中国丙烯供需缺口迎来投资新风口，数十个丙烷脱氢项目拟在建

丙烷脱氢产业目前已成为中国化工领域一个非常重要的新兴产业,主要原因是丙烷脱氢的产品——丙烯是重要的石油化工中间体,广泛应用于聚丙烯、丁醇、辛醇、丙烯腈、丙烯酸等有机原料的生产之中。近年来,聚丙烯、丁辛醇等下游衍生物需求的快速增长,丙烯供应缺口的日益增大,成为新增丙烯产能的主要推动力。

丙烯市场现状

1.丙烯供需缺口不断扩大,丙烯生产技术由传统转为定向

丙烯的传统来源是蒸汽裂化和炼厂流化催化裂化(FCC)装置生产的副产品。自2014年以来,市场对丙烯的需求与传统来源丙烯产能之间的差距越来越大,并呈扩大化态势。定向丙烯技术被采用以填补这一巨大的供需缺口。

2.越来越多的丙烯生产项目投产,前景广阔

目前为止,丙烷脱氢的丙烯产量填补了中国丙烯供应缺口的34%。到2027年,这一比例预计将扩大增长到42%。

3.丙烯供应缺口已成为投资新风口

近年来,丙烯主要衍生物聚丙烯、环氧丙烷及丁/辛醇等的产能和产量持续增长,对于丙烯的需求量不断增加,聚丙烯占丙烯总消费量70% 以上。随着下游汽车、电子、包装、家居等行业的快速发展,聚丙烯需求增长将继续引领丙烯消费量的增速,聚丙烯消费占比也将进一步增加。

在其他消费领域中,环氧丙烷占7. 1%,丁/辛醇占 6. 3%,丙烯腈占 6. 2%,丙烯酸占 3. 8%,异丙苯占 3. 7%,其他占 2%。其中环氧丙烷受高铁、风力发电以及其他基建项目的拉动,消费增长呈现加速趋势,未来也将成为促进丙烯消费增长的主要动力。(数据来自石油化工与经济《国内外丙烯生产技术进展与市场分析》)

丙烯市场的快速增长正在吸引更多投资者的目光,成为投资市场的香饽饽。

丙烯生产技术发展进程

1.传统阶段

丙烯的传统来源是通过蒸汽裂化和炼厂流化催化裂化(FCC)装置生产得到副产品。近年来受到终端需求快速增长的驱动,丙烯生产技术由传统转为定向。

2.定向阶段

常用的定向丙烯技术有:丙烷脱氢(PHD)、甲醇制烯烃(MTO)、甲醇制烯烃+烯烃裂解(MTO+OC)、甲醇制丙烯(MTP)等。

其中,丙烷脱氢的丙烯收率最高,可达85%,而其他工艺技术的收率在16%至65%之间。这使得丙烷脱氢成为一项被广泛使用的丙烯定向生产技术。

3.定向优化阶段

显而易见,丙烷脱氢在丙烯生产技术市场占据了绝对的优势,并已实现工业化。但为了解决反应温度高、能耗大、催化剂再生等问题,各大企业也在积极优化丙烷脱氢工艺。

2019年7月2日,“霍尼韦尔UOP丙烷脱氢前沿技术展望报告发布会”在北京丽都花园举行。霍尼韦尔UOP高层领导、中国石油和化学工业联合会副会长傅向升以及霍尼韦尔重要客户均出席了本次发布会。本次发布会从技术本身、市场运行、未来行业发展趋势等方面对丙烷脱氢(PDH)技术进行了深层次的解读;详细介绍了霍尼韦尔UOP Oleflex工艺的技术领先性和环保优势,并发布了《霍尼韦尔UOP丙烷脱氢前沿技术展望报告》(下称报告)。

据了解,自2011年以来,霍尼韦尔UOP的Oleflex技术已占据全球丙烷项目的70%。

Oleflex工艺到底有什么不一样

1. Oleflex工艺介绍

《报告》显示,在Oleflex反应部分中,丙烷被转化为丙烯和氢气。其突出特点包括稳定的运行和占地面积少,以上特点主要来自于四套加热装置和四个径向反应器组成的独立反应器设计,以及独立的催化剂再生设计。高产率、高活性的铂基催化剂在反应器内经过缓慢循环后进入连续催化剂再生(CCR)部分,随后利用霍尼韦尔UOP久经验证的CCR技术实现稳定的催化剂再生。

