我国在丙烷脱氢制丙烯领域实现独立自主：中石化60万吨工艺包通过审查

作者：中国石化石科院发布时间：2021-07-23

近日，由洛阳工程公司（LPEC&GPEC）与石科院联合开发的60万吨/年移动床丙烷脱氢制丙烯（PDH）工艺包通过了集团公司组织的审查。审查意见认为，该工艺采用的石科院PST-100催化剂综合性能国际领先，工艺包具有自主知识产权，流程先进，设计合理，建议加快推进工业应用。

PDH是增产丙烯的重要工艺，其丙烯产能占比逐年增加，目前已达国内总产能的20%以上。随着炼油向化工转型发展，PDH技术已成为化工型炼厂的主要备选技术之一，然而目前该工艺主要掌握在国外专利商手中，严重制约了我国石油化工行业的发展。

2018年，石科院开发的PST-100型移动床PDH催化剂在国内首次实现整装商业应用，催化剂综合性能优异。随后，石科院即与洛阳工程公司展开了丙烷脱氢工艺包的开发设计工作。

2020年底，经过洛阳工程公司与石科院的联合攻关，第一版工艺包编制完成，通过了中国石化集团公司的工艺包初审。

2021年上半年，洛阳工程公司与石科院又对工艺包进行了优化，进一步降低了物耗能耗水平，其整体技术水平可与国外成熟工艺同台竞争。

中国石化60万吨/年PDH工艺包的成功开发标志着我国在丙烷脱氢制丙烯领域实现了独立自主。

未来10年新增PDH如“井喷”

自2013年10月天津渤化60万吨/年PHD装置开车，我国正式迈入了“PDH时代”，也正式打开了丙烯依靠PHD生产方式的大门，在短短数年中，衍生出了众多PDH装置。据不完全统计，目前我国已经投产的PDH装置总计规模约931万吨/年，按照满负荷开工计算，每年可以加工超过1098万吨的丙烷。未来10年内，我国还有超过3500万吨/年的PDH装置处于在建、拟建及规划阶段。若这些PDH装置全部投产，总产能将超过4400万吨/年。

也就是说，未来10年内，我国新增的PDH装置规模将在目前规模基础上翻4.8倍，即在未来10年内的增速将达19%，如此“井喷”速度将使行业竞争环境愈发恶劣。

另外，PDH装置的技术来源有限，生产工艺差异不大，原料来源固定且单一，所以成本整体差距不大。

据统计，未来有超过30个PDH项目的投建计划，产能超过3000万吨，其中包含建设中、设计中以及前期工作筹备阶段。

表1.拟建新建PDH项目不完全统计

市场原有PDH八大工艺对比

依托于丙烯消费缺口较大、下游产业链产品丰富等优势，丙烯产能迅速扩张，PDH工艺因其为专产丙烯的工艺，并且成本及利润状况较为良好而迅速崛起。伴随全球烯烃生产工艺多元化，传统工艺路径供应趋缓，PDH成为丙烯主要扩张方向。目前常用的PDH工艺主要有以下8种：

1霍尼韦尔UOP公司的Oleflex工艺

Oleflex工艺采用径向流移动床反应器，在 600℃~700℃，大于 0.1 MPa 的操作条件下，丙烷单程转化率达到35%~40%，丙烯选择性为84%~89%，并且可实现在线更换催化剂。其最新的 DeH-26催化剂在提高水力学性能的同时将催化剂寿命延长至4年。Oleflex工艺自1990年实现商业化，目前全球有超过60套装置采用C₃Oleflex 技术。近年来，对Oleflex工艺的改进主要集中在提高催化剂性能上，同时通过对装置的不断改进，缩短开工时间，延长装置运行周期，进一步减少运行消耗，提高投资回报率。

2ABB Lummus 公司的 Catofin 工艺

Catofin 工艺采用绝热固定床反应器，由科莱恩（Clariant）公司提供专有 Cr₂O₃ /Al₂O₃催化剂，在540~640℃，大于0.05 MPa 的条件下，丙烷单程转化率为45%~50%，选择性大于88%。科莱恩公司于近期推出最新的丙烷脱氢催化剂Catofin 311，选择性较上一代催化剂有所提高。过去两年，全球共有11套新建丙烷脱氢装置采用Catofin工艺。未来Catofin 工艺将在提高催化剂性能的同时，开发低Cr催化剂来应对重金属污染问题。

