1[4]。PDH装置比其他路线具有一定的成本优势。 图1 丙烯生产路线及下游产业链 3.2 国内PDH技术发展现状 丙烷脱氢制丙烯技术经过20多年来的不断发展完善，工业应用日趋成熟。目前，全球丙烷脱氢制丙烯工艺主要有UOP公司的Oleflex工艺、鲁姆斯(Lummus)公司的Catofin工艺、伍德(Uhde)公司的Star工艺、林德(Linde)公司的PDH工艺、Snamprogetti-Yarsintez公司联合开发的FBD工艺等[5]。工业上应用较广的丙烷脱氢工艺是UO