上海化工
22··
Shanghai Chemical Industry
Vol.35No.7Jul. 2010
丙烷脱氢制丙烯生产技术的应用前景
严乐平
上海华谊（集团）公司（上海200025）
摘要关键词
介绍了近年来丙烷脱氢制丙烯生产技术的应用现状，综述了丙烷脱氢主要生产工艺的应用进展，并对丙烷脱氢制丙烯生产技术在国内应用的前景、制约条件和经济性等问题进行了初步分析。丙烷脱氢
丙烯
技术进展应用前景
中图分类号TQ 221.21+2
丙烯作为重要的化工原料，广泛应用于生产聚丙烯、丙烯腈、丁辛醇、丙烯酸等，丙烯下游产品需求量不断增长。目前，丙烯供应主要来自石脑油裂解制乙烯和石油催化裂化。2004~2010年间，乙烯产能增长34%，丙烯产能仅增长25%。从长远来看，全球丙烯市场供应极度紧张状态今后还将延续较长时间。中东地区新建乙烯大多以乙烷为原料，其丙烯产出量仅为2%，亚洲的石化公司将从中东得到更多的有竞争力的乙烯以及很少的丙烯，丙烯可获得量将滞后于需求增速，预计未来亚洲丙烯短缺状况还将进一步加剧。由于新建乙烷裂解可以满足未来乙烯需求增长，但丙烯不断增长需求仍然得不到满足，从而为丙烷脱氢项目提供了商机，中东地区乙烷原料裂解装置产能不断增加将有助于丙烷脱氢项目的建设。因此，近年开发扩大丙烯来源的丙烷脱氢(PDH)制丙烯生产工艺成为备受关注的热点。
我国丙烯主要来源于乙烯联产和催化裂化，2008年合计丙烯产能约554万t/a。目前国内乙烯联产丙烯企业20家，2008年乙烯联产丙烯产能为400万t/a，产品基本自用为主。我国催化裂化生产丙烯产能约154万t/a，生产主要集中在华东、华北、山东、东北、西部等地，其中山东地区催化裂化丙烯产能约占全国催化裂化丙烯总产能的62%，但产品外销量较少。预计到2010年，我国乙烯联产丙烯生产能力将达到约722万t/a，丙烯总生产能力将达到1080万t/a。2010年中国对丙烯的当量需求将达到1905万t ，丙烯当量需求的年均增长率将达到7.6%，超过丙烯生产能力的增长速度，供需缺口将达到825万t 。从当量需求来看，丙烯供需矛盾十分
作者简介：严乐平
男
1971年生硕士
突出，丙烯价格将长期处于上涨态势，未来丙烯供应短缺还将加剧。目前我国丙烯市场存在大量的缺口，
一方面是由于我国国内资源短缺，生产不能满足需求，丙烯市场产能增长落后于下游产业的需求增长；另一方面是，我国的丙烯生产被高度垄断，而垄断企业内部与丙烯配套的下游产品基本上可以消耗掉丙烯的产能，因此，垄断企业对外供应的丙烯远远不能满足我国其他下游企业的需求。丙烷脱氢制丙烯项目如果能够在国内建设，将缓解我国丙烯供不应求的现状。
1丙烷脱氢制丙烯的应用现状
在石油开采过程中，石油和油田伴生气同时喷出，利用装设在油井上面的油气分离装置，将石油与油田伴生气分离。油田伴生气为干气和湿气两种。湿气中的甲烷含量在90%以下，乙烷、丙烷、丁烷等烷烃含量在10%以上，若将湿气中的丙烷、丁烷等组分分离出来，可得到丙烷纯度很高而含硫量很低的高品质液化丙烷。
液化丙烷主要应用于三大领域：高品质工业燃气、汽车燃气、化工原料等。在世界范围内，高品质的液化丙烷用作化工原料已非常普遍，且所占比重呈现上升态势。特别是以湿性油田伴生气分离出的丙烷为原料通过脱氢工艺工业化生产丙烯，在中东、东南亚等油气富产国已广泛应用，成为获取丙烯资源的重要途径。
目前丙烷脱氢制丙烯实现工业化的主要生产工艺是美国UOP 公司的Oleflex 工艺和美国ABB Lummus 公司的Catofin 工艺。全球已投用的16套
工程师主要从事化工项目投资机会研究已发表论文2篇获3项专利
第7期
严乐平：丙烷脱氢制丙烯生产技术的应用前景
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工业化丙烷脱氢装置中有11套为UOP 的Oleflex 连续移动床工艺技术，另外4套装置为ABB Lum-mus 的Catafin 循环多反应器工艺技术，此外，还有1套装置为伍德公司的STAR 法工艺技术（见表
1）。
表1国外丙烷脱氢制丙烯的生产能力
万t/a
所在地泰国罗勇马塔府泰国罗勇马塔府泰国马来西亚马来西亚韩国韩国比利时
所属公司
生产能力10.57.0318.03016.[***********]535470
投产日期[***********][***********][***********]0920092004
工艺路线UOP-Oleflex UOP-Oleflex UOP-Oleflex UOP-Oleflex UOP-Oleflex UOP-Oleflex UOP-Oleflex Lummus-Catofin Lummus-Catofin UOP-Oleflex Lummus-Catofin Lummus-Catofin
丙烷脱氢项目有4个，其中由沙特国家石化工业公司与Basell 合资的沙特聚烯烃公司建于Jubail 的45
万t/a丙烷脱氢装置于2004年初投产，采用Lum-mus 的Catafin 工艺技术。Basell 还与A.H.Al-Zamil 集团采用UOP 的Oleflex 工艺技术建设一套45万t/a丙烷脱氢装置，投资额5.5亿美元，已在2007年投产。第3个项目是沙特国家聚丙烯公司考虑采用Catafin 工艺建设一套45万t/a丙烷脱氢及下游聚丙烯装置。此外，Alujain 公司采用UOP 的Oleflex 工艺技术在Yanbu 建设一套42万t/a丙烷脱氢和聚丙烯装置。
