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慧正資訊：近日，由洛陽工程公司（LPEC&GPEC）與石科院聯合開發的60萬噸/年移動床丙烷脫氫制丙烯工藝包通過了集團公司組織的審查。審查意見認為，該工藝采用的石科院PST-100催化劑綜合性能國際領先，工藝包具有自主知識產權，流程先進，設計合理，建議加快推進工業應用。
增產丙烯利器
丙烷脫氫制丙烯是增產丙烯的重要工藝，其丙烯產能占比逐年增加，目前已達國內總產能的20%以上。隨著煉油向化工轉型發展，丙烷脫氫技術已成為化工型煉廠的主要備選技術之一，然而目前該工藝主要掌握在國外專利商手中，嚴重制約了我國石油化工行業的發展。
聯合攻關
2018年，石科院開發的PST-100型移動床丙烷脫氫催化劑在國內首次實現整裝商業應用，催化劑綜合性能優異。隨后，石科院即與洛陽工程公司展開了丙烷脫氫工藝包的開發設計工作。
2020年底，經過洛陽工程公司與石科院的聯合攻關，第一版工藝包編制完成，通過了中國石化集團公司的工藝包初審。
2021年上半年，洛陽工程公司與石科院又對工藝包進行了優化，進一步降低了物耗能耗水平，其整體技術水平可與國外成熟工藝同臺競爭。
中國石化60萬噸/年丙烷脫氫制丙烯的成功開發標志著我國在丙烷脫氫制丙烯領域實現了獨立自主，是中國石化貫徹落實習近平總書記科技自立自強戰略的一個縮影。未來，石科院將開發更多市場急需的轉型升級技術，為中國石化打造世界領先潔凈能源化工公司作出更大貢獻。（資料來源：中國石化石科院）
未來10年新增PDH如“井噴”
自2013年10月天津渤化60萬噸/年PHD裝置開車，我國正式邁入了“PDH時代”，也正式打開了丙烯依靠PHD生產方式的大門，在短短數年中，衍生出了眾多PDH裝置。據不完全統計，目前我國已經投產的PDH裝置總計規模約931萬噸/年，按照滿負荷開工計算，每年可以加工超過1098萬噸的丙烷。未來10年內，我國還有超過3500萬噸/年的PDH裝置處于在建、擬建及規劃階段。若這些PDH裝置全部投產，總產能將超過4400萬噸/年。
也就是說，未來10年內，我國新增的PDH裝置規模將在目前規模基礎上翻4.8倍，即在未來10年內的增速將達19%，如此“井噴”速度將使行業競爭環境愈發惡劣。
另外，PDH裝置的技術來源有限，生產工藝差異不大，原料來源固定且單一，所以成本整體差距不大。
據統計，未來有超過30個PDH項目的投建計劃，產能超過3000萬噸，其中包含建設中、設計中以及前期工作籌備階段。
表1.擬建新建PDH項目不完全統計
市場原有PDH八大工藝對比
依托于丙烯消費缺口較大、下游產業鏈產品豐富等優勢，丙烯產能迅速擴張，PDH工藝因其為專產丙烯的工藝，并且成本及利潤狀況較為良好而迅速崛起。伴隨全球烯烴生產工藝多元化，傳統工藝路徑供應趨緩，PDH成為丙烯主要擴張方向。目前常用的PDH工藝主要有以下8種：
1霍尼韋爾UOP公司的Oleflex工藝
Oleflex工藝采用徑向流移動床反應器，在 600℃~700℃，大于 0.1 MPa 的操作條件下，丙烷單程轉化率達到35%~40%，丙烯選擇性為84%~89%，并且可實現在線更換催化劑。其最新的 DeH-26催化劑在提高水力學性能的同時將催化劑壽命延長至4年。Oleflex工藝自1990年實現商業化，目前全球有超過60套裝置采用C3 Oleflex 技術。近年來，對Oleflex工藝的改進主要集中在提高催化劑性能上，同時通過對裝置的不斷改進，縮短開工時間，延長裝置運行周期，進一步減少運行消耗，提高投資回報率。
2ABB Lummus公司的Catofin工藝
Catofin 工藝采用絕熱固定床反應器，由科萊恩（Clariant）公司提供專有 Cr2O3 /Al2O3催化劑，在540~640℃，大于0.05 MPa 的條件下，丙烷單程轉化率為45%~50%，選擇性大于88%。科萊恩公司于近期推出最新的丙烷脫氫催化劑Catofin 311，選擇性較上一代催化劑有所提高。過去兩年，全球共有11套新建丙烷脫氫裝置采用Catofin工藝。未來Catofin 工藝將在提高催化劑性能的同時，開發低Cr催化劑來應對重金屬污染問題。
3ThyssenKrupp公司的 Star工藝
Star工藝采用蒸汽稀釋的多室多管反應器，Pt/Sn-鋁酸鋅為催化劑。丙烷單程轉化率為 30%~40%，選擇性為 85%~93% 。
4意大利Snamprogetti和俄羅斯Yarsintz公司的FBD工藝
FBD工藝采用流化床反應器，配備反應-再生系統，應用微球 Cr2O3/Al2O3催化劑，在 580℃~630℃，118~147 kPa 的條件下，丙烷單程轉化率為40%，丙烯選擇性達到 80% 。目前已應用于俄羅斯1套13 萬噸/年異丁烯工業裝置，還應用于5套異丁烷和丙烷脫氫裝置 。
5德國林德（Linde）、BASF和挪威國家石油公司（Statoil）的 PDH 工藝
該工藝采用多管式固定床反應器，Cr2O3/Al2O3催化劑，在溫度為 590℃、壓力大于 0.1 MPa 的條件下，丙烯轉化率大于90%。BASF公司此后又開發了Pt/沸石催化劑，相比第一代Cr系催化劑，反應單程轉化率由32%提高至50%，總轉化率由91%提高至 93% 。但目前未見工業化應用報道。
6中國石油大學的丙烷/丁烷聯合脫氫（ADHO）技術
ADHO 技術采用無毒、無腐蝕性的非貴金屬氧化物催化劑，并配套開發了高效循環流化床反應器。烷烴單程轉化率、烯烴收率和選擇性與FBD技術相當。2016年6月在山東恒源石油化工集團有限公司完成工業化試驗 。
7陶氏公司的流化催化脫氫工藝（FCDh）
2017年美國陶氏化學公司推出的FCDh 技術采用流化床反應器與 Ga/少量 Pt-Al2O3催化劑，在0.13~0.17 MPa 的壓力下，轉化率為 43%~48%時，選擇性達到 92%~96%。與目前領先的固定床 PDH 技術相比，轉化速度更快，不需要氫氣循環，需要的反應設備較小；催化劑的穩定性好，初期催化劑的負荷較低，需要的貴金屬較少；初始投資成本較低。該工藝可以與乙烯裂解裝置進行整合，2019年陶氏公司宣布將其在美國路易斯安納州的蒸汽裂解裝置升級，采用該工藝新增10萬噸/年專產丙烯產能，預計項目將在2021年投產。
8KBR公司的K-PRO工藝
KBR公司在2018 年推出了新型PDH工藝K-PRO，采用同軸式連續反應器非Cr/Pt專有催化劑，并實現催化劑的連續再生。丙烯選擇性為87%~90%，丙烷轉化率達到45%。與固定床或移動床反應器相比，可減少20%~30%的投資 。2020年1月，亞洲1套60萬噸/年PDH 獲得該技術的首次許可。
表2.2019—2022年國內部分丙烷脫氫制丙烯所用工藝統計
目前國內PDH項目使用較多的技術主要還是UOP 和 Lummus工藝，這兩種工藝對比：Lummus對原料指標要求低（理論上丙烷純度達到95%以上即可），每次投料后裝置負荷提升速度較快。但Lummus工藝前期投資較UOP高，Lummus工藝存在大量高溫條件下頻繁開關的閥門故障概率大，長周期運行操作難度提升。UOP工藝物耗和能耗略低，但要求有原料精制工段，反應過程易結焦，高負荷運行容易造成檢修，通常考慮適度犧牲轉化率換取長周期運行。
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