丙烯行業(yè)技術(shù)特點(diǎn)

　　丙烯是一種重要的基本石油化工原料，供需量?jī)H次于乙烯。近幾年，丙烯的需求量大大增加，以致丙烯生產(chǎn)能力無(wú)法維持供需平衡，尋求高效合理的丙烯生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)一步提高丙烯的生產(chǎn)能力，已成為我國(guó)乃至全球石化企業(yè)的重中之重。下面對(duì)丙烯行業(yè)技術(shù)特點(diǎn)分析：

　　丙烯化學(xué)特性

　　丙烯（propylene，CH2=CH-CH3）常溫下為無(wú)色、稍帶有甜味的氣體。分子量42.08，液態(tài)密度0.5139g/cm3（20/4℃），氣體密度1.905（0℃，101325Pa.abs）冰點(diǎn)-185.3℃，沸點(diǎn)-47.4℃。它稍有麻醉性，在815℃、101.325kpa下全部分解。易燃，爆炸極限為2%～11%。不溶于水，溶于有機(jī)溶劑，是一種屬低毒類(lèi)物質(zhì)。丙烯是三大合成材料的基本原料，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、異丙醇、丙酮和環(huán)氧丙烷等。

　　丙烯除了在烯鍵上起反應(yīng)外，還可在甲基上起反應(yīng) 。丙烯在酸性催化劑存在下聚合，生成二聚體、三聚體和四聚體的混合物，可用作高辛烷值燃料。在齊格勒催化劑存在下丙烯聚合生成聚丙烯。丙烯與乙烯共聚生成乙丙橡膠。丙烯與硫酸起加成反應(yīng)，生成異丙基硫酸，后者水解生成異丙醇：丙烯與氯和水起加成反應(yīng)，生成1-氯-2-丙醇，后者與堿反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷，加水生成丙二醇：丙烯在酸性催化劑存在下與苯反應(yīng)，生成異丙苯，它是合成苯酚和丙酮的原料。丙烯在催化劑存在下與氨和空氣中的氧起氨氧化反應(yīng)，生成丙烯腈，它是合成塑料、橡膠、纖維等高聚物的原料。丙烯在高溫下氯化，生成烯丙基氯CH2=CHCH2Cl，它是合成甘油的原料。

　　丙烯主要用途

　　丙烯用于制丙烯腈、環(huán)氧丙烷、丙酮等。用以生產(chǎn)多種重要有機(jī)化工原料、生成合成樹(shù)脂、合成橡膠及多種精細(xì)化學(xué)品等。

　　用丙烯顏料繪制的畫(huà)。丙烯顏料是用一種化學(xué)合成膠乳劑（含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸，以及增稠劑、填充劑等）與顏色微粒混合而成的新型繪畫(huà)顏料。丙烯顏料出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，試驗(yàn)證明，它有很多優(yōu)于其他顏料的特征：干燥后為柔韌薄膜，堅(jiān)固耐磨，耐水，抗腐蝕，抗自然老化，不褪色，不變質(zhì)脫落，畫(huà)面不反光，畫(huà)好后易于沖洗，適合于作架上畫(huà)、室內(nèi)外壁畫(huà)等。它可以一層層反復(fù)堆砌，畫(huà)出厚重的感覺(jué)；也可加入粉料及適量的水，用類(lèi)似水粉的畫(huà)法覆蓋重疊，畫(huà)面層次豐富而明朗；如在顏料中加入大量的水分可以出水彩、工筆畫(huà)的效果，一層層烘染，推暈，透疊，效果純凈透明。由于丙烯顏料的主要調(diào)劑含水量很大，因此在容易吸水的粗糙底面上作畫(huà)更為適宜，如紙板、棉布、木板、纖維板、水泥墻面、麻毛質(zhì)地的金屬面、石壁等。作丙烯畫(huà)可以用一般的油畫(huà)筆、畫(huà)刀、中國(guó)畫(huà)筆、水彩畫(huà)筆、板刷、海綿、絲瓜絡(luò)等。調(diào)色盤(pán)和筆洗多用不吸水的陶瓷、玻璃、琺瑯質(zhì)地的容器，以防清洗不凈。丙烯顏料在水分揮發(fā)后即干透，因此作畫(huà)時(shí)對(duì)程序要心中有數(shù)，以使筆觸銜接自然，達(dá)到預(yù)想效果。

