化工工藝丙烯丙烯是化工行業(yè)重要基礎(chǔ)原料目錄丙烯概述化學(xué)性質(zhì)、重要性及應(yīng)用生產(chǎn)工藝傳統(tǒng)工藝與新興工藝工藝詳解各工藝流程、設(shè)備與優(yōu)缺點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)第一章：丙烯概述1分子結(jié)構(gòu)分子式C?H?2基本特性無(wú)色氣體，微甜味3發(fā)現(xiàn)歷史1857年首次合成4工業(yè)發(fā)展20世紀(jì)50年代大規(guī)模生產(chǎn)丙烯的化學(xué)性質(zhì)不飽和烴含碳-碳雙鍵，易發(fā)生加成反應(yīng)物理參數(shù)沸點(diǎn)-47.6℃，密度1.81kg/m3反應(yīng)活性可發(fā)生聚合、氧化、氫化等反應(yīng)官能團(tuán)含烯烴基團(tuán)，具高化學(xué)反應(yīng)性丙烯在化工行業(yè)的重要性化工基礎(chǔ)原料僅次于乙烯的第二大烯烴產(chǎn)業(yè)鏈核心連接上下游產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)反映石化工業(yè)發(fā)展水平丙烯的主要應(yīng)用領(lǐng)域聚丙烯包裝材料、纖維、管道丙烯腈合成纖維、ABS樹脂環(huán)氧丙烷聚醚多元醇、表面活性劑異丙醇溶劑、消毒劑其他丁辛醇、丙烯酸第二章：丙烯的生產(chǎn)工藝傳統(tǒng)工藝蒸汽裂解、催化裂化新興工藝PDH、MTO、CTO替代工藝烯烴歧化未來(lái)工藝生物法制丙烯傳統(tǒng)工藝概述發(fā)展歷程始于20世紀(jì)50年代原料來(lái)源石油裂解、催化裂化工藝特點(diǎn)副產(chǎn)物多，丙烯產(chǎn)率低全球分布主要分布于原油資源豐富地區(qū)蒸汽裂解工藝原理概述高溫下烴類熱裂解生成低碳烯烴適用原料石腦油、輕烴、乙烷、丙烷產(chǎn)率范圍丙烯產(chǎn)率14-18%生產(chǎn)特點(diǎn)以乙烯為主產(chǎn)品，丙烯為副產(chǎn)品催化裂化工藝16%丙烯產(chǎn)率催化裂化裝置平均產(chǎn)率500°C反應(yīng)溫度典型催化裂化反應(yīng)溫度30%全球占比全球丙烯產(chǎn)能中催化裂化所占比例新興工藝概述直接路線丙烷脫氫工藝(PDH)煤基路線煤制烯烴(CTO)甲醇路線甲醇制烯烴(MTO)轉(zhuǎn)化路線烯烴歧化工藝丙烷脫氫工藝(PDH)原料直接產(chǎn)品純度高能耗低裝置靈活性投資回報(bào)快甲醇制烯烴工藝(MTO)工藝路線甲醇→二甲醚→低碳烯烴催化劑分子篩SAPO-34、ZSM-5原料來(lái)源煤制甲醇、天然氣制甲醇煤制烯烴工藝(CTO)烯烴歧化工藝原理烯烴雙鍵重組形成不同碳數(shù)烯烴催化劑鉬、鎢、錸氧化物原料乙烯和丁烯反應(yīng)條件30-100℃，1-5MPa轉(zhuǎn)化率60-80%選擇性丙烯選擇性>90%第三章：蒸汽裂解工藝詳解原料預(yù)處理脫硫、脫砷高溫裂解800-850℃，短停留時(shí)間急冷分離急冷油/水，初步分離壓縮精餾多級(jí)分離，提純目標(biāo)產(chǎn)物蒸汽裂解原理熱裂解機(jī)理碳鏈斷裂生成自由基鍵能關(guān)系C-C鍵斷裂能低于C-H鍵自由基鏈反應(yīng)引發(fā)、傳遞、終止三階段蒸汽裂解裝置流程原料系統(tǒng)儲(chǔ)存、預(yù)處理、計(jì)量裂解系統(tǒng)預(yù)熱、裂解、急冷壓縮系統(tǒng)多級(jí)壓縮、脫酸分離系統(tǒng)精餾、提純裂解爐設(shè)計(jì)爐管材質(zhì)高鎳合金耐高溫、抗結(jié)焦溫度控制輻射段850℃，對(duì)流段500-600℃停留時(shí)間0.1-0.5秒，影響選擇性稀釋蒸汽降低烴分壓，減少結(jié)焦急冷系統(tǒng)快速降溫0.02-0.05秒內(nèi)降至350-400℃急冷介質(zhì)急冷油或急冷水傳熱設(shè)備TLE換熱器、急冷塔分離系統(tǒng)氣體壓縮4-5級(jí)壓縮至3-4MPa酸氣脫除堿洗去除H?S、CO?深冷分離-30~-150℃分離C?及輕組分精餾提純多塔系統(tǒng)分離C?、C?