3ThyssenKrupp 公司的 Star 工艺

Star工艺采用蒸汽稀释的多室多管反应器，Pt/Sn-铝酸锌为催化剂。丙烷单程转化率为 30%~40%，选择性为 85%~93% 。

4意大利 Snamprogetti 和俄罗斯 Yarsintz 公司的 FBD 工艺

FBD工艺采用流化床反应器，配备反应-再生系统，应用微球 Cr₂O₃/Al₂O₃催化剂，在 580℃~630℃，118~147 kPa 的条件下，丙烷单程转化率为40%，丙烯选择性达到 80% 。目前已应用于俄罗斯1套13 万吨/年异丁烯工业装置，还应用于5套异丁烷和丙烷脱氢装置。

5德国林德（Linde）、BASF和挪威国家石油公司（Statoil）的 PDH 工艺

该工艺采用多管式固定床反应器，Cr₂O₃/Al₂O₃催化剂，在温度为 590℃、压力大于 0.1 MPa 的条件下，丙烯转化率大于90%。BASF公司此后又开发了Pt/沸石催化剂，相比第一代Cr系催化剂，反应单程转化率由32%提高至50%，总转化率由91%提高至 93% 。但目前未见工业化应用报道。

6中国石油大学的丙烷/丁烷联合脱氢（ADHO）技术

ADHO 技术采用无毒、无腐蚀性的非贵金属氧化物催化剂，并配套开发了高效循环流化床反应器。烷烃单程转化率、烯烃收率和选择性与FBD技术相当。2016年6月在山东恒源石油化工集团有限公司完成工业化试验。

7陶氏公司的流化催化脱氢工艺（FCDh）

2017年美国陶氏化学公司推出的FCDh 技术采用流化床反应器与 Ga/少量 Pt-Al₂O₃催化剂，在0.13~0.17 MPa 的压力下，转化率为 43%~48%时，选择性达到 92%~96%。与目前领先的固定床 PDH 技术相比，转化速度更快，不需要氢气循环，需要的反应设备较小；催化剂的稳定性好，初期催化剂的负荷较低，需要的贵金属较少；初始投资成本较低。该工艺可以与乙烯裂解装置进行整合，2019年陶氏公司宣布将其在美国路易斯安纳州的蒸汽裂解装置升级，采用该工艺新增10万吨/年专产丙烯产能，预计项目将在2021年投产。

8KBR 公司的 K-PRO 工艺

KBR公司在2018 年推出了新型PDH工艺K-PRO，采用同轴式连续反应器非Cr/Pt专有催化剂，并实现催化剂的连续再生。丙烯选择性为87%~90%，丙烷转化率达到45%。与固定床或移动床反应器相比，可减少20%~30%的投资。2020年1月，亚洲1套60万吨/年PDH 获得该技术的首次许可。

表2.2019—2022年国内部分丙烷脱氢制丙烯所用工艺统计

公司	产能（万吨/年）	技术
天津渤化（二期）	60	Catofin
卫星石化（二期）	45	Oleflex
美得石化（一期）	66	Oleflex
浙江石化（一期）	60	Oleflex
巨正源（一期）	60	Catofin
广东鹏尊	45	Catofin
铭港化工	60	Oleflex
河北海伟（二期）	50	Catofin
万达天弘	45	Oleflex
浙江华泓	45	Oleflex
万华化学（二期）	50	Oleflex
无棣森岳	60	Oleflex
江苏嘉瑞化工	2*45	Oleflex
徐州海鼎	60	Catofin
东华能源-曹妃甸	66	Oleflex
东华能源-福基石化（二期）	66	Oleflex
巨正源（二期）	60	Catofin
振华石化	100	Oleflex
浙江石化（二期）	60	Oleflex
河南南浦环保科技	20	Oleflex
齐翔腾达	70	Oleflex
金能科技新材料	90	Catofin
江苏瑞恒新材料	60	Catofin
淄博鑫泰石化	30	Catofin
台湾台塑（宁波）	60	Catofin
滨化集团	60	Oleflex
江苏延长中燃	60	Catofin
东华能源(广东茂名)	100	Oleflex

目前国内PDH项目使用较多的技术主要还是UOP 和 Lummus工艺，这两种工艺对比：Lummus对原料指标要求低（理论上丙烷纯度达到95%以上即可），每次投料后装置负荷提升速度较快。但Lummus工艺前期投资较UOP高，Lummus工艺存在大量高温条件下频繁开关的阀门故障概率大，长周期运行操作难度提升。UOP工艺物耗和能耗略低，但要求有原料精制工段，反应过程易结焦，高负荷运行容易造成检修，通常考虑适度牺牲转化率换取长周期运行。

随着石科院工艺包的工业化推广，PDH工艺的市场竞争中或再出强手！