淺議丙烯的化學制取及應用

[內容摘要]隨著市場對聚丙烯等產品需求的增長，丙烯等資源供應逐漸呈現出緊張趨勢。隨之，以丙烯為目的產物的生產技術研究越來越活躍，丙烯生產技術也成為當前煉油和化工重要研究內容。

[關鍵詞]丙烯；化學制取；應用

當今全球經濟快速發展的同時，低碳生活已經掀起了一股浪潮。低碳烯烴之一的丙烯是化學工業中重要的基本有機化工原料。石油存儲量的大幅削減，國際原油價格不斷上漲和丙烯的生產成本逐漸升高，在一定程度上制約了丙烯工業的發展。隨著工業化生產技術的逐漸普及，以天然氣或煤資源生成甲醇再制取丙烯的生產方式備受人們的重視。

一、丙烯制取技術的現狀

目前國內增產丙烯的化學工藝主要集中在三個方面：(1)充分利用煉油及乙烯裂解副產的C4-8等資源，轉化為乙烯、丙烯的低碳烯烴裂解技術、烯烴歧化技術。(2)改進FCC等煉油工藝，挖掘現有裝置潛力，增產丙烯的FCC裝置升級技術。(3)丙烷脫氫工藝是以天然氣、煤等為原料，生產乙烯、丙烯的甲醇制烯烴工藝等。國外由甲醇丙烯的方法主要有兩種：(1)甲醇制烯烴(MTO)技術，即由甲醇首先生產出合成氣，然后將合成氣轉化為乙烯和丙烯混合物的工藝；(2)甲醇制丙烯(MTP)技術，即由甲醇首先生產出二甲醚，然后將二甲醚轉化成丙烯的工藝。

二、丙烯制造新技術應用的經濟前景及可行性

地球上天然氣資源比較豐富，但由于地域性和自然性的限制，天然氣開發和利用的速度比較緩慢。隨著技術的進一步完善，以天然氣為原料的甲醇裝置規模趨于大型化，這將推動甲醇向下游較大消費市場發展與延伸。目前甲醇主要用來生產甲醛、甲基叔丁基醚(MTBE)、醋酸、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等。由于全球市場對于烯烴的需求大大超過甲醇，烯烴生產可成為甲醇新的重要出路。而化學工業需水量較大，以天然氣為原料的生產廢水回收利用成本較低，以煤為原料的生產廢水回收利用成本較高，需要的水資源更多，水資源的可獲得性是項目必須首先考慮的問題。

全球市場，一方面是烯烴需求大大超過甲醇，丙烯需求增長明顯高于乙烯。另一方面是大規模甲醇裝置的高速建設強烈需要尋求產品的出路。在甲醇上游供應擠壓和丙烯下游需求拉動的共同作用下，甲醇制丙烯技術發展前景看好。以天然氣為原料的甲醇制丙烯技術可以從烯烴原料結構上實施調整，拓寬丙烯原料來源，降低由于石油資源緊張、油價上漲帶來的風險。

三、丙烯增產的主要途徑和新進展

1.FCC生產技術。全球FCC裝置生產丙烯的能力約750Mt／a，通過調整原料品種、催化劑、工況和操作條件來增產丙烯的發展潛力非常大，國內外許多公司都在積極開展這方面的研究。運用該項技術，丙烯的產量比傳統FCC高2—4倍，在提高油品質量的同時，為下游提供更多的低碳烯烴，具有良好的市場前景。

2.低碳烯烴裂解制丙烯技術。烯烴裂解工藝，從投資費用、生產成本與綜合收益來看，均是最具吸引力的技術。隨著我國一批大型乙烯裂解裝置的擴建與新建，C4＋烯烴資源越來越豐富，對開發出自主知識產權的烯烴裂解技術，解決C4＋烯烴副產、增產高附加值丙烯需求迫切。

3.烯烴歧化制丙烯生產技術。烯烴歧化技術是多年前開發成功的，是一種通過烯烴碳一碳雙鍵斷裂并重新轉換為烯烴產物的催化反應，目前以乙烯和2-丁烯為原料歧化為丙烯的生產技術研究較為活躍。可應用于石腦油蒸汽裂解裝置增產丙烯，投資增加不多，即可提高石腦油裂解裝置的丙烯／乙烯產量比。但缺點是每生產1t丙烯，要消耗掉0.42t乙烯，因此只有在丙烯價格高于乙烯價格、乙烯產量過剩時才是經濟可行的。

4.丙烷脫氫制丙烯技術。丙烷脫氫是強吸熱過程，可在高溫和相對低壓下獲得合理的丙烯收率。與其它生產技術相比，獲得同等規模的丙烯產量，丙烷脫氫技術的基建投資相對較低，目前的經濟規模約是250kt／a。我國目前尚不具備建設丙烷脫氫廠的條件，對這方面的研究，可作為一定的技術儲備。

5.甲醇制烯烴技術。甲醇生產烯烴(MTO工藝)或以甲醇生產丙烯(MrrP工藝)的技術可作為以石油為原料生產烯烴的替代或補充。與石腦油或乙烷裂解相比，當原油價格高于16美元／bbl或乙烷價格高于3美元／MBtu時，MTO可以提供較低的生產成本和較高的投資回報。

6.烯烴生產技術的新進展。烯烴裂解技術與石腦油蒸汽裂解工藝組合。烯烴裂解裝置(如OCP工藝)的進料可以是石腦油裂解、FCC、焦化、MTO等副產的C4-8烯烴混合物，而且烯烴裂解產生的C4-8蒸汽可以環進裂解爐進一步反應。OCP裝置每生產1t丙烯可聯產0.25t乙烯，當它與石腦油蒸汽裂解裝置一體化建設，能大大降低投資和運行費用，減少C4＋副產，多產30％的丙烯。烯烴裂解工藝與MTO組合。MTO的特點是每生產1t乙烯和丙烯，僅產出0.2tC4+副產品，如果再增加一套OCP裝置轉化較重的烯烴，乙烯與丙烯收率可提高20％，達到85％～90％，丙烯與乙烯產量比增至1.75，C4＋副產品幾乎減少80％。通過優化MTO催化劑和MTO與烯烴裂解工藝的結合，丙烯與乙烯比可達到2.0以上。

隨著全球化學、化工資源的逐漸減少，丙烯制造技術逐步走向國際化，競爭力也將增強，具有較好的工業應用前景和經濟效益。目前的國內外丙烯制取技術要實現快速化、科學化、工業化，還需要加速完善其動力學研究、化學研究、制備及改進、烯烴分離回收技術等方面。在改進丙烯制取技術時，在消化吸收國外先進研究成果的同時，應根據煤資源儲藏豐富的國情，結合自身的實際情況，進一步拓寬視野，利用境外豐富的天然氣資源發展甲醇制丙烯技術。

參考文獻：

[1]朱明慧，國外丙烯生產技術最新進展及技術經濟比較[J]，國際石油經濟，2006

[2]王濱C4、C5烯烴制乙烯丙烯催化技術進展[J]，分子催化，2006

(責任編輯 武之華)