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[摘 要]以乙烯和丙烯为代表的低碳烯烃，是现代社会生产中十分关键的基础行化工原料。以丙烯为例，其运用广泛，能够运用于聚丙烯、丙烯腈等衍生品的生产中。随着我国工业生产的发展，对于丙烯有了越来越多的需求，在此影响下，增产丙烯技术有了十分快速的发展。当前，丙烯的生产工艺大致可分为两类：石油路线和非石油路线。在本片文章中，我们将针对这两种路线的主要工艺过程加以分析与介绍。
[关键词]化工；丙烯；生产工艺；煤（甲醇）制烯烃
中图分类号：TP699 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）38-0343-01
一、石油路线增产丙烯工艺
1、蒸汽裂解
在我国，蒸汽裂解仍然是最主要的丙烯生产技术，其丙烯产能约占丙烯总产能的35%。蒸汽裂解是热裂化过程，在裂解炉辐射段炉管中发生反应，反应过程中不使用催化剂，遵循自由基机理。蒸汽裂解的原料来源广泛，可分为两类：气体和液体原料。气体原料包括乙烷、丙烷以及炼厂气等，液体原料则包括石脑油、凝析油、VGO等。操作条件因原料而异，气体原料的反应温度大致为840～860℃，液体原料为810～840℃。丙烯产率虽可随原料和操作苛刻度的变化而变化，但变化幅度较小，并且该工艺主要以生产乙烯为目的，丙烯只是联产物，因而增产丙烯的潜力有限。
2、催化裂化/催化裂解
目前，利用催化裂化/催化裂解装置联产丙烯仍是丙烯生产的一条重要途径，约占丙烯总产能的33%。常规FCC装置的丙烯收率仅为3%～6%，为了多产丙烯，一般可从两个方面入手进行改进：添加多产丙烯助剂和采用多产丙烯工艺。以大庆常渣为原料，两种模式的产物分布如表1、表2所示。
TMP工艺，即两段提升管催化裂解多产丙烯技术，采取一反原料油与混合C4、二反轻汽油与回炼油和回炼油浆组合进料的方式在低温、大剂油比、适宜的停留时间的操作条件下进行反应。工业试验表明，以大庆常渣为原料时，TMP技术的丙烯收率和总液收分别能达到19.64%和81.57%，具体的产物分布如表2所示。
3、丙烷脱氢
近几年，丙烷脱氢工艺发展迅速，截至2016年年底，国内投产的丙烷脱氢项目已达8套，产能约为461万吨/年。丙烷脱氢反应是一个分子数增加的强吸热过程，高温低压有利于反应的进行，其主反应为C3H8→C3H6+H2。丙烷脱氢反应的反应条件较为苛刻，从图1可知，反应温度较低时，平衡转化率较低，因而受平衡转化率的限制，丙烷脱氢的反应温度一般较高，但温度过高会使裂解反应加剧，丙烯的选择性下降，并且生焦加剧，催化剂快速失活。
针对铂系催化剂高昂的价格、较为苛刻的原料要求和铬基催化剂的环保问题，中国石油大学（华东）重质油国家重点实验室积极探索，开发了一种非贵金属环保型催化剂和高效循环流化床反应器，即丙烷/丁烷（ADHO）脱氢技术，并在恒源石化取得了工业化试验的成功。该项技术不需要对原料进行预处理，反应和再生过程连续进行，催化剂无毒无害，填补了国内空白。
4、乙烯/丁烯歧化
烯烃歧化反应，又称烯烃易位反应，即在过渡金属催化剂的作用下碳碳键断裂并重新生成烯烃的反应。乙烯/丁烯歧化技术就是利用乙烯和2-丁烯反应生成丙烯。该技术可与蒸汽裂解、催化裂化/催化裂解等工艺相结合，实现增产丙烯的目的。目前，乙烯/丁烯歧化主要有Lummus公司的OCT技术、IFP公司的CCR-Meta 4工艺等。其中，OCT工艺采用气相固定床反应器，以非均相WO3/SiO2为催化剂，在>260℃、30～35 bar的条件下进行反应，2-丁烯单程转化率60%以上，丙烯选择性超过90%。CCR-Meta 4工艺采用铼基催化剂，在液相移动床反应器中、35℃、60 bar的条件下进行反应，2-丁烯单程转化率为63%。