近年来，丙烷脱氢制丙烯技术一直在持续不断地改进。工艺方面，主要是通过优化设计降低投资和减少操作费用、通过操作条件和设计的优化提高工艺收率。催化剂方面，不断开发了新一代催化剂。丙烷脱氢装置规模已从工业化初期的10万t/a上升到45万t/a。目前在建的俄罗斯Sibur 集团采用UOP 的Oleflex 工艺技术的丙烷脱氢装置生产规模为51万t/a，采用Lummus 的Catafin 工艺技术的丙烷脱氢装置生产规模为60万t/a。
丙烷脱氢工艺在国外已属成熟技术，但国内尚无工业化应用。最近，渤化集团天津渤化石化有限公司60万t/a丙烷脱氢制丙烯项目正式开工建设。将引进国际最先进的丙烷脱氢制丙烯工艺，填补了国内空白，并建成世界单套规模最大的丙烯生产装置。该项目总投资34.8亿元，计划2012年9月建成投产。
PTT PTT PTT MTBE MTBE Hyosung TKI Borealis Kollo Pemex Morelos BASF/Sonatrach 国家聚丙烯公司沙特聚烯烃公司Alujain Sahara/Basell EPPC Oriental
墨西哥西班牙Tarragona 沙特Jubail 沙特Jubail 沙特Yanbu 沙特Jubail 埃及埃及合计
2丙烷脱氢制丙烯的技术进展
UOP-Oleflex UOP-Oleflex 伍德-Star UOP-Oleflex
2.1Oleflex 工艺
UOP 公司的丙烷脱氢Oleflex 工艺是80年代开发的，1990年首先在泰国实现了工业化，1997年4月韩国投产25万t/a丙烯的联合装置采用第二代Oleflex 技术。目前，全世界Oleflex 工艺丙烷脱氢制丙烯装置总生产能力达285万t/a。Oleflex 催化脱氢工艺利用丙烷为原料，采用高选择性、高热稳定性、低磨损率、可在苛刻条件下操作的贵金属铂基催化剂，在压力为3.04M Pa 、温度为525℃，铂催化剂作用下脱氢，经分离和精馏得到聚合级丙烯产品。
Oleflex 工艺设计的主要特点是采用移动床反应器，由反应区、催化剂连续再生区、产品分离区和分馏区组成。该工艺使用4个反应器使脱氢反应的转
从20世纪90年代以来，丙烷脱氢已成为石油化工的原料丙烯日益增长的来源。丙烷脱氢要求低廉的丙烷原料价格方可获得经济效益，据测算，丙烷约占丙烷脱氢制丙烯总成本的70%以上，因此，丙烷脱氢项目主要集中在具有丙烷资源优势的中东地沙特阿拉伯已建成的区，特别是沙特阿拉伯。目前，
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上海化工第35
卷
化率和选择性得到优化，同时采用连续再生技术使催化剂保持活性。为了防止催化剂失活，丙烷在临氢条件下脱氢，以氢气为稀释剂，用氢气循环以抑制结抑制热裂解和作载热体维持脱氢反应温度。反应焦、
烯出口物料经压缩干燥送至低温分离系统，回收氢。烃产物则送至选择加氢单元除去二烯烃，之后在脱乙烷塔顶脱除轻组分再进入丙烯精馏塔。未反应原
料回到丙烷塔，与新鲜丙烷和循环氢气一起进入反应器（见图1）。生成丙烯的选择性为84%，丙烷单程转化率达到35%～40%，丙烯产率约为85%。生产1kg 丙烯产品消耗新鲜丙烷1.20kg （100%丙烷为基准）。
150万t/a。Catofin 工艺分为4个工序：丙烷脱氢制丙
烯、反应器排放料的压缩、产品的回收和精制（见图2）。Catofin 工艺选择铬催化剂，其组分包括18%以上的氧化铬负载于γ-Al 2O 3上。该工艺为在固定床反应器内发生的吸热反应，采用多个反应器连续操作。丙烷通过铬-铝催化剂在650℃、压力为0.05MPa 左右条件下进行反应，将丙烷转化为丙烯，此时转化率和能耗均达到最佳状态。丙烷的反应选择性、转化率≥90%，丙烯选择性超过87%，新鲜原料中制备1kg 丙烯产品仅消耗1.18kg 的丙烷（100%丙烷为基准）。
Oleflex 技术的脱氢反应均匀稳定，由于可靠和精确的催化剂再生控制（CCR ），催化剂具有很长的
服务寿命并提供优良的产量稳定性。可以处理任何从气田来的CLPG ，也可以处理来自炼厂或者乙烯装置的CLPG 。为了增强Oleflex 工艺的竞争能力，UOP 公司进行了多次改进。主要集中在催化剂方面，已有DeH-8、DeH-10、DeH-12三代新催化剂工业化，DeH-12催化剂的选择性和寿命有较大的提高，铂含量比DeH-10少25%，比DeH-8少40%。使用新催化剂操作空速提高20%，减小反应器尺寸，待再生催化剂上的焦量低，可使再生器体积缩小50%，可减少投资，降低成本。近年来UOP 已开发出第四代工艺，第五代工艺用催化剂也在研制之中。新催化剂体系铂含量将更为降低，但反应收率和使用寿命将进一步提高。更主要的是新型脱氢催化剂的改进，可以在不增加基建投资的情况下扩大生产规模。
2.2Catofin 工艺
Catofin 工艺是ABB Lummus 公司开发的C 3～C 5烷烃脱氢生产单烯烃技术。目前，全世界有4家采用Catofin 丙烷脱氢工艺生产丙烯，生产规模超过
使用非贵金属催化剂价格便宜，催化剂费用低。对原料杂质要求低，催化剂寿命为2年。副反应与主
反应同时发生，生成了一些轻质烃和高质烃，它们在催化剂上沉积并结焦，通过烧焦再生保持催化剂活性，设计生产能力在烧焦之后可迅速恢复。2004年，Sud-Chemie 公司新开发的高稳定性催化剂在北欧化工的PHD 装置上使用，一年后在线使用后，催化剂的稳定性和收率指标一直很好。但由于铬系催化剂具有毒性，随着环境保护呼声的日益提高，该工艺开发低Cr 含量的催化剂是未来应用的方向。