組分蒸汽裂解工藝優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)技術(shù)成熟規(guī)模大產(chǎn)品多樣原料適應(yīng)性強(qiáng)缺點(diǎn)能耗高結(jié)焦嚴(yán)重排放量大丙烯產(chǎn)率低第四章：催化裂化工藝詳解催化裂化原理活性中心催化劑提供酸性位點(diǎn)碳鏈斷裂形成碳正離子中間體重排轉(zhuǎn)移氫轉(zhuǎn)移、異構(gòu)化反應(yīng)終止反應(yīng)β斷裂生成烯烴或飽和烴FCC裝置流程進(jìn)料系統(tǒng)原料預(yù)熱至250-350℃反應(yīng)系統(tǒng)提升管反應(yīng)器，500-550℃再生系統(tǒng)催化劑再生，650-750℃分離系統(tǒng)分餾塔、吸收-解吸系統(tǒng)催化劑種類及選擇分子篩Y型傳統(tǒng)FCC催化劑，孔徑0.74nmZSM-5提高烯烴產(chǎn)率，孔徑0.54-0.56nm稀土改性分子篩提高穩(wěn)定性和選擇性反應(yīng)器設(shè)計(jì)提升管結(jié)構(gòu)直徑1-2m，高度30-40m噴嘴設(shè)計(jì)霧化噴嘴，提高油氣接觸效率停留時(shí)間反應(yīng)區(qū)2-4秒，分離區(qū)3-5秒催化劑循環(huán)催化劑/油比4-10:1再生器設(shè)計(jì)再生方式完全燃燒或部分燃燒溫度控制650-750℃，避免催化劑燒結(jié)流化床設(shè)計(jì)密相或稀相流化床熱量回收CO鍋爐或發(fā)電系統(tǒng)催化裂化工藝優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)技術(shù)成熟汽油與丙烯協(xié)同生產(chǎn)原料適應(yīng)性廣缺點(diǎn)丙烯產(chǎn)率較低催化劑再生能耗高CO?排放量大第五章：丙烷脫氫工藝(PDH)詳解PDH工藝原理反應(yīng)方程式C?H??C?H?+H?ΔH=+124.3kJ/mol熱力學(xué)特性吸熱反應(yīng)高溫低壓有利反應(yīng)平衡受限反應(yīng)條件溫度：550-650℃壓力：0.2-0.5MPaWHSV：1-5h?1PDH裝置流程原料預(yù)處理脫硫、干燥反應(yīng)段加熱、脫氫反應(yīng)產(chǎn)品分離壓縮、精餾提純催化劑再生焦炭燃燒、氧化還原催化劑選擇類型主要成分優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)Pt-Sn/Al?O?鉑錫/氧化鋁活性高易中毒CrO?/Al?O?鉻/氧化鋁成本低環(huán)保問(wèn)題Ga?O?/ZSM-5鎵/分子篩選擇性高活性較低V-Mg-O釩鎂氧化物抗焦性好機(jī)械強(qiáng)度差反應(yīng)器設(shè)計(jì)固定床Catofin技術(shù)，多反應(yīng)器切換移動(dòng)床Oleflex技術(shù)，催化劑連續(xù)再生流化床STAR技術(shù)，熱能高效利用新型結(jié)構(gòu)膜反應(yīng)器，提高轉(zhuǎn)化率再生系統(tǒng)2-4小時(shí)再生周期固定床典型再生周期650℃再生溫度焦炭燃燒最佳溫度21%氧含量再生氣體中氧氣濃度0.5%焦炭含量再生后催化劑殘留焦炭PDH工藝優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)丙烯純度高(>99.6%)丙烯收率高(85-90%)不依賴石油原料工藝流程短缺點(diǎn)能耗較高催化劑易中毒副產(chǎn)品利用有限投資成本高第六章：甲醇制烯烴工藝(MTO)詳解工藝路線甲醇→二甲醚→低碳烯烴2技術(shù)特點(diǎn)非石油路線，煤/氣轉(zhuǎn)化3應(yīng)用現(xiàn)狀中國(guó)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用環(huán)境影響全流程碳排放高于傳統(tǒng)路線MTO工藝原理1低碳烯烴終產(chǎn)物：乙烯、丙烯碳?xì)涑貦C(jī)理芳烴中間體儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