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我国丙烯行业生产工艺简析:石脑裂解和丙烷脱氢将成丙烯产能释放两大来源

       丙烯是最重要的石油化工产品之一,拥有多元化的生产工艺。目前,丙烯的生产制备主要有四种工艺,分别是原油催化裂化、石脑油蒸汽裂解、原煤制甲醇后MTO或者直接CTO、丙烷脱氢,2020年这四种工艺占比分别为 28%、29%、24%和 19%。其中,随着炼化一体化恒力石化和浙江石化产能的逐步释放,蒸汽裂解工艺产能占比显著提升;此外,PDH(含混烷脱氢MDH)产能因天津渤化、浙江华鸿新材料等装置的投产有所提升,且未来随着大量丙烷脱 氢装置释放,其产能占比有较大提升空间。未来丙烯新增产能将主要释放于石脑裂解和丙烷脱氢两种工艺上。

2018-2020年丙烯来源途径
数据来源:观研天下整理

       生产工艺分析

       1、 催化裂解技术

       目前国内炼油厂催化裂化(FCC)装置通过调整原料、催化剂以及操作条件可以达到增加丙烯产量的目的。如采用深度催化裂解,国内最具有代表性的是催化裂解(DCC)工艺技术。DCC是中国石油化工有限公司石油化工科学研究院开发的以重质烃为原料,以丙烯为主要目的产品,以轻芳烃为副产品的化工炼油工艺。该技术突破了常规催化裂化工艺的限制,丙烯收率为FCC的3倍以上。目前全球有6套DCC装置在工业运转中,单系列最大规模为沙特Petro Rabigh公司的460万吨/年装置,国内最大规模为大榭石化3期220万吨/年装置。

       2、 蒸汽裂解技术

       蒸汽裂解目前是生产丙烯与乙烯最重要的工艺,是石油化工的基础。石油烃类在高温(750度以上)和水蒸气发声分子链断裂和脱氢反应以制取丙烯、乙烯等低分子烯烃。蒸汽裂解的反应设备一般为管式加热炉,原料和水蒸气经预热后进入加热炉炉管,高温下发声累计额,通过急冷装置和深冷分离装置获得产品。蒸汽裂解工艺中原料分子质量越大,丙烯收益率越高。

不同石脑油裂解低碳烃收率对比
 
数据来源:观研天下整理

       3、 煤制烯烃技术(CTO)

       CTO工艺主要依托丰富煤炭资源,MTO(甲醇制烯烃)通常是CTO工艺中的一环且位于煤制甲醇装置下游,也可以直接外购甲醇进行烯烃生产。

       CTO主要工艺流程为:煤-合成气-甲醇-烯烃。由煤生产甲醇的技术称为CTM(Coal to Methanol),而由甲醇生产制烯烃的技术统称为MTO(Methanol to Olefins),当其产物仅为丙烯时则称为MTP(Methanol to Propylene)。MTO与MTP装置主要集中在东部沿海地区,装置开工受下游产品配置影响较大,我国主要MTO装置有久泰、神华宁煤、延长中煤榆林、宝丰能源、蒲城清洁能源、青海盐湖、中天合创、神华新疆、延安能化南京诚志、兴兴新能源、宁波富德、斯尔邦石化、阳煤恒通等。

       4、 PDH技术

       PDH是将丙烷经过催化反应脱氢制丙烯,同时副产氢气,该发宁是可逆的强吸热过程,刻在高温和相对低压时获得合理的丙烯收率。我国PDH装置主要集中在东部沿海地区,下游配套比较丰富。我国PDH装置主要有巨正源,浙江石化,福基石化,后及时化,东华能源张家港,卫星石化等。

       丙烷脱氢,可以在高温和相对低压的条件下获得显著较高丙烯收率,工艺路径短,固定资产投资成本低,技术经过20余年的发展目前已经炉火纯青,目前全球范围主要有八种工艺,催化剂多选用Pt或者Cr系金属催化剂,反应产生的氢气,可用于燃料,从而尽可能提升副产品利用率。

