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选用丙烯生产工艺的评估因素
发布时间: 2006-04-30 10:14:00   作者:吕雅娟   来源:本站原创   浏览次数:

随着全球丙烯需求的快速增长,人们开发了多种增产丙烯的工艺路线。目前已工业化的丙烯生产工艺包括蒸汽裂解、流化催化裂化(FCC)、丙烷脱氢、天然气或甲醇制烯烃(MTO)以及烯烃转化等。
    当生产商在选择丙烯生产工艺时,通常需要考虑许多因素,例如工艺的经济性就是重要的因素之一。对于一个特定的项目,在具体情况下,上述工艺中一般只有某一种工艺的经济性最具吸引力。因此有必要了解项目的关键因素,从而选择最合适的生产工艺。这些关键因素包括原料的可获得性、成本与灵活性、丙烯收率与副产物处理、丙烯产能、投资成本、与现有生产装置匹配性以及炼化一体化生产或天然气/石化装置一体化生产等。
    1. 原料情况
    在丙烯生产成本中原料成本所占比例最大。如果能够有效利用供应稳定的低价原料,则可增强丙烯装置的竞争力。丙烯起始原料为原油或天然气。原油在国际上广泛交易,因此原油及其衍生物之间几乎不存在地域差价。以原油衍生物(如石脑油)为原料的丙烯生产工艺的竞争能力取决于长期原油价格与天然气价格的长期发展趋势。
    天然气的运输费用远高于液态烃,存在地域价差。丙烷与丁烷(LPG)运输费用适中,因此价差低于甲烷与乙烷。世界上有一些地区天然气丰富,但当地消费量很少。在这些地区天然气搁置未用,若将其运输出去,则需巨额投资,成本较高。因此尽管天然气的市场价格较高,但是如果在原产地利用时天然气净倒算值(net-back value)低于1美元/MMBtu,就为低成本天然气利用(包括甲醇生产与MTO相结合生产丙烯)提供了商机。
    2. 丙烯收率及副产物
    每种丙烯工艺的产物分布不相同。比较轻质烯烃(乙烯与丙烯)的产出情况可看出各工艺的差异。
    石脑油裂解:该工艺每生产t轻质烯烃(其中含0.67t乙烯与0.33t丙烯),同时生成0.7t C4+烃副产物。C4+烃必须销出以增加收益。尽管该工艺丙烯选择性并不高,但仍是丙烯的主要来源。并且该工艺还是评价其它丙烯生产工艺竞争性的主要参照标准。
    FCC与PetroFCC技术:传统FCC装置每生产1t轻质烯烃(主要是丙烯)时副产18t C4+烃产物,而PetroFCC技术每生产1t轻质烯烃仅副产2.4t C4+烃产物,增加了高附加值产物。除丙烯、乙烯、BTX收率高外,PetroFCC技术还生成大量C4与C5烯烃,可送至ATOFINA/UOP烯烃裂解装置增产乙烯和丙烯,从而使每生产1t轻质烯烃联产的C4+烃产物降至1.3t。
    丙烷脱氢:该工艺专门生产丙烯,生成的少量燃料气在Oleflex联合装置中用作补充燃料,无需销售副产物。由于该工艺原料与产品单一,因此很具有吸引力,尤其是当丙烯衍生物生产商希望与低成本丙烯生产工艺一体化运作时。
    烯烃裂解:该工艺每生产t轻质烯烃,其中含0.2t乙烯与0.8t丙烯,由于非烯烃不参与反应,因此C4+烃副产物主要取决于原料组成。当该工艺与乙烯蒸汽裂解装置一体化生产时,C4+烃副产物可循环至蒸汽裂解炉增产轻质烯烃,从而增加轻质烯烃收率。
    MTO:该工艺轻质烯烃选择性很高,每生产1t轻质烯烃仅副产0.2t C4+烃产物。MTO工艺的独特性在于可灵活调节丙烯与乙烯生成比例,可以根据市场需求价格调整丙烯与乙烯比例,使装置收益最大化。
    当需要避免销售C4+烃产物时,可将ATOFINA/UOP烯烃裂解工艺与UOP/HYDRO MTO工艺结合在一起,增产轻质烯烃,并有效避免C4+烃产物生成。这时生成的少量C4+烃用作MTO的补充燃料。
    3. 丙烯生产能力
    上述各丙烯工艺所适合的生产规模不尽相同,因此在选择生产工艺时应考虑所需的丙烯生产能力。有的工艺适合于改造现有装置以增加产能或改善产品组成,有的工艺适于将新装置与现有装置结合在一起,还有的工艺适合于新建装置。当增产少量丙烯时,通常最好是对现有装置进行改造,且只需小额投资。扩能改造可选择在炼厂增加丙烯回收单元(PRU)、改进FCC装置、将FCC装置改为高苛刻度FCC(HSFCC)装置或PetroFCC装置以及在蒸汽裂解装置中增加裂解炉。
    当无法对现有装置进行改造以获得所需丙烯生产能力或采用不同生产原料以及希望生成不同产物组成时,例如希望提高丙烯/乙烯比率并降低C4+烃产量时,最好的选择是将新装置与现有装置结合在一起,例如在现有乙烯装置上增加烯烃转化装置或MTO装置。这些项目所需投资高于简单改造所需投资,但低于完全新建装置。一般来说这些项目的丙烯生产能力至少增加10万t/a才使投资有利可图。与装置改造一样,新老装置相结合的方法也有局限性。当丙烯产能需要增加30万t/a以上时,最好选择新建装置。新建装置可采用石脑油裂解、HSFCC、PetroFCC、丙烷脱氢、MTO以及烯烃转化等技术。
    4. 投资成本
    丙烯项目投资成本高低不等。当进行小规模投资或增加PRU及烯烃转化单元时,投资成本约为5000万美元;当新建世界规模石脑油裂解装置或天然气制烯烃(合成气/甲醇装置加上MTO装置)时,投资成本约为10亿美元。丙烯项目一般与下游衍生物项目结合在一起,因此总投资成本可能更高。在这种情况下要考虑项目的融资问题。大型项目可能需要组建合资企业,因此要站在公司整体战略高度考虑项目的复杂性。

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