Catofin 工艺技术的主要特点是采用多个循环固定床反应器周期切换，反应器周期切换进行反应和再生，可保证连续生产。周期切换由计时仪表设定液压制动阀门的动作，整个系统设有联锁系统确保阀门安全操作，防止氢气和空气接触。Catofin 工艺1996年应用了逆流流动技术改变了反应物料流向，反应器改为空气向下、烃类直接向上的逆流状态，能以较少的原料获得较多的产品，从而减少了投资的操作费用。由于反应中没有氢的再循环，没有蒸汽稀释，可以降低再循环率，使设备尺寸减小和能耗成本降低。低温回收区、产品精制、致冷系统设计特征为：
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严乐平：丙烷脱氢制丙烯生产技术的应用前景
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串联丙烯和乙烯致冷系统，高效冷壳设计(Coldbox) 以最大限度地减少设备数和所需的致冷压缩电能，
低压脱乙烷塔免去了进料泵，低压产品分离塔与丙
工艺名称ABB-Lummus 固定床Catofin UOP Oleflex
移动床
3~4
525
0.136氢气循环
84
5~7
650
0.05
负压
87
总反应器（个）
反应反应压力温度/℃
/MPa
分压控制
选择性）（%
烯致冷系统合并。通过优化设计以充分节能，每吨丙烯产品的电耗为50kW ·h 。两种主要丙烷脱氢工艺
特点见表2。
丙烷单耗
催化剂寿命/年
再生方式周期性切2
换，空气燃未稀释烧15~30min4~5
连续移出再生
H 2稀释
114生产装置/套
表2主要丙烷脱氢工艺的基本情况
反应器
转化率（%）
催化剂
稀释
（单）441.18
Cr 2O 3/Al 2O 32Pt-Sn/Al 2O 3
（单）1.235~40
3国内建设丙烷脱氢装置的可行性分析
3.1丙烷资源情况
丙烷脱氢的原料丙烷纯度要求达到97%，总硫
含量在1×10-4以下。现有国外丙烷脱氢装置均采用湿性油田伴生气为来源的高纯低硫丙烷为原料。而我国湿性油田伴生气资源较匮乏，且国产液化气是石油炼制过程中产生的副产品，是一种杂质含量及硫含量较高的混合气体，国产液化气中丙烷质量无
法满足丙烷脱氢工艺原料要求。因此在国内建设丙烷脱氢装置必须进口以国外油田伴生气为来源的非炼油厂生产的高纯度液化丙烷，进口丙烷的标准参照国际（沙特）标准，丙烷纯度为95%（实际检测可高达98%左右）。进口液化丙烷经低温冷冻液化后远洋运输，其丙烷纯度和硫含量可以满足丙烷脱氢工艺原料要求。我国高纯液化丙烷来源主要依赖进口。中东地区具有廉价资源的优势，中国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（见图3）。
比例处于一个很低的水平，连同化工原料在内的其
他用途不到8％，高纯度液化丙烷用作化工原料有着较大发展空间。利用丙烷脱氢技术生产丙烯具有广阔的市场前景，必将成为进口液化丙烷一个新的有良好应用前景的领域。随着海外各大油田开采进入成熟期，开采的油气比（油井生产时，采出每吨原油所带出的天然气体量）会不断升高，液化丙烷的国际供给相对石油将上升，液化丙烷的产量将相对越
其国际价格将相对石油降低，这将有利于我来越高。
国向国外进口液化丙烷。国际液化丙烷市场供给整
体向好。中东地区液化丙烷供应连续增长，是全球液化丙烷供应增长的主要贡献力量。
国内建设丙烷脱氢装置的原料需求量相对进口丙烷总量和国际液化丙烷市场贸易量比例较小，不会造成整体市场格局变化而引发进口丙烷价格上扬。此外，国际液化丙烷贸易是我国能源领域最早放开贸易管制的领域，符合国家发展多种能源的产业政策，我国不会对进口液化丙烷实行贸易管制；同时液化丙烷出口国政府均是以原油开采、出口为主要产业的国家，不会基于能源控制等原因对其出口给予限制，遭受出口管制的可能性极小。总之以进口液化丙烷作为化工原料，其资源供应是完全可以保证的。
目前液化丙烷的国际交易，形成了一种类似于“俱乐部交易”的格局，液化丙烷国际贸易供应商必须具备很强的经济实力，因而国际液化丙烷供应由为数不多的跨国贸易商垄断经营。全球的主要液化气贸易商为Glencore InternationalAG （嘉能可国际公司）、Ferrell International Ltd （Ferrell 国际公司）、VITOLS. A. GENEVA （维多公司）等大型的跨国贸
相对世界水平，中国液化丙烷用作化工原料的
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易公司，这些国际贸易商直接向中东等地的石油生产商采购（采购基数为100万t/a丙烷）。国内进口液化丙烷经营企业采购规模在国际上大多偏小，主要是向各液化丙烷国际贸易供应商采购。国际贸易供应商往往不愿意与没有交易记录的公司进行类似的大宗交易，国际液化丙烷采购对采购主体即液化丙烷一级经销商的进入门槛是比较高的。对新进入液化丙烷国际贸易的公司设置了较高的进入限制条件，在资信证明、存储设施、码头条件以及付款时间、方式上均有较高的要求。因此，新的投资者一般难以进入这一行业。同时由于国际液化丙烷采购以大型冷冻船运输，国际液化丙烷供应市场大型冷冻船装载量一般都为4万t 以上，所以进口液化丙烷通常必须拥有交通便捷、可以停泊大型液化丙烷冷冻船的液化气专用装卸深水码头、大型低温冷冻罐等设
目前我国对内陆河道的码头、尤其是危险品码头施。