PDH 工艺对比

公司

工艺

操作单元

操作条件

反应单程转化率

丙烯选择性

催化剂

UOP

Oleflex

径向流移动床反应器

600-700℃,0.1MPa+

35-40%

84-89%

DeH-26

ABBLummus

Catofin

绝热固定床反应器

540-640℃,0.05MPa+

45-50%

88%+

Cr2O3/Al2O3

ThyssenKrupp

Star

多室多管反应器

蒸汽稀释

30-40%

85-93%

Pt/Sn-铝酸

SnamprogettiYarsintz

FBD

流化床反应器

580-630℃,118-147kPa

0.4

0.8

Cr2O3/Al2O3

LindeBASFStatoil

PDH

多管式固定床反应器

590℃,0.1MPa+

0.5

0.93

Pt/沸石

中国石油大学

丙烷/丁烷联合脱氢(ADHO)技术

高效循环流化床反应器

580-630℃,118-147kPa

0.4

0.8

非贵金属氧化物催化剂

陶氏

FCDh

流化床反应器

0.13-0.17MPa

43-48%

92-96%

Ga/少量PtAl2O3催化剂

KBR

K-PRO

同轴式连续反应器

/

0.45

87-90%

Cr/Pt专有催化剂

资料来源:观研天下整理

       八种工艺中应用最为广泛的是 UOP 的 Oleflex 和 ABB Lummus 的 Catofin,自我国第一套 PDH,60 万吨天津渤化投产至今,我国 PDH 装置基本采用这两种工艺。

我国 PDH 装置明细

装置

产能

工艺技术

投产

备注

天津渤化

60

Catofin

2013

 

卫星石化

45

Oleflex

2014

 

海越股份

60

Catofin

2014

 

三圆石化

45

Oleflex

2014

 

京博石化

13

Oleflex

2015

MDH

扬子江石化

60

Oleflex

2015

 

烟台万华

75

Oleflex

2015

 

神驰化工

20

Oleflex

2015

MDH

海伟集团

50

Catofin

2016

 

齐翔腾达

10

Catofin

2016

MDH

福基石化

66

Oleflex

2016

MDH

东明石化

9.5

Oleflex

2017

MDH

卫星石化二期

45

Oleflex

2019

 

大连恒力

50

Catofin

2019

MDH

巨正源

60

Catofin

2019

 

资料来源:观研天下整理

       丙烯工艺经济性对比

       目前 MTO 利润整体弱于其他工艺供给侧改革来,随着煤炭行业产能的清退,供给环比缩量,煤化工原料煤价格中枢下跌幅度有限,煤制利润近年出现下移;反观油头工艺,随着页岩油革命后,美国原油产量的急剧上升,油头成本端重心大幅下移,叠加2020年新冠影响,原油更是创造新低,油头成本降低,油制路线不再成为边际成本,2020年利润首度超过CTO;步入2021年随着联合减产的持续进行以及煤价持续回落,CTO利润再度实现反超。此外,由于丙烯油制定价更为主导,丙烯价格和原油正向联动较大,当原油价格上涨时,煤制烯烃利润走扩,当原油下跌时,煤制烯烃利润走缩。据本数据模型测算,考虑到加工费用,CTO在油价30美元/桶以上时可实现盈利;在油价达到45美元/桶时,其利润基本和油制持平;在油价超过72美元/桶时,每生产一吨丙烯,煤制利润将会超出油制2000元。

       丙烯各工艺利润(单位:元/吨)
 
资料来源:公开资料(TC)


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        《2021年中国丙烯行业分析报告-行业调研与未来动向研究

        行业分析报告是决策者了解行业信息、掌握行业现状、判断行业趋势的重要参考依据。随着国内外经济形势调整,未来我国各行业的发展都将进入新阶段,决策和判断也需要更加谨慎。在信息时代中谁掌握更多的行业信息,谁将在未来竞争和发展中处于更有利的位置。

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