移碳烯烴循環(huán)甲基化、裂解循環(huán)二甲醚形成甲醇脫水為二甲醚MTO裝置流程1甲醇制備/精制甲醇合成或外購(gòu)精制反應(yīng)轉(zhuǎn)化流化床反應(yīng)器，400-500℃催化劑再生焦炭燃燒，550-650℃產(chǎn)品分離淬冷、壓縮、精餾催化劑選擇SAPO-34小孔道分子篩，高丙烯選擇性ZSM-5中孔道分子篩，抗積碳能力強(qiáng)改性分子篩金屬修飾，調(diào)節(jié)產(chǎn)物分布反應(yīng)器設(shè)計(jì)流化床結(jié)構(gòu)高度換熱系數(shù)，溫度均勻熱量管理放熱反應(yīng)，需移除熱量催化劑循環(huán)連續(xù)再生或多床切換分離設(shè)備旋風(fēng)分離器，回收催化劑產(chǎn)品分離系統(tǒng)MTO工藝優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)不依賴石油資源乙烯/丙烯比可調(diào)產(chǎn)品純度高缺點(diǎn)全流程能耗高二氧化碳排放量大催化劑壽命短經(jīng)濟(jì)性甲醇價(jià)格敏感規(guī)模效應(yīng)明顯區(qū)域性經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)第七章：丙烯下游產(chǎn)品及應(yīng)用高端應(yīng)用高性能復(fù)合材料、醫(yī)療器械消費(fèi)品包裝材料、日用品、紡織品工業(yè)品汽車零部件、建筑材料、管道聚丙烯生產(chǎn)工藝氣相法Unipol、Innovene工藝液相法Spheripol、Hypol工藝氣液混合法Borstar工藝本體法Novolen工藝丙烯腈生產(chǎn)工藝SOHIO法丙烯氨氧化，鉍鉬催化劑反應(yīng)條件400-450℃，0.1-0.3MPa分離純化萃取精餾，除去HCN副產(chǎn)物處理硫酸銨回收利用環(huán)氧丙烷生產(chǎn)工藝氯醇法氯化-皂化兩步法共氧化法與異丁烷/乙苯共氧化HPPO法過(guò)氧化氫直接氧化過(guò)氧化物法烷基過(guò)氧化物氧化異丙醇生產(chǎn)工藝丙烯直接水合丙烯間接水合丙酮加氫其他工藝丙烯下游產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域第八章：丙烯生產(chǎn)工藝比較傳統(tǒng)工藝石油路線，副產(chǎn)物多煤基路線資源轉(zhuǎn)換，環(huán)境影響大氣基路線原料直接，能耗較高未來(lái)工藝生物基，低碳環(huán)保各工藝產(chǎn)能對(duì)比原料成本對(duì)比$850石腦油路線每噸丙烯原料成本(美元)$780PDH路線每噸丙烯原料成本(美元)$920MTO路線每噸丙烯原料成本(美元)$980CTO路線每噸丙烯原料成本(美元)能耗對(duì)比環(huán)境影響對(duì)比碳排放量蒸汽裂解1.8噸CO?/噸PDH1.2噸CO?/噸MTO3.5噸CO?/噸CTO5.2噸CO?/噸廢水排放蒸汽裂解2.5噸/噸PDH1.8噸/噸MTO4.2噸/噸CTO6.5噸/噸大氣污染物蒸汽裂解NOx排放高PDHCO排放高M(jìn)TOVOC排放高CTOSO?排放高產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)比工藝純度雜質(zhì)適用領(lǐng)域蒸汽裂解99.5%C?H?通用級(jí)催化裂化96-98%C?H?,硫化工級(jí)PDH99.6%H?聚合級(jí)MTO/CTO99.6%含氧物聚合級(jí)第九章：丙烯行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)產(chǎn)能擴(kuò)張新興市場(chǎng)建設(shè)加速1技術(shù)革新新催化劑、新工藝開發(fā)2綠色低碳生物基丙烯、CO?利用技術(shù)集約化整合產(chǎn)業(yè)鏈一體化發(fā)展全球丙烯產(chǎn)能分布亞太北美歐洲中東其他中國(guó)丙烯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀煤