王剛

潤和科華催化劑（上海）有限公司（上海 200120）

丙烯是石化工業(yè)的基礎(chǔ)原料，也是重要的有機(jī)化工原料。近年來，伴隨著下游聚丙烯、丙烯腈、環(huán)氧丙烷、丁醇、辛醇、異丙醇、丙苯、丙烯酸及酯、環(huán)氧氯丙烷等產(chǎn)品的發(fā)展[1-2]，對丙烯原料的需求量將越來越大。隨著全球能源多元化的發(fā)展，丙烯工藝路線也在不斷革新。從傳統(tǒng)氣分工藝的循序漸進(jìn)，大乙烯的蓬勃發(fā)展，到C3資源的深度利用，直至煤制烯烴的日新月異，以及華麗呈現(xiàn)的丙烷脫氫，丙烯生產(chǎn)工藝多管齊下，供應(yīng)面迅速攀升。

以丙烷為代表的低碳烷烴脫氫制丙烯，可以把價值較低的烷烴轉(zhuǎn)化成高價值的烯烴，在近幾年受到我國石化領(lǐng)域廣泛關(guān)注。

1 丙烯路線發(fā)展趨勢

國內(nèi)生產(chǎn)丙烯的主流技術(shù)仍是傳統(tǒng)石化路線中的催化裂化和蒸汽裂解聯(lián)產(chǎn)，新興工藝中，甲醇制烯烴/甲醇制丙烯（MTO/MTP）、煤制甲醇/煤制丙烯（CTO/CTP）、丙烷脫氫制丙烯等路線發(fā)展迅速[3]。2020年，國內(nèi)丙烯產(chǎn)能中傳統(tǒng)路線（煉廠副產(chǎn)、蒸汽裂解聯(lián)產(chǎn)）占比61.2%，比2015年下降5.4%；煤/甲醇制烯烴路線占比20.5%，比2015年提高1.2%；丙烷脫氫路線占比17.2%，比2015年提高4.4%[4]。

業(yè)界通常認(rèn)為，專門生產(chǎn)丙烯與傳統(tǒng)路線相比是成本較高的方案。然而，丙烯價格的持續(xù)走高和專門生產(chǎn)丙烯的巨大利潤空間，促進(jìn)了對傳統(tǒng)技術(shù)的替代，丙烷脫氫、易位轉(zhuǎn)化、高碳烯烴裂解制丙烯和甲醇制烯烴等成為專產(chǎn)丙烯的優(yōu)先選擇。目前，這些新技術(shù)已發(fā)展到可以與傳統(tǒng)方式競爭的地步[5]。

除蒸汽裂解和催化裂化裝置生產(chǎn)的副產(chǎn)品丙烯外，以上其余幾種丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)及經(jīng)濟(jì)的比較見表1。

表1 丙烯生產(chǎn)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性比較

從表1可以看出，丙烷脫氫生產(chǎn)丙烯的成本僅比烯烴易位轉(zhuǎn)換、高碳烯烴裂解制丙烯工藝的成本高，原料成本是相對最低的。催化裂解（DCC）工藝雖然原料成本低，但裝置原料成本和投資較高。烯烴易位轉(zhuǎn)換制丙烯和煤制丙烯原料成本較高[5]。綜合比較，丙烷脫氫是綜合成本相對較低的一種技術(shù)，將成為未來丙烯擴(kuò)產(chǎn)的主要方向。

2 國內(nèi)丙烷脫氫主要技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及建設(shè)情況

從2013年國內(nèi)第一套丙烷脫氫裝置在天津渤?；ぜ瘓F(tuán)有限責(zé)任公司投產(chǎn)開始，國內(nèi)脫氫行業(yè)經(jīng)過了近10年的高速發(fā)展，對生產(chǎn)過程中的缺陷進(jìn)行多次改進(jìn)，工業(yè)應(yīng)用日趨成熟。目前，丙烷脫氫工業(yè)化應(yīng)用主要技術(shù)為魯姆斯技術(shù)公司（Lummus）的Catofin固定床工藝和美國環(huán)球油品公司（UOP）的Oleflex移動床工藝[6]。從已運(yùn)行的裝置經(jīng)驗(yàn)來看，Oleflex工藝中移動床催化劑所需要的高強(qiáng)度載體降低了該工藝的連續(xù)穩(wěn)定性[7]。國內(nèi)已建成丙烷脫氫裝置和在建丙烷脫氫裝置統(tǒng)計(jì)情況見表2和表3。

由表2和表3可見，在現(xiàn)階段盈利較好的情況下，國內(nèi)丙烷脫氫投資熱度居高不下。截止到2021年年底，國內(nèi)運(yùn)行的固定床丙烷脫氫裝置有9套，總產(chǎn)能540萬t/a；移動床丙烷脫氫裝置有13套，總產(chǎn)能622萬t/a。

表3 國內(nèi)在建丙烷脫氫裝置統(tǒng)計(jì)表

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年我國丙烯表觀消費(fèi)量約4 300萬t。從進(jìn)出口貿(mào)易情況來看，我國丙烯對外依賴度較高，年進(jìn)口量遠(yuǎn)大于出口量。2021年我國丙烯進(jìn)口數(shù)量為249.4萬t，進(jìn)口金額為26.2億美元[8]。