完整的Oleflex装置由分馏部分和反应部分组成。分馏部分包括脱丙烷塔、脱乙烷塔、丙烷-丙烯分离器以及小型选择性加氢反应器。其中,脱丙烷塔对进入反应部分的丙烷进料进行纯化;脱乙烷塔除去反应部分产品流中的较轻组分;小型选择性加氢反应器能够从丙烷中除去烯烃,并与脱丙烷塔相连以实现再回收。

2.Oleflex工艺的四大优势

①更小的环境影响

Oleflex工艺环保优势包括两个方面,主要得益于其更先进的催化剂和更低的工艺排放。

与其它丙烷脱氢催化剂相比,Oleflex催化剂的高活性可减少75%的催化剂用量,直接减少环境影响。铂作为一种环保金属,废弃时无需特殊处理,并且金属铂可以回收再利用。

凭借独特设计,Oleflex工艺可大幅减少VOCs排放,显著降低的焦炭生成量可减少再生期间生成的燃烧气体,氮氧化物(NOx)排放可降低5倍、硫氧化物(SOx)排放可降低90倍、氨(NH3)排放可降低5倍,温室气体(如CO2)排放可降低7倍,挥发性有机化合物(VOCs)排放可降低8倍,并且大幅减少了水和固体排放量。

②更低的运营成本和资本投资

Oleflex工艺中,催化剂稳定性高,降低丙烷原料消耗量。

更加节能的设计,对燃料及电力的需求降低。对于一套60万吨/年的丙烷脱氢装置来说,每年节省生产成本4200万元人民币。

Oleflex工艺采用独立的催化剂再生系统,无需大型隔离阀、鼓风机、选择性氧化还原系统(SCR)或废水汽提等一系列昂贵的设备,从而减少了资本投入。

反应器采用是立式设计,占地面积小,仅需要其他丙烷脱氢装置的2/3。

UOP Oleflex丙烷脱氢技术的这些优势可以帮助节省超过20%的投资成本。

③更好的规模经济性

如果有扩能需求,和其他技术相比,Oleflex工艺技术不需要增加反应器数量,只需要扩大反应器尺寸。

④更高的在线率和产率

更高的装置在线率意味着更高的产率以及额外利润,总计金额高达每年7000万至1亿人民币。

《报告》显示,以一套60万吨/年的丙烷脱氢装置为例,这些优势带来的经济效益意味着每年的净生产成本可降低1.35亿元人民币,净现值(NPV)提高5亿人民币,投资回报率(ROI)比其他丙烷脱氢(PDH)技术要高出4%。

3. Oleflex工艺的应用

2018年11月,与江苏斯尔邦石化签订的协议标志着霍尼韦尔在中国授权第36套Oleflex技术。全球采用Oleflex技术生产丙烯的年产量约达780万吨,中国市场占据将近50%。此外未来五年内,全球预计将采用Oleflex技术增加1400万吨丙烯产量。

结语

未来,我国丙烯生产工艺将越来越多元化,PDH新装置的陆续投产将推动我国丙烯自给率持续提高。

随着丙烯下游市场需求的进一步增长,一方面需要切实加强原料保障和成本控制,提高生产装置的开工率和盈利性;另一方面要注重上下游一体化以及下游产品的差别化和高附加值化发展,以大幅提高企业的竞争力。

丙烯常温下为无色、稍带有甜味的气体。分子量42.08,液态密度0.5139g/cm3(20/4℃),气体密度1.905(0℃,101325Pa.abs)冰点-185.3℃,沸点-47.4℃。它稍有麻醉性,在815℃、101.325kpa下全部分解。易燃,爆炸极限为2%～11%。不溶于水,溶于有机溶剂,是一种属低毒类物质。丙烯是三大合成材料的基本原料,主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、异丙醇、丙酮和环氧丙烷等。

2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,丙烯在3类致癌物清单中。

丙烯除了在烯键上起反应外,还可在甲基上起反应 。丙烯在酸性催化剂存在下聚合,生成二聚体、三聚体和四聚体的混合物,可用作高辛烷值燃料。在齐格勒催化剂存在下丙烯聚合生成聚丙烯。丙烯与乙烯共聚生成乙丙橡胶。丙烯与硫酸起加成反应,生成异丙基硫酸,后者水解生成异丙醇:丙烯与氯和水起加成反应,生成1-氯-2-丙醇,后者与碱反应生成环氧丙烷,加水生成丙二醇:丙烯在酸性催化剂存在下与苯反应,生成异丙苯,它是合成苯酚和丙酮的原料。丙烯在催化剂存在下与氨和空气中的氧起氨氧化反应,生成丙烯腈,它是合成塑料、橡胶、纤维等高聚物的原料。丙烯在高温下氯化,生成烯丙基氯CH2=CHCH2Cl,它是合成甘油的原料。