近日，由洛阳工程公司(LPEC&GPEC)和石材科学技术研究所联合开发的60万吨/年丙烷脱氢制丙烯移动床工艺包通过了集团公司组织的评审。审查意见认为，该工艺采用的PST-100催化剂综合性能国际领先，该工艺包具有自主知识产权，工艺先进，设计合理，建议加快工业应用。
PDH是增产丙烯的重要工艺，其丙烯产率逐年提高。目前已经达到国内总产能的20%以上。随着炼油向化工的转型，PDH技术已成为化工厂的主要替代技术之一。然而，目前这项技术主要掌握在国外专利商手中，严重制约了我国石化产业的发展。
2018年，石科院研发的PST-100移动床PDH催化剂在国内首次实现全规模商业应用，综合性能优异。随后，石科院和洛阳工程公司开始了丙烷脱氢工艺包的开发设计。
2020年底，通过洛阳工程公司和石材科学技术研究所的联合研究，编制了第一版工艺包，并通过了中石化工艺包初审。
2021年上半年，洛阳工程公司与石科院对工艺包进行优化，进一步降低了物耗和能耗水平，整体技术水平可与国外成熟工艺同台竞技。
中石化60万吨/年PDH工艺包的开发成功，标志着中国在丙烷脱氢制丙烯领域实现了自主化。
未来10年将增加“井喷”等PDH
自2013年10月天津渤化60万吨/年PHD装置开工以来，中国正式进入“PDH时代”，正式打开了依靠PHD生产丙烯模式的大门。短短几年，衍生出了很多PDH植物。据不完全统计，目前我国已投运的PDH装置总规模约为931万吨/年。按满负荷运行计算，每年可处理丙烷1098万吨以上。未来10年，中国在建、拟建和规划的PDH装置将超过3500万吨/年。如果这些PDH装置全部投产，总产能将超过4400万吨/年。
也就是说，未来10年，我国新增PDH装置规模将在目前规模的基础上增长4.8倍，即未来10年增速将达到19%，这样的“井喷”速度将使行业竞争环境更加恶劣。
另外，PDH机组技术来源有限，生产工艺差异不大，原材料来源固定单一，整体成本差异不大。
据统计，未来PDH项目将超过30个，产能超过3000万吨，包括建设、设计、前期工作准备等阶段。
表1。拟建新PDH项目的不完全统计
市场上八种原始PDH工艺的比较
依托丙烯消费缺口大、下游产业链产品丰富的优势，丙烯产能迅速扩张，PDH工艺由于是专门生产丙烯的工艺，成本和利润相对较好，所以迅速崛起。随着全球烯烃生产工艺的多样化，传统工艺路线供应放缓，PDH成为丙烯的主要扩张方向。目前，有八种常用的PDH工艺:
1霍尼韦尔UOP公司Oleflex流程
Oleflex工艺采用径向流移动床反应器。在600℃~700℃和大于0.1 MPa的操作条件下，丙烷单程转化率达到35%~40%，丙烯选择性为84%~89%，并可实现在线更换催化剂。其最新的DeH-26催化剂不仅提高了水力性能，还将催化剂寿命延长至4年。Oleflex工艺自1990年开始商业化。目前，全球有60多种设备采用了C3 Oleflex技术。近年来，Oleflex工艺的改进主要集中在提高催化剂性能上。同时，通过对装置的不断改进，缩短了启动时间，延长了装置的运行周期，进一步降低了运行消耗，提高了投资回报率。
ABB Lummus公司 2 Catofin工艺
Catofin工艺采用绝热固定床反应器，专利Cr2O3 /Al2O3催化剂由Colijn公司提供。在540~640℃和大于0.05 MPa的条件下，丙烷单程转化率为45%~50%，选择性大于88%。Colijn最近推出了最新的丙烷脱氢催化剂Catofin 311，其选择性比上一代催化剂更高。在过去的两年中，全世界共有11个新的丙烷脱氢装置采用了Catofin工艺。今后，Catofin工艺不仅要提高催化剂的性能，而且要开发低Cr催化剂，解决重金属污染问题。
蒂森克虏伯公司的三星级流程
Star工艺采用蒸汽稀释多室多管反应器，以Pt/Sn-铝酸锌为催化剂。丙烷的单程转化率为30%~40%，选择性为85%~93%。
4意大利Snamprogetti和俄国Yarsintz的FBD进程
FBD工艺采用流化床反应器，配有反应-再生系统，使用微球Cr2O3/Al2O3催化剂。在580℃~630℃、118~147 kPa条件下，丙烷单程转化率为40%，丙烯选择性为80%。目前已应用于俄罗斯1套13万吨/年异丁烯工业装置，也应用于5套异丁烷和丙烷脱氢装置。
德国林德、巴斯夫和挪威国家石油公司的5 PDH工艺
在该方法中，使用多管固定床反应器和Cr2O3/Al2O3催化剂。在温度为590℃，压力大于0.1 MPa的条件下，丙烯转化率大于90%。此后，BASF公司开发了Pt/沸石催化剂。与第一代Cr催化剂相比，反应的单程转化率由32%提高到50%，总转化率由91%提高到93%。但目前还没有工业应用的报道。
中国石油大学6丙烷/丁烷联合脱氢(ADHO)技术
ADHO技术采用无毒、无腐蚀性的非贵金属氧化物催化剂，开发出高效循环流化床反应器。烷烃单程转化率、烯烃收率和选择性与FBD技术相当。2016年6月，在山东恒源石化集团有限公司完成工业试验..
7陶氏流化催化脱氢工艺(FCDh)
2017年美国陶氏化学公司引进的FCDh技术采用流化床反应器和Ga/少量Pt-Al2O3催化剂。在0.13~0.17 MPa压力下，转化率为43%~48%，选择性达到92%~96%。与目前领先的固定床PDH技术相比，转化速度更快，不需要氢气循环，所需反应设备更小。催化剂稳定性好，催化剂初始负载量低，需要的贵金属少；初始投资成本低。该工艺可与乙烯裂解装置整合。2019年，陶氏公司宣布将升级其位于美国路易斯安那州的蒸汽裂解装置。采用该工艺后，丙烯产能将增加10万吨/年。预计该项目将于2021年投产。
8 KBr公司的K-PRO流程
2018年，KBR推出PDH新工艺K-PRO，在同轴连续反应器中使用非Cr/Pt专有催化剂，实现催化剂连续再生。丙烯的选择性为87%~90%，丙烷的转化率达到45%。与固定床反应器或移动床反应器相比，投资可降低20%~30%。2020年1月，亚洲一套60万吨/年PDH首次获得许可。
表2.2019—2022丙烷部分脱氢制丙烯国内工艺统计
目前，UOP和Lummus工艺是国内PDH项目中应用最广泛的技术。与这两种工艺相比，Lummus对原料要求较低(理论上丙烷纯度可达95%以上)，每次投料后装置负荷迅速增加。但Lummus工艺的初期投资比UOP高。Lummus工艺具有大量在高温下频繁打开和关闭的阀门，这使得其难以长时间运行。UOP工艺的物耗和能耗略低，但需要一个原料精制工段，反应过程容易结焦，高负荷运行容易造成维修，通常考虑为长周期运行适度牺牲转化率。
随着石科院工艺包的产业化推广，PDH工艺有可能在市场竞争中再次成为强者！[/s2/]
来源:中国石化石材科技研究院、化工平头哥、石化边缘技术咨询等。
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