丙烯产业链的现状与未来 袁 宇 2011.8.20

石油化工 石油化工（英文：Petrochemical ）又称石油化学工业，指化学工业中以石油为原料生产化学品的领域，广义上也包括天然气化工。石油化工作为一个新兴工业，是20世纪20年代随石油炼制工业的发展而形成，于第二次世界大战期间成长起来的。战后，石油化工的高速发展，使大量化学品的生产从传统的以煤及农林产品为原料，转移到以石油及天然气为原料的基础上来。石油化工已成为化学工业中的基干工业，在国民经济中占有极重要的地位。

石油化工在国民经济中的地位 石油化工是近代发达国家的重要基干工业 　　由石油和天然气出发，生产出一系列中间体、塑料、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、溶剂、涂料、农药、染料、医药等与国计民生密切相关的重要产品。80年代，在工业发达国家中,化学工业的产值,一般占国民生产总值 6%～7%，占工业总产值7%～10%；而石油化工产品销售额约占全部化工产品的45%，其比例是很大的。 　　 石油化工是能源的主要供应者 　　石油炼制生产的汽油、煤油、柴油、重油以及天然气是当前主要能源的主要供应者。我国1995年生产了燃料油为8千万吨。目前，全世界石油和天然气消费量约占总能耗量60%；我国因煤炭使用量大，石油的消费量不到20%。石油化工提供的能源主要作汽车、拖拉机、飞机、轮船、锅炉的燃料，少量用作民用燃料。能源是制约我国国民经济发展的一个因素，石油化工约消耗总能源的8.5%，应不断降低能源消费量。

石油化工是材料工业的支柱之一 　　金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被称为三大材料。全世界石油化工提供的高分子合成材料目前产量约1.45亿吨，1996年，我国已超过800万吨。除合成材料外，石油化工还提供了绝大多数的有机化工原料，在属于化工领域的范畴内，除化学矿物提供的化工产品外，石油化工生产的原料，在各个部门大显身手。 石油化工促进了农业的发展 　　农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的80%，农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所需各类燃料，形成了石化工业支援农业的主力军。 　　石油化工可创造较高经济效益。以美国为例，以50亿美元的石油、天然气原料,可生产100亿美元的烯烃、苯等基础石油化学品,进一步加工得240亿美元的有机中间产品（包括聚合物）,最后转化为400亿美元的最终产品。当然，原料加工深度越深，产品越精细，一般来说成本也相应增加。

石 油 石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，与煤一样属于化石燃料。石油主要被用来作为燃油和汽油，燃料油和汽油组成目前世界上最重要的一次能源之一。石油也是许多化学工业产品如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。

石油产品分类 石油燃料 石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范围可以分为如下五种： 　　石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范围可以分为如下五种： 　　a、点燃式发动机燃料(Spark Ignition Engine Fuel)，有航空汽油(Aviation Gasoline)，车用汽油(Motor Gasoline)等。 　　b、喷气式发动机燃料(喷气燃料) (Jet Fuel)，有航空煤油(Aviation Kerosene )。 　　c、压燃式发动机燃料(柴油机燃料) 有高速、中速、低速柴油。 　　d、液化石油气燃料 即液态烃。 　　e、锅炉燃料 有炉用燃料油和船舶用燃料油。

　　润滑油和润滑脂 　　润滑油和润滑脂被用来减少机件之间的摩擦，保护机件以延长它们的使用寿命并节省动力。它们的数量只占全部石油产品的5%左右，但其品种繁多。 　　蜡、沥青和石油焦 　　它们是从生产燃料和润滑油时进一步加工得来的，其产量约为所加工原油的百分之几。 　　溶剂和石油化工产品 　　后者是有机合成工业的重要基本原料和中间体。

一、丙烯的概述： 丙烯(propylene, CH2=CHCH3)常温下为无色、无臭、稍带甜味的气体。密度0.5139g/cm3 (20/4℃)，冰点-185.3 ℃，沸点-47.4℃。易燃，爆炸极限为2%～11%。不溶于水，溶于有机溶剂，是一种属低毒类物质。 丙烯主要用于生产聚丙烯以及环氧氯丙烷、丙烯腈、异丙苯、乙丙橡胶等丙烯衍生物产品。

乙丙橡胶的用途 乙丙橡胶，有机化合物制品，由丙烯与乙烯共聚生成的。它是橡胶制品工业中一项极为重要的原材料，有多种良好的理化特性。乙丙橡胶又可分为二元乙丙、三元乙丙、改性乙丙和热塑性乙丙。近年来，世界合成橡胶生产能力增长变幻灯片 4缓，乙丙橡胶生产量和使用量虽有一定的增长，但增长速度不大，年均增长3.8%左右。国内乙丙橡胶消耗增长量也不大，2004年三元乙丙橡胶在汽车配件(不含轮胎制品)中的应用仅为1万-1.2万吨。但三元乙丙橡胶在我国车用橡胶密封条产品生产中已成为主体材料，其开发和应用都有着广阔的市场前景。

丙烯二聚体、三聚体、四聚体的用途 丙烯在酸性催化剂 (硫酸、无水氢氟酸等)存在下聚合，生成二聚体、三聚体和四聚体的混合物，可用作高辛烷值燃料。另外，丙稀三聚体(壬稀)作为非离子型表面活性剂——壬基酚聚氧乙基醚的重要原料具有较大需求量之外，丙烯四聚体(十二稀)用途更广泛，如用它制造的十二叔碳硫醇是合成橡胶工艺中的分子量调节剂，硫化烷基酚钙是优良的润滑油添加剂，十二烷基酚聚氧乙烯醚是匀染剂，十二烷基苯磺酸是阴离子表面活性剂。

聚丙烯的用途 聚丙烯，无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。按甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。一般生产的聚丙烯树脂中，等规结构的含量为95%，其余为无规或间规聚丙烯。工业产品以等规物为主要成分。

苯酚的用途 苯酚（C6H6O，PhOH），又名石炭酸、羟基苯，是最简单的酚类有机物，一种弱酸。常温下为一种无色晶体，有毒，有腐蚀性，常温下微溶于水，易溶于有机溶液；当温度高于65℃时，能跟水以任意比例互溶，其溶液沾到皮肤上用酒精洗涤。暴露在空气中呈粉红色。 苯酚是一种常见的化学品，用于制染料合成树脂、塑料、合成纤维和农药、水杨酸等。作外科消毒剂消毒能力大小的标准（石炭酸系数）。

丙酮的用途 丙酮，无色液体，具有令人愉快的气味（辛辣甜味），易挥发。丙酮对人体没有特殊的毒性，但是吸入后可引起头痛，支气管炎等症状。如果大量吸入，还可能失去意识。 丙酮工业上主要作为溶剂用于炸药、塑料、橡胶、纤维、制革、油脂、喷漆等行业中，也可作为合成烯酮、醋酐、碘仿、聚异戊二烯橡胶、甲基丙烯酸、甲酯、氯仿、环氧树脂等物质的重要原料。在精密铜管制造行业中，丙酮经常被用于擦拭铜管上面的黑色墨水。 丙酮是一个良好的有机溶剂，在工业或是实验一些有机物的萃取方面有广泛应用，如在果蔬、食品、饲料、茶叶等农药残留检测方面用来提取里面的有机农药成分。 丙酮能溶解502胶水，所以衣服上沾上502胶水，可以用丙酮除去。

丙二醇的用途 1,3-丙二醇别名为1,3-二羟基丙烷，品是一种无色或灰黄色粘稠状透明液体，无臭味，与水、乙醇及多种有机溶剂混溶。 丙二醇可用作不饱和聚酯树脂的原料。在化妆品、牙膏和香皂中可与甘油或山梨醇配合用作润湿剂。在染发剂中用作调湿、匀发剂，也用作防冻剂，还用于玻璃纸、增塑剂和制药工业。在食品工业中，丙二醇和脂肪酸反应生成丙二醇脂肪酸酯，主要用作食品乳化剂。

甘油的用途 甘油是一种味甜、无色的糖浆状液体。用于气相色谱固定液及有机合成, 也可用作溶剂、气量计及水压机减震剂、软化剂、防冻剂，抗生素发酵用营养剂、干燥剂等。也可用于制造硝化甘油，醋酸树脂，聚氨酯树脂，环氧树脂。大量用于化妆品工业，食品工业，水性印刷油墨，涂料工业。食品中加入甘油，通常是作为一种甜味剂和保湿物质，使食品爽滑可口。