　　丙烯用量最大的是生產(chǎn)聚丙烯，另外丙烯可制丙烯腈、異丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂類(lèi)以及制環(huán)氧丙烷和丙二醇、環(huán)氧氯丙烷和合成甘油等。

　　丙烯生產(chǎn)工藝

　　相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)世界丙烯需求增長(zhǎng)率一直高于乙烯，為了滿(mǎn)足快速增長(zhǎng)的丙烯需求， 國(guó)內(nèi)外一方面通過(guò)對(duì)烴類(lèi)蒸汽裂解和催化裂化兩大傳統(tǒng)的丙烯來(lái)源進(jìn)行催化劑、工藝條件和裝置結(jié)構(gòu)的改進(jìn)， 大幅增產(chǎn)丙烯; 另一方面不斷研究開(kāi)發(fā)新的增產(chǎn)丙烯技術(shù)， 以擴(kuò)大丙烯新的原料來(lái)源。按2008年的數(shù)據(jù)，世界丙烯生產(chǎn)約68%來(lái)自以石腦油裂解為主的蒸汽裂解工藝，30%多來(lái)自于煉油廠FCC 裝置的副產(chǎn)丙烯。其余1% ～ 2%來(lái)自丙烷脫氫等其它工藝。

　　目前，丙烯生產(chǎn)技術(shù)主要有五類(lèi)，分別是：蒸汽裂解技術(shù)；催化裂解技術(shù)；烯烴歧化制丙烯；丙烷脫氫技術(shù)；甲醇制烯烴技術(shù)。

　?。?）蒸汽裂解技術(shù)：石油烴類(lèi)在高溫（ 750℃以上） 和水蒸氣發(fā)生分子鏈斷裂和脫氫反應(yīng)，并伴隨少量其它反應(yīng)，以制取丙烯等低分子烯烴。蒸汽裂解的反應(yīng)設(shè)備一般為管式加熱爐： 原料和水蒸氣經(jīng)預(yù)熱后入加熱爐爐管，高溫下發(fā)生裂解，通過(guò)急冷裝置和深冷分離裝置，獲得產(chǎn)品。蒸汽裂解是丙烯等低分子烯烴的主要生產(chǎn)方法，是石油化工的基礎(chǔ)。蒸汽裂解技術(shù)的目的是生產(chǎn)乙烯，丙烯作為乙烯生產(chǎn)的副產(chǎn)品。原料相對(duì)分子質(zhì)量越大， 丙烯收率越高。以石腦油為原料生產(chǎn)乙烯， 每產(chǎn)1噸乙烯副產(chǎn)0.5噸丙烯，而以乙烷為原料生產(chǎn)乙烯， 每產(chǎn)1噸乙烯僅副產(chǎn)0.019噸丙烯。

　　（2）催化裂化（FCC）技術(shù)：煉廠丙烯主要來(lái)自催化裂化（ FCC）、減粘/熱裂化和焦化等三類(lèi)裝置， 其中FCC丙烯約占煉廠丙烯的97%，是丙烯的第二大來(lái)源。重質(zhì)油在熱和催化劑存在的情況下發(fā)生裂化反應(yīng)，得到裂化氣等產(chǎn)物。裂化氣中含有大量的C3。在催化裂化的過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整工藝條件，原料等增產(chǎn)丙烯。FCC 增產(chǎn)丙烯技術(shù)按照開(kāi)發(fā)思路的不同，分為兩類(lèi)：第一類(lèi)是為增產(chǎn)丙烯而開(kāi)發(fā)，裂解溫度在550～580℃，例如DCC工藝（ 中石化石科院及其全球技術(shù)代理商Stone ＆ Webster）；第二類(lèi)是為煉化一體化而設(shè)計(jì)，該類(lèi)工藝以生產(chǎn)乙烯/丙烯為目的，操作溫度620℃，原料為VGO（減壓柴油）類(lèi)，例如CPP工藝（ 中石化石科院） 以及PetroFCC工藝（ UOP公司） 。FCC技術(shù)可較大幅度地提高丙烯產(chǎn)量，但存在原料方面制約因素，大多數(shù)增產(chǎn)丙烯技術(shù)都是以少產(chǎn)汽油和中間餾分油為代價(jià)， 這可能與增產(chǎn)汽油相矛盾。