的新建审批已经是非常严格控制，长江沿线深水码头资源已经极为稀缺，要建设一个达到相当规模，能够满足大批量吞吐需要且直接面对长三角广阔消费市场的长江下游码头已经非常困难。码头资源的稀缺性形成了进入进口液化丙烷行业的一个较难跨越的壁垒。目前国内进口液化气，主要储存在太仓、乍浦、宁波、珠海等地，其储存能力分别为：
宁波大榭岛：2×25万m 3地下储罐，分别为丙烷和丁烷冷冻储罐；太仓刘家港：2×3.1万m 3, 分别为丙烷、丁烷冷冻储罐；珠海：2×20万m 3地下储罐，分别为丙烷和丁烷冷冻储罐；乍浦：2×5万m 3, 分别为丙烷、丁烷冷冻储罐；平湖白沙湾：2×2万m 3, 分别为丙烷、丁烷冷冻储罐。
丙烷原料价格对丙烷脱氢制丙烯装置生产成本影响较大，在国内丙烷脱氢工业化应用关键是能否获得长期、稳定、相对低廉的丙烷资源，因此如能与有进口液化丙烷采购渠道及丙烷冷冻罐和码头资源的公司共同合作建设，将大大降低项目风险。3.2丙烯与丙烷的价差分析
丙烷脱氢制丙烯的特点是只用唯一一种原料丙烷生产一种产品丙烯，与其他生产技术相比，通过丙烷脱氢技术获得同等规模的丙烯产量相对简单，但丙烷原料价格对生产成本影响较大，因此工艺的经
济性取决于丙烷与丙烯的差价。
以油田伴生气为源头的进口液化丙烷作为石油产品之一，其国际市场价格与国际原油价格有很大相关性。国际原油价格波动对国内进口液化丙烷业的整体成本有很大影响。进口液化气价格受到基础产品石油价格波动的影响，近3年来由于国际原油市场价格大幅上升，从2004年年初35美元/桶上升至2010年4月的70美元/桶，这导致进口丙烷CP 的价格也从2004年最低约250美元/吨左右涨至2010年4月700美元/吨。进口丙烷与进口丙烯其价格均与国际原油价格相关，价格走势整体
表3和图4为海关近年来进口丙烯与进口丙趋同。
烷价格及价格差情况。2004~2009年进口丙烯与进口丙烷平均价差（含税）为476美元/吨。进口丙烯与进口丙烷相对一定空间的价差保证了国内建设丙烷脱氢项目的获利能力。
表32004~2009年进口丙烯与丙烷价格与价差表
美元/吨
年份[***********]082009平均
丙烯数量/t[***********][***********]5652641
价格[***********]8821023
丙烷数量/t[***********][***********][1**********]03
价格
[***********]547
价差[***********]476
资料来源：中国海关统计
3.3国内建设丙烷脱氢的经济性分析
中东使用CATOFIN 丙烷脱氢技术的装置，当丙烯和丙烷价格的差别在200美元/吨以上时，项目内部收益率大约15％。经统计2004~2009年中国丙
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严乐平：丙烷脱氢制丙烯生产技术的应用前景
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烯、丙烷进口价格月均价差为476美元／吨（见表3），项目应有良好的投资收益率。初步测算在中国华
东地区建设丙烷脱氢装置，当丙烷原料价格为729美元/吨时（2010年1~4月进口平均价），初步测算产出丙烯含税成本价为9381元/吨（除主要原料外，其他制造成本及期间费用为1283元/吨），相比同期市场进口丙烯10249元/吨便宜868元/吨左右。
总之，从初步的研究分析情况看，从历年数据看进口丙烯与丙烷有较大的价差，初步判断只要进口丙烷有资源保证，在国内建设丙烷脱氢装置有一定的竞争力。
的价格差，从而为建设丙烷脱氢项目提供机遇。长远来看丙烷脱氢项目具有稳定的投资收益。
（2）丙烷原料价格对生产成本影响较大，必须有廉价的丙烷资源，否则该工艺无法与其他生产丙烯的技术相竞争。因此项目的经济性取决于丙烷与丙烯的差价。国内进口液化丙烷的各主要贸易商大都多年参与国际液化丙烷采购，积累了长期的国际采购经验和国际交易优良信用记录，国际采购经验和交易资信优势可以在国际采购环节上享受多种便利，采购的灵活性将大大增加，有效降低采购成本；码头、岸线、丙烷冷冻仓储等资源优势使原料物流采购成本大大降低。获得长期、稳定、相对低廉的丙烷资源，与有进口液化丙烷采购渠道和物流仓储资源的国内外主要贸易商合作建设，大大降低进口丙烷原料采购风险和成本是丙烷脱氢项目成立的关键所在。收稿日期：2010年6月
4今后国内建设丙烷脱氢装置的几点建议
（1）由于油田开采的油气比不断升高，可获得
丙烷资源数量的不断增长，将逐步拉大丙烯与丙烷
Prospect of Propane Dehydrogenation to
Propylene Technology
Yan Leping
Abstract:Recent status in Propane Dehydrogenation for Propylene process were introduced. Reviews were giv －en to the development of
Propane Dehydrogenation for Propylene process. Prospective, restriction condition and e －
conomic problems of Propane Dehydrogenation for Propylene technology application were also analyzed.