預(yù)計(jì)到2024年底，國內(nèi)將新增固定床丙烷脫氫裝置16套，總運(yùn)行的固定床丙烷脫氫裝置達(dá)到25套，總產(chǎn)能1 590萬t/a；國內(nèi)將新增移動床丙烷脫氫裝置14套，總運(yùn)行的移動床丙烷脫氫裝置達(dá)到27套，總產(chǎn)能1477萬t/a。

鑒于丙烷脫氫在國內(nèi)的蓬勃發(fā)展，2021年“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃把烷烴脫氫列入國家重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目，國內(nèi)涌現(xiàn)出一批有代表性的脫氫技術(shù)，涵蓋了目前的3種主流脫氫技術(shù)：中石化洛陽工程有限公司與中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院聯(lián)合開發(fā)的丙烷脫氫制丙烯移動床工藝、Rezel公司的固定床ReFix-ProTM工藝和流化床PropeNEXTTM工藝、中國石油大學(xué)的丙烷/丁烷聯(lián)合脫氫（ADHO）流化床技術(shù)等。

3 丙烷脫氫效益分析

（1）成本分析

丙烷脫氫的主要成本為原料，約占總生產(chǎn)成本的80%，是項(xiàng)目盈利的主要影響因素。丙烷脫氫的生產(chǎn)成本包含丙烷消耗、催化劑消耗、化學(xué)品消耗、公共工程消耗、固定成本和折舊以及產(chǎn)生的副產(chǎn)品價值。

（2）綜合效益分析

丙烯、丙烷的價格差是影響丙烷脫氫裝置經(jīng)濟(jì)性的決定性因素，最近幾年，丙烯的價格趨于穩(wěn)定，而丙烷的價格變化較大，因此丙烯-丙烷價格差受丙烷原料的影響較大。而生產(chǎn)規(guī)模和公用工程價格變化對丙烷脫氫裝置經(jīng)濟(jì)性影響較弱。從近年價格走勢來看，產(chǎn)品和原料價差較大時，不同規(guī)模的丙烷脫氫裝置均能體現(xiàn)出較好的盈利性。當(dāng)產(chǎn)品和原料價差較小時，產(chǎn)品規(guī)模效益顯現(xiàn)。一般認(rèn)為，規(guī)模大于45萬t/a的丙烷脫氫裝置效益要優(yōu)于較小規(guī)模的丙烷脫氫裝置。

4 影響丙烷脫氫發(fā)展的因素

從以上效益分析可見，影響丙烷脫氫發(fā)展的因素主要為原料丙烷。國內(nèi)丙烷主要以中東和北美的進(jìn)口油田伴生氣的高純度液化丙烷為原料，從2016—2021年進(jìn)口數(shù)據(jù)來看，中國70%～85%的丙烷進(jìn)口來源于中東和北美。2021年前3個季度，丙烷市場整體較為平淡，價格一直穩(wěn)定在4 000～5 000元/t。進(jìn)入2021年冬季后，受歐洲液化氣價格波動的影響，丙烷最高價格近7 000元/t。而進(jìn)入2022年3月，俄烏沖突爆發(fā)后，丙烷價格達(dá)到7 600元/t。受國際局勢影響，丙烷價格不斷提高，丙烷脫氫制丙烯利潤空間降低。2024年后，隨著新建丙烷脫氫項(xiàng)目的投產(chǎn)，丙烷供需缺口加大，原料價格上漲，丙烷脫氫的盈利空間會逐漸減小。屆時國內(nèi)丙烷脫氫產(chǎn)能將超過3 000萬t/a，所以配套建設(shè)下游裝置，解決自產(chǎn)丙烯，增加下游裝置的抗風(fēng)險能力，是保證企業(yè)健康運(yùn)行的有效措施。另外，可以考慮通過技術(shù)改進(jìn)、節(jié)能降耗，來應(yīng)對丙烷價格上漲帶來的利潤降低。

5 結(jié)語

在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速增長的背景下，丙烯需求增長迅速。丙烯技術(shù)的傳統(tǒng)石化路線逐年萎縮，已不能滿足現(xiàn)階段國內(nèi)對丙烯的需求。在原料供應(yīng)充足和原料價格平穩(wěn)的情況下，丙烷脫氫將成為丙烯增產(chǎn)的新方向。隨著國內(nèi)新一輪丙烷脫氫產(chǎn)能增長，對原料丙烷的需求將增大，丙烷進(jìn)口量將持續(xù)增長，丙烷與丙烯的差價由市場決定，會成為丙烷脫氫經(jīng)濟(jì)性的重要影響因素。原料價格成為市場因素，可以通過優(yōu)化技術(shù)路線，節(jié)能降耗，降低丙烷脫氫裝置的運(yùn)行成本，不斷提高企業(yè)盈利能力，促進(jìn)丙烷脫氫行業(yè)的健康發(fā)展。