　?。?）烯烴轉(zhuǎn)化技術(shù)：烯烴轉(zhuǎn)化制丙烯有兩種方法： 一種是烯烴歧化，另一種是烯烴裂解。烯烴歧化是通過(guò)烯烴雙鍵斷裂并重新轉(zhuǎn)換為新產(chǎn)品的催化反應(yīng)，烯烴歧化生產(chǎn)丙烯技術(shù)目前開(kāi)發(fā)最多的是以乙烯和2-丁烯為原料反應(yīng)生成丙烯，最具代表性的技術(shù)有魯姆斯公司開(kāi)發(fā)的OCT工藝和法國(guó)石油研究院（IFP）開(kāi)發(fā)的Meta-4工藝。烯烴裂解是將煉廠和乙烯蒸汽裂解裝置中聯(lián)產(chǎn)的C4烯烴組分裂解為乙烯和丙烯的催化反應(yīng)。烯烴裂解與烯烴歧化有很多相同處， 都是將低價(jià)值的烯烴轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的丙烯和乙烯， 不同的是烯烴裂解反應(yīng)中C5組分包括異丁烯隨著C4組分一同轉(zhuǎn)化，1-丁烯不發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)， 反應(yīng)過(guò)程中不僅不消耗乙烯而且還生成很多乙烯。目前已開(kāi)發(fā)出的技術(shù)有Arco/KBR的 SUPERFLEXTM工藝、魯奇公司的PROPYLUR工藝、UOP/阿托菲納的OCP工藝、埃克森美孚公司的MOI工藝以及旭化成公司的Omega工藝。

　?。?）丙烷脫氫（PDH）技術(shù)：1990年以來(lái)， 丙烷脫氫制丙烯一直是獲取丙烯資源的重要途徑之一。目前， 國(guó)外已開(kāi)發(fā)成功的丙烷脫氫制丙烯技術(shù)主要有UOP公司的Oleflex工藝、魯姆斯公司的Ca-tofin工藝、林德公司的PDH工藝和伍德公司改進(jìn)的STAR工藝。工業(yè)應(yīng)用最多的是Oleflex工藝和Ca-tofin工藝。丙烷脫氫裝置對(duì)于原料品質(zhì)有較高要求（丙烷純度97%，硫100μL/L 以下），現(xiàn)有國(guó)外裝置都采用濕性油田伴生氣為來(lái)源的高純低硫丙烷為原料，而我國(guó)濕性油田伴生氣資源較匱乏，且國(guó)產(chǎn)液化氣是石油煉制過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，是一種雜質(zhì)含量及硫含量較高的混合氣體，丙烷含量低，無(wú)法滿(mǎn)足原料要求。而國(guó)內(nèi)丙烷脫氫裝置須進(jìn)口以國(guó)外油田伴生氣為來(lái)源的非煉廠高純液化丙烷。近期投產(chǎn)的衛(wèi)星石化和日本Astomos公司、雙日株式會(huì)社以及韓國(guó)液態(tài)丙烷氣公司E1簽訂協(xié)議，在2014年從三家公司各進(jìn)口三批次22000噸丙烷，總計(jì)198000噸。

　?。?）甲醇制烯烴（MTO&MTP）技術(shù)：甲醇制烯烴（Methanol to Olefins，MTO）和甲醇制丙烯（Methanol to Propylene）是兩個(gè)重要的C1化工工藝，是指以煤或天然氣合成的甲醇為原料，借助類(lèi)似催化裂化裝置的流化床反應(yīng)形式，生產(chǎn)低碳烯烴的化工技術(shù)。以煤為原料的工藝通過(guò)煤氣化制合成氣，然后將合成氣凈化，接著將凈化合成氣制成甲醇，甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴，烯烴聚合工藝路線生產(chǎn)聚烯烴。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)可分為煤制甲醇、甲醇制烯烴這兩個(gè)過(guò)程。

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