需要说明的是，虽然乙烯/丁烯歧化技术也实现了工业化，但该技术对原料要求极为严格，且受丙烯和乙烯价格差以及丁烯来源的影响，该技术在国内的大规模应用尚不具备条件。
二、非石油路线增产丙烯工艺
目前，煤（甲醇）制烯烃技术在我国的丙烯生产中也占有重要一环。截止至2017年9月，国内已建成21套煤（甲醇）制烯烃装置，总产能约1209万吨/年。煤（甲醇）制烯烃技术起源于石油危机，遵循烃池机理，如图2所示。该技术大致分为两类，一类以乙烯、丙烯等低碳烯烃为目的产物，如UOP公司的MTO技术、大连化物所的DMTO技术等，另一类以丙烯为目的产物，如鲁奇公司的MTP技术。
UOP公司的MTO工艺采用流化床反应器，使用以SAPO-34为活性组分的专用催化剂，在350～550℃，0.1～0.5 MPa的操作条件下进行反应，乙烯和丙烯的碳基选择性可达75%～80%。丙烯/乙烯可随操作条件而变，当以乙烯为主要目的产物时，产物分布为：乙烯46%，丙烯30%，丁烯9%，其它15%；当以多产丙烯为目的时，产物分布为：乙烯34%，丙烯45%，丁烯12%，其它9%。为了进一步提高低碳烯烃尤其是丙烯的收率，UOP公司将MTO过程与烯烃裂解工艺（OCP）相耦合，即C4+烯烃作为反应原料进入OCP装置，使C4+减少了80%，乙烯和丙烯的碳基选择性也提高到了85%～90%，丙烯/乙烯达到1.75。
DMTO技术由大连化物所开发，采用以小孔SAPO-34分子筛为活性组分的专用催化剂和流化床反应器，工业试验表明，該工艺能达到近100%的甲醇转化率，乙烯、丙烯和丁烯的选择性可达90%以上。
MTP技术采用固定床反应器，使用ZSM-5分子筛催化剂，在接近常压、450～470℃的条件下反应。其典型的产物分布为：乙烷1.1%，乙烯1.6%，丙烯71.0%，丙烷1.6%，C4/C58.5%，C6+16.1%，焦炭<0.01%。除上述几种工艺外，清华大学的FMTP工艺、上海石油化工研究院S-MTO、S-MTP也得到了很好的推广。
[关键词]化工；丙烯；生产工艺；煤（甲醇）制烯烃
中图分类号：TP699 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）38-0343-01
一、石油路线增产丙烯工艺
1、蒸汽裂解
在我国，蒸汽裂解仍然是最主要的丙烯生产技术，其丙烯产能约占丙烯总产能的35%。蒸汽裂解是热裂化过程，在裂解炉辐射段炉管中发生反应，反应过程中不使用催化剂，遵循自由基机理。蒸汽裂解的原料来源广泛，可分为两类：气体和液体原料。气体原料包括乙烷、丙烷以及炼厂气等，液体原料则包括石脑油、凝析油、VGO等。操作条件因原料而异，气体原料的反应温度大致为840～860℃，液体原料为810～840℃。丙烯产率虽可随原料和操作苛刻度的变化而变化，但变化幅度较小，并且该工艺主要以生产乙烯为目的，丙烯只是联产物，因而增产丙烯的潜力有限。
2、催化裂化/催化裂解
目前，利用催化裂化/催化裂解装置联产丙烯仍是丙烯生产的一条重要途径，约占丙烯总产能的33%。常规FCC装置的丙烯收率仅为3%～6%，为了多产丙烯，一般可从两个方面入手进行改进：添加多产丙烯助剂和采用多产丙烯工艺。以大庆常渣为原料，两种模式的产物分布如表1、表2所示。
TMP工艺，即两段提升管催化裂解多产丙烯技术，采取一反原料油与混合C4、二反轻汽油与回炼油和回炼油浆组合进料的方式在低温、大剂油比、适宜的停留时间的操作条件下进行反应。工业试验表明，以大庆常渣为原料时，TMP技术的丙烯收率和总液收分别能达到19.64%和81.57%，具体的产物分布如表2所示。
3、丙烷脱氢
近几年，丙烷脱氢工艺发展迅速，截至2016年年底，国内投产的丙烷脱氢项目已达8套，产能约为461万吨/年。丙烷脱氢反应是一个分子数增加的强吸热过程，高温低压有利于反应的进行，其主反应为C3H8→C3H6+H2。丙烷脱氢反应的反应条件较为苛刻，从图1可知，反应温度较低时，平衡转化率较低，因而受平衡转化率的限制，丙烷脱氢的反应温度一般较高，但温度过高会使裂解反应加剧，丙烯的选择性下降，并且生焦加剧，催化剂快速失活。
针对铂系催化剂高昂的价格、较为苛刻的原料要求和铬基催化剂的环保问题，中国石油大学（华东）重质油国家重点实验室积极探索，开发了一种非贵金属环保型催化剂和高效循环流化床反应器，即丙烷/丁烷（ADHO）脱氢技术，并在恒源石化取得了工业化试验的成功。该项技术不需要对原料进行预处理，反应和再生过程连续进行，催化剂无毒无害，填补了国内空白。
4、乙烯/丁烯歧化
烯烃歧化反应，又称烯烃易位反应，即在过渡金属催化剂的作用下碳碳键断裂并重新生成烯烃的反应。乙烯/丁烯歧化技术就是利用乙烯和2-丁烯反应生成丙烯。该技术可与蒸汽裂解、催化裂化/催化裂解等工艺相结合，实现增产丙烯的目的。目前，乙烯/丁烯歧化主要有Lummus公司的OCT技术、IFP公司的CCR-Meta 4工艺等。其中，OCT工艺采用气相固定床反应器，以非均相WO3/SiO2为催化剂，在>260℃、30～35 bar的条件下进行反应，2-丁烯单程转化率60%以上，丙烯选择性超过90%。CCR-Meta 4工艺采用铼基催化剂，在液相移动床反应器中、35℃、60 bar的条件下进行反应，2-丁烯单程转化率为63%。
需要说明的是，虽然乙烯/丁烯歧化技术也实现了工业化，但该技术对原料要求极为严格，且受丙烯和乙烯价格差以及丁烯来源的影响，该技术在国内的大规模应用尚不具备条件。
二、非石油路线增产丙烯工艺
目前，煤（甲醇）制烯烃技术在我国的丙烯生产中也占有重要一环。截止至2017年9月，国内已建成21套煤（甲醇）制烯烃装置，总产能约1209万吨/年。煤（甲醇）制烯烃技术起源于石油危机，遵循烃池机理，如图2所示。该技术大致分为两类，一类以乙烯、丙烯等低碳烯烃为目的产物，如UOP公司的MTO技术、大连化物所的DMTO技术等，另一类以丙烯为目的产物，如鲁奇公司的MTP技术。
UOP公司的MTO工艺采用流化床反应器，使用以SAPO-34为活性组分的专用催化剂，在350～550℃，0.1～0.5 MPa的操作条件下进行反应，乙烯和丙烯的碳基选择性可达75%～80%。丙烯/乙烯可随操作条件而变，当以乙烯为主要目的产物时，产物分布为：乙烯46%，丙烯30%，丁烯9%，其它15%；当以多产丙烯为目的时，产物分布为：乙烯34%，丙烯45%，丁烯12%，其它9%。为了进一步提高低碳烯烃尤其是丙烯的收率，UOP公司将MTO过程与烯烃裂解工艺（OCP）相耦合，即C4+烯烃作为反应原料进入OCP装置，使C4+减少了80%，乙烯和丙烯的碳基选择性也提高到了85%～90%，丙烯/乙烯达到1.75。
DMTO技术由大连化物所开发，采用以小孔SAPO-34分子筛为活性组分的专用催化剂和流化床反应器，工业试验表明，該工艺能达到近100%的甲醇转化率，乙烯、丙烯和丁烯的选择性可达90%以上。
MTP技术采用固定床反应器，使用ZSM-5分子筛催化剂，在接近常压、450～470℃的条件下反应。其典型的产物分布为：乙烷1.1%，乙烯1.6%，丙烯71.0%，丙烷1.6%，C4/C58.5%，C6+16.1%，焦炭<0.01%。除上述几种工艺外，清华大学的FMTP工艺、上海石油化工研究院S-MTO、S-MTP也得到了很好的推广。