Key words:Propane Dehydrogenation; Propylene; Technology Advances; Prospect for application
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
赛默飞世尔科技推出新型600W X 射线荧光光谱仪
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介绍了近年来丙烷脱氢制丙烯生产技术的应用现状，综述了丙烷脱氢主要生产工艺的应用进展，并对丙烷脱氢制丙烯生产技术在国内应用的前景、制约条件和经济性等问题进行了初步分析。丙烷脱氢
丙烯
技术进展应用前景
中图分类号TQ 221.21+2
丙烯作为重要的化工原料，广泛应用于生产聚丙烯、丙烯腈、丁辛醇、丙烯酸等，丙烯下游产品需求量不断增长。目前，丙烯供应主要来自石脑油裂解制乙烯和石油催化裂化。2004~2010年间，乙烯产能增长34%，丙烯产能仅增长25%。从长远来看，全球丙烯市场供应极度紧张状态今后还将延续较长时间。中东地区新建乙烯大多以乙烷为原料，其丙烯产出量仅为2%，亚洲的石化公司将从中东得到更多的有竞争力的乙烯以及很少的丙烯，丙烯可获得量将滞后于需求增速，预计未来亚洲丙烯短缺状况还将进一步加剧。由于新建乙烷裂解可以满足未来乙烯需求增长，但丙烯不断增长需求仍然得不到满足，从而为丙烷脱氢项目提供了商机，中东地区乙烷原料裂解装置产能不断增加将有助于丙烷脱氢项目的建设。因此，近年开发扩大丙烯来源的丙烷脱氢(PDH)制丙烯生产工艺成为备受关注的热点。
我国丙烯主要来源于乙烯联产和催化裂化，2008年合计丙烯产能约554万t/a。目前国内乙烯联产丙烯企业20家，2008年乙烯联产丙烯产能为400万t/a，产品基本自用为主。我国催化裂化生产丙烯产能约154万t/a，生产主要集中在华东、华北、山东、东北、西部等地，其中山东地区催化裂化丙烯产能约占全国催化裂化丙烯总产能的62%，但产品外销量较少。预计到2010年，我国乙烯联产丙烯生产能力将达到约722万t/a，丙烯总生产能力将达到1080万t/a。2010年中国对丙烯的当量需求将达到1905万t ，丙烯当量需求的年均增长率将达到7.6%，超过丙烯生产能力的增长速度，供需缺口将达到825万t 。从当量需求来看，丙烯供需矛盾十分
作者简介：严乐平
男
1971年生硕士
突出，丙烯价格将长期处于上涨态势，未来丙烯供应短缺还将加剧。目前我国丙烯市场存在大量的缺口，
一方面是由于我国国内资源短缺，生产不能满足需求，丙烯市场产能增长落后于下游产业的需求增长；另一方面是，我国的丙烯生产被高度垄断，而垄断企业内部与丙烯配套的下游产品基本上可以消耗掉丙烯的产能，因此，垄断企业对外供应的丙烯远远不能满足我国其他下游企业的需求。丙烷脱氢制丙烯项目如果能够在国内建设，将缓解我国丙烯供不应求的现状。
1丙烷脱氢制丙烯的应用现状
在石油开采过程中，石油和油田伴生气同时喷出，利用装设在油井上面的油气分离装置，将石油与油田伴生气分离。油田伴生气为干气和湿气两种。湿气中的甲烷含量在90%以下，乙烷、丙烷、丁烷等烷烃含量在10%以上，若将湿气中的丙烷、丁烷等组分分离出来，可得到丙烷纯度很高而含硫量很低的高品质液化丙烷。
液化丙烷主要应用于三大领域：高品质工业燃气、汽车燃气、化工原料等。在世界范围内，高品质的液化丙烷用作化工原料已非常普遍，且所占比重呈现上升态势。特别是以湿性油田伴生气分离出的丙烷为原料通过脱氢工艺工业化生产丙烯，在中东、东南亚等油气富产国已广泛应用，成为获取丙烯资源的重要途径。
目前丙烷脱氢制丙烯实现工业化的主要生产工艺是美国UOP 公司的Oleflex 工艺和美国ABB Lummus 公司的Catofin 工艺。全球已投用的16套
工程师主要从事化工项目投资机会研究已发表论文2篇获3项专利
第7期
严乐平：丙烷脱氢制丙烯生产技术的应用前景
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工业化丙烷脱氢装置中有11套为UOP 的Oleflex 连续移动床工艺技术，另外4套装置为ABB Lum-mus 的Catafin 循环多反应器工艺技术，此外，还有1套装置为伍德公司的STAR 法工艺技术（见表
1）。
表1国外丙烷脱氢制丙烯的生产能力
万t/a
所在地泰国罗勇马塔府泰国罗勇马塔府泰国马来西亚马来西亚韩国韩国比利时
所属公司
生产能力10.57.0318.03016.[***********]535470
投产日期[***********][***********][***********]0920092004
工艺路线UOP-Oleflex UOP-Oleflex UOP-Oleflex UOP-Oleflex UOP-Oleflex UOP-Oleflex UOP-Oleflex Lummus-Catofin Lummus-Catofin UOP-Oleflex Lummus-Catofin Lummus-Catofin
丙烷脱氢项目有4个，其中由沙特国家石化工业公司与Basell 合资的沙特聚烯烃公司建于Jubail 的45
万t/a丙烷脱氢装置于2004年初投产，采用Lum-mus 的Catafin 工艺技术。Basell 还与A.H.Al-Zamil 集团采用UOP 的Oleflex 工艺技术建设一套45万t/a丙烷脱氢装置，投资额5.5亿美元，已在2007年投产。第3个项目是沙特国家聚丙烯公司考虑采用Catafin 工艺建设一套45万t/a丙烷脱氢及下游聚丙烯装置。此外，Alujain 公司采用UOP 的Oleflex 工艺技术在Yanbu 建设一套42万t/a丙烷脱氢和聚丙烯装置。
近年来，丙烷脱氢制丙烯技术一直在持续不断地改进。工艺方面，主要是通过优化设计降低投资和减少操作费用、通过操作条件和设计的优化提高工艺收率。催化剂方面，不断开发了新一代催化剂。丙烷脱氢装置规模已从工业化初期的10万t/a上升到45万t/a。目前在建的俄罗斯Sibur 集团采用UOP 的Oleflex 工艺技术的丙烷脱氢装置生产规模为51万t/a，采用Lummus 的Catafin 工艺技术的丙烷脱氢装置生产规模为60万t/a。
丙烷脱氢工艺在国外已属成熟技术，但国内尚无工业化应用。最近，渤化集团天津渤化石化有限公司60万t/a丙烷脱氢制丙烯项目正式开工建设。将引进国际最先进的丙烷脱氢制丙烯工艺，填补了国内空白，并建成世界单套规模最大的丙烯生产装置。该项目总投资34.8亿元，计划2012年9月建成投产。
PTT PTT PTT MTBE MTBE Hyosung TKI Borealis Kollo Pemex Morelos BASF/Sonatrach 国家聚丙烯公司沙特聚烯烃公司Alujain Sahara/Basell EPPC Oriental
墨西哥西班牙Tarragona 沙特Jubail 沙特Jubail 沙特Yanbu 沙特Jubail 埃及埃及合计
2丙烷脱氢制丙烯的技术进展
UOP-Oleflex UOP-Oleflex 伍德-Star UOP-Oleflex
2.1Oleflex 工艺
UOP 公司的丙烷脱氢Oleflex 工艺是80年代开发的，1990年首先在泰国实现了工业化，1997年4月韩国投产25万t/a丙烯的联合装置采用第二代Oleflex 技术。目前，全世界Oleflex 工艺丙烷脱氢制丙烯装置总生产能力达285万t/a。Oleflex 催化脱氢工艺利用丙烷为原料，采用高选择性、高热稳定性、低磨损率、可在苛刻条件下操作的贵金属铂基催化剂，在压力为3.04M Pa 、温度为525℃，铂催化剂作用下脱氢，经分离和精馏得到聚合级丙烯产品。
Oleflex 工艺设计的主要特点是采用移动床反应器，由反应区、催化剂连续再生区、产品分离区和分馏区组成。该工艺使用4个反应器使脱氢反应的转
从20世纪90年代以来，丙烷脱氢已成为石油化工的原料丙烯日益增长的来源。丙烷脱氢要求低廉的丙烷原料价格方可获得经济效益，据测算，丙烷约占丙烷脱氢制丙烯总成本的70%以上，因此，丙烷脱氢项目主要集中在具有丙烷资源优势的中东地沙特阿拉伯已建成的区，特别是沙特阿拉伯。目前，
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上海化工第35
卷
化率和选择性得到优化，同时采用连续再生技术使催化剂保持活性。为了防止催化剂失活，丙烷在临氢条件下脱氢，以氢气为稀释剂，用氢气循环以抑制结抑制热裂解和作载热体维持脱氢反应温度。反应焦、
烯出口物料经压缩干燥送至低温分离系统，回收氢。烃产物则送至选择加氢单元除去二烯烃，之后在脱乙烷塔顶脱除轻组分再进入丙烯精馏塔。未反应原
料回到丙烷塔，与新鲜丙烷和循环氢气一起进入反应器（见图1）。生成丙烯的选择性为84%，丙烷单程转化率达到35%～40%，丙烯产率约为85%。生产1kg 丙烯产品消耗新鲜丙烷1.20kg （100%丙烷为基准）。
150万t/a。Catofin 工艺分为4个工序：丙烷脱氢制丙
烯、反应器排放料的压缩、产品的回收和精制（见图2）。Catofin 工艺选择铬催化剂，其组分包括18%以上的氧化铬负载于γ-Al 2O 3上。该工艺为在固定床反应器内发生的吸热反应，采用多个反应器连续操作。丙烷通过铬-铝催化剂在650℃、压力为0.05MPa 左右条件下进行反应，将丙烷转化为丙烯，此时转化率和能耗均达到最佳状态。丙烷的反应选择性、转化率≥90%，丙烯选择性超过87%，新鲜原料中制备1kg 丙烯产品仅消耗1.18kg 的丙烷（100%丙烷为基准）。
Oleflex 技术的脱氢反应均匀稳定，由于可靠和精确的催化剂再生控制（CCR ），催化剂具有很长的
服务寿命并提供优良的产量稳定性。可以处理任何从气田来的CLPG ，也可以处理来自炼厂或者乙烯装置的CLPG 。为了增强Oleflex 工艺的竞争能力，UOP 公司进行了多次改进。主要集中在催化剂方面，已有DeH-8、DeH-10、DeH-12三代新催化剂工业化，DeH-12催化剂的选择性和寿命有较大的提高，铂含量比DeH-10少25%，比DeH-8少40%。使用新催化剂操作空速提高20%，减小反应器尺寸，待再生催化剂上的焦量低，可使再生器体积缩小50%，可减少投资，降低成本。近年来UOP 已开发出第四代工艺，第五代工艺用催化剂也在研制之中。新催化剂体系铂含量将更为降低，但反应收率和使用寿命将进一步提高。更主要的是新型脱氢催化剂的改进，可以在不增加基建投资的情况下扩大生产规模。
2.2Catofin 工艺
Catofin 工艺是ABB Lummus 公司开发的C 3～C 5烷烃脱氢生产单烯烃技术。目前，全世界有4家采用Catofin 丙烷脱氢工艺生产丙烯，生产规模超过
使用非贵金属催化剂价格便宜，催化剂费用低。对原料杂质要求低，催化剂寿命为2年。副反应与主
反应同时发生，生成了一些轻质烃和高质烃，它们在催化剂上沉积并结焦，通过烧焦再生保持催化剂活性，设计生产能力在烧焦之后可迅速恢复。2004年，Sud-Chemie 公司新开发的高稳定性催化剂在北欧化工的PHD 装置上使用，一年后在线使用后，催化剂的稳定性和收率指标一直很好。但由于铬系催化剂具有毒性，随着环境保护呼声的日益提高，该工艺开发低Cr 含量的催化剂是未来应用的方向。
Catofin 工艺技术的主要特点是采用多个循环固定床反应器周期切换，反应器周期切换进行反应和再生，可保证连续生产。周期切换由计时仪表设定液压制动阀门的动作，整个系统设有联锁系统确保阀门安全操作，防止氢气和空气接触。Catofin 工艺1996年应用了逆流流动技术改变了反应物料流向，反应器改为空气向下、烃类直接向上的逆流状态，能以较少的原料获得较多的产品，从而减少了投资的操作费用。由于反应中没有氢的再循环，没有蒸汽稀释，可以降低再循环率，使设备尺寸减小和能耗成本降低。低温回收区、产品精制、致冷系统设计特征为：
第7期
严乐平：丙烷脱氢制丙烯生产技术的应用前景
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串联丙烯和乙烯致冷系统，高效冷壳设计(Coldbox) 以最大限度地减少设备数和所需的致冷压缩电能，
低压脱乙烷塔免去了进料泵，低压产品分离塔与丙
工艺名称ABB-Lummus 固定床Catofin UOP Oleflex
移动床
3~4
525
0.136氢气循环
84
5~7
650
0.05
负压
87
总反应器（个）
反应反应压力温度/℃
/MPa
分压控制
选择性）（%
烯致冷系统合并。通过优化设计以充分节能，每吨丙烯产品的电耗为50kW ·h 。两种主要丙烷脱氢工艺
特点见表2。
丙烷单耗
催化剂寿命/年
再生方式周期性切2
换，空气燃未稀释烧15~30min4~5
连续移出再生
H 2稀释
114生产装置/套
表2主要丙烷脱氢工艺的基本情况
反应器
转化率（%）
催化剂
稀释
（单）441.18
Cr 2O 3/Al 2O 32Pt-Sn/Al 2O 3
（单）1.235~40
3国内建设丙烷脱氢装置的可行性分析
3.1丙烷资源情况
丙烷脱氢的原料丙烷纯度要求达到97%，总硫
含量在1×10-4以下。现有国外丙烷脱氢装置均采用湿性油田伴生气为来源的高纯低硫丙烷为原料。而我国湿性油田伴生气资源较匮乏，且国产液化气是石油炼制过程中产生的副产品，是一种杂质含量及硫含量较高的混合气体，国产液化气中丙烷质量无
法满足丙烷脱氢工艺原料要求。因此在国内建设丙烷脱氢装置必须进口以国外油田伴生气为来源的非炼油厂生产的高纯度液化丙烷，进口丙烷的标准参照国际（沙特）标准，丙烷纯度为95%（实际检测可高达98%左右）。进口液化丙烷经低温冷冻液化后远洋运输，其丙烷纯度和硫含量可以满足丙烷脱氢工艺原料要求。我国高纯液化丙烷来源主要依赖进口。中东地区具有廉价资源的优势，中国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（见图3）。
比例处于一个很低的水平，连同化工原料在内的其
他用途不到8％，高纯度液化丙烷用作化工原料有着较大发展空间。利用丙烷脱氢技术生产丙烯具有广阔的市场前景，必将成为进口液化丙烷一个新的有良好应用前景的领域。随着海外各大油田开采进入成熟期，开采的油气比（油井生产时，采出每吨原油所带出的天然气体量）会不断升高，液化丙烷的国际供给相对石油将上升，液化丙烷的产量将相对越
其国际价格将相对石油降低，这将有利于我来越高。
国向国外进口液化丙烷。国际液化丙烷市场供给整
体向好。中东地区液化丙烷供应连续增长，是全球液化丙烷供应增长的主要贡献力量。
国内建设丙烷脱氢装置的原料需求量相对进口丙烷总量和国际液化丙烷市场贸易量比例较小，不会造成整体市场格局变化而引发进口丙烷价格上扬。此外，国际液化丙烷贸易是我国能源领域最早放开贸易管制的领域，符合国家发展多种能源的产业政策，我国不会对进口液化丙烷实行贸易管制；同时液化丙烷出口国政府均是以原油开采、出口为主要产业的国家，不会基于能源控制等原因对其出口给予限制，遭受出口管制的可能性极小。总之以进口液化丙烷作为化工原料，其资源供应是完全可以保证的。
目前液化丙烷的国际交易，形成了一种类似于“俱乐部交易”的格局，液化丙烷国际贸易供应商必须具备很强的经济实力，因而国际液化丙烷供应由为数不多的跨国贸易商垄断经营。全球的主要液化气贸易商为Glencore InternationalAG （嘉能可国际公司）、Ferrell International Ltd （Ferrell 国际公司）、VITOLS. A. GENEVA （维多公司）等大型的跨国贸
相对世界水平，中国液化丙烷用作化工原料的
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上海化工第35卷
易公司，这些国际贸易商直接向中东等地的石油生产商采购（采购基数为100万t/a丙烷）。国内进口液化丙烷经营企业采购规模在国际上大多偏小，主要是向各液化丙烷国际贸易供应商采购。国际贸易供应商往往不愿意与没有交易记录的公司进行类似的大宗交易，国际液化丙烷采购对采购主体即液化丙烷一级经销商的进入门槛是比较高的。对新进入液化丙烷国际贸易的公司设置了较高的进入限制条件，在资信证明、存储设施、码头条件以及付款时间、方式上均有较高的要求。因此，新的投资者一般难以进入这一行业。同时由于国际液化丙烷采购以大型冷冻船运输，国际液化丙烷供应市场大型冷冻船装载量一般都为4万t 以上，所以进口液化丙烷通常必须拥有交通便捷、可以停泊大型液化丙烷冷冻船的液化气专用装卸深水码头、大型低温冷冻罐等设
目前我国对内陆河道的码头、尤其是危险品码头施。
的新建审批已经是非常严格控制，长江沿线深水码头资源已经极为稀缺，要建设一个达到相当规模，能够满足大批量吞吐需要且直接面对长三角广阔消费市场的长江下游码头已经非常困难。码头资源的稀缺性形成了进入进口液化丙烷行业的一个较难跨越的壁垒。目前国内进口液化气，主要储存在太仓、乍浦、宁波、珠海等地，其储存能力分别为：
宁波大榭岛：2×25万m 3地下储罐，分别为丙烷和丁烷冷冻储罐；太仓刘家港：2×3.1万m 3, 分别为丙烷、丁烷冷冻储罐；珠海：2×20万m 3地下储罐，分别为丙烷和丁烷冷冻储罐；乍浦：2×5万m 3, 分别为丙烷、丁烷冷冻储罐；平湖白沙湾：2×2万m 3, 分别为丙烷、丁烷冷冻储罐。
丙烷原料价格对丙烷脱氢制丙烯装置生产成本影响较大，在国内丙烷脱氢工业化应用关键是能否获得长期、稳定、相对低廉的丙烷资源，因此如能与有进口液化丙烷采购渠道及丙烷冷冻罐和码头资源的公司共同合作建设，将大大降低项目风险。3.2丙烯与丙烷的价差分析
丙烷脱氢制丙烯的特点是只用唯一一种原料丙烷生产一种产品丙烯，与其他生产技术相比，通过丙烷脱氢技术获得同等规模的丙烯产量相对简单，但丙烷原料价格对生产成本影响较大，因此工艺的经
济性取决于丙烷与丙烯的差价。
以油田伴生气为源头的进口液化丙烷作为石油产品之一，其国际市场价格与国际原油价格有很大相关性。国际原油价格波动对国内进口液化丙烷业的整体成本有很大影响。进口液化气价格受到基础产品石油价格波动的影响，近3年来由于国际原油市场价格大幅上升，从2004年年初35美元/桶上升至2010年4月的70美元/桶，这导致进口丙烷CP 的价格也从2004年最低约250美元/吨左右涨至2010年4月700美元/吨。进口丙烷与进口丙烯其价格均与国际原油价格相关，价格走势整体
表3和图4为海关近年来进口丙烯与进口丙趋同。
烷价格及价格差情况。2004~2009年进口丙烯与进口丙烷平均价差（含税）为476美元/吨。进口丙烯与进口丙烷相对一定空间的价差保证了国内建设丙烷脱氢项目的获利能力。
表32004~2009年进口丙烯与丙烷价格与价差表
美元/吨
年份[***********]082009平均
丙烯数量/t[***********][***********]5652641
价格[***********]8821023
丙烷数量/t[***********][***********][1**********]03
价格
[***********]547
价差[***********]476
资料来源：中国海关统计
3.3国内建设丙烷脱氢的经济性分析
中东使用CATOFIN 丙烷脱氢技术的装置，当丙烯和丙烷价格的差别在200美元/吨以上时，项目内部收益率大约15％。经统计2004~2009年中国丙
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严乐平：丙烷脱氢制丙烯生产技术的应用前景
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烯、丙烷进口价格月均价差为476美元／吨（见表3），项目应有良好的投资收益率。初步测算在中国华
东地区建设丙烷脱氢装置，当丙烷原料价格为729美元/吨时（2010年1~4月进口平均价），初步测算产出丙烯含税成本价为9381元/吨（除主要原料外，其他制造成本及期间费用为1283元/吨），相比同期市场进口丙烯10249元/吨便宜868元/吨左右。
总之，从初步的研究分析情况看，从历年数据看进口丙烯与丙烷有较大的价差，初步判断只要进口丙烷有资源保证，在国内建设丙烷脱氢装置有一定的竞争力。
的价格差，从而为建设丙烷脱氢项目提供机遇。长远来看丙烷脱氢项目具有稳定的投资收益。
（2）丙烷原料价格对生产成本影响较大，必须有廉价的丙烷资源，否则该工艺无法与其他生产丙烯的技术相竞争。因此项目的经济性取决于丙烷与丙烯的差价。国内进口液化丙烷的各主要贸易商大都多年参与国际液化丙烷采购，积累了长期的国际采购经验和国际交易优良信用记录，国际采购经验和交易资信优势可以在国际采购环节上享受多种便利，采购的灵活性将大大增加，有效降低采购成本；码头、岸线、丙烷冷冻仓储等资源优势使原料物流采购成本大大降低。获得长期、稳定、相对低廉的丙烷资源，与有进口液化丙烷采购渠道和物流仓储资源的国内外主要贸易商合作建设，大大降低进口丙烷原料采购风险和成本是丙烷脱氢项目成立的关键所在。收稿日期：2010年6月
4今后国内建设丙烷脱氢装置的几点建议
（1）由于油田开采的油气比不断升高，可获得
丙烷资源数量的不断增长，将逐步拉大丙烯与丙烷
Prospect of Propane Dehydrogenation to
Propylene Technology
Yan Leping
Abstract:Recent status in Propane Dehydrogenation for Propylene process were introduced. Reviews were giv －en to the development of
Propane Dehydrogenation for Propylene process. Prospective, restriction condition and e －
conomic problems of Propane Dehydrogenation for Propylene technology application were also analyzed.
Key words:Propane Dehydrogenation; Propylene; Technology Advances; Prospect for application
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（涂闽）
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