2-乙基己醇的用途 2-乙基己醇，别名异辛醇、2-乙基-1-已醇 。无色有特殊气味的可燃性液体。能溶于约720倍的水，与多数有机溶剂互溶。 主要用于生产增塑剂、消泡剂、分散剂、选矿剂和石油填加剂, 也用于印染、油漆、胶片等方面。

丁醇的用途 丁醇是无色液体，有酒味，与乙醇\乙醚及其他多种有机溶剂混溶，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.45-11.25(体积)。主要用于制造邻苯二甲酸、脂肪族二元酸及磷酸的正丁酯类增塑剂，它们广泛用于各种塑料和橡胶制品中，也是有机合成中制丁醛、丁酸、丁胺和乳酸丁酯等的原料。丁醇还是油脂、药物(如抗生素、激素和维生素)和香料的萃取剂，醇酸树脂涂料的添加剂等，又可用作有机染料和印刷油墨的溶剂，脱蜡剂。

新戊醇的用途 新戊醇，具有挥发性的结晶，有薄荷油味。其下游产品三溴新戊醇可用作反应型阻燃剂，广泛用于弹性体、涂料和泡沫体 。

异丁醇的用途 异丁醇，易燃，具刺激性，无色透明液体，有特殊气味。禁配物：强酸、强氧化剂、酸酐、酰基氯。可用于生产石油添加剂、抗氧剂、油漆溶剂、增塑剂、合成橡胶、合成药物，也可用来提纯分析化学试剂和高级溶剂，做增塑剂时，应用范围有限，绝不能用来制作农用塑料，因为异丁醇能引起农作物的死亡。

三甲基戊醇的用途 2,3,4-三甲基-3-戊醇，本产品为天然等同香料，在烘焙食品、软饮料、坚果、口香糖、 糖果、加工水果、 含醇饮料中均有广泛的应用。

聚丙烯腈的用途 聚丙烯腈是由单体丙烯腈经自由基聚合反应而得到。大分子链中的丙烯腈单元是接头-尾方式相连的。主要用于制聚丙烯腈纤维，聚丙烯腈纤维（俗称晴纶）的强度并不高，耐磨性和抗疲劳性也较差。聚丙烯腈纤维的优点是耐候性和耐日晒性好，在室外放置18个月后还能保持原有强度的77%。它还耐化学试剂,特别是无机酸、漂白粉、过氧化氢及一般有机试剂。

丙烯酸的用途 丙烯酸无色液体，有辛辣气味，对光敏感，能发烟。在氧存在下极易聚合。能与水、乙醚、乙醇任意混溶。丙烯酸在工业上主要用来生产丙烯酸酯类（树脂），占丙烯酸总消费量的60%左右，应用于建筑、造纸、皮革、纺织、塑料加工、包装材料、日用化工、水处理、采油、冶金等领域。丙烯酸在精细化工领域占有相当重要的地位，用丙烯酸生产的聚丙烯和丙烯酸共聚物，被用作分散剂、絮凝剂和增稠剂等。到70年代后期，聚丙烯和丙烯酸共聚物又应用于高吸水树脂和助洗涤剂。

苯乙烯的用途 苯乙烯，芳烃的一种，存在于苏合香脂（一种天然香料）中。无色、有特殊香气的油状液体。苯乙烯在室温下即能缓慢聚合，要加阻聚剂才能贮存。苯乙烯自聚生成聚苯乙烯树脂，它还能与其他的不饱和化合物共聚，生成合成橡胶和树脂等多种产物。工业上是合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体。

环氧丙烷的用途 环氧丙烷，又名氧化丙烯、甲基环氧乙烷，为无色醚味液体，低沸点、易燃。有手性，工业品一般为两种对映体的外消旋混合物。有毒，对粘膜和皮肤有刺激性，可损伤眼角膜和结膜，引起呼吸系统疼痛，皮肤灼伤和肿胀，甚至组织坏死。 环氧丙烷是非常重要的有机化合物原料，是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯类衍生物。主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇和各类非离子表面活性剂等，其中聚醚多元醇是生产聚氨酯泡沫、保温材料、弹性体、胶粘剂和涂料等的重要原料，各类非离子型表面活性剂在石油、化工、农药、纺织、日化等行业得到广泛应用。同时，环氧丙烷也是重要的基础化工原料。

三、世界丙烯供需情况 2000-2008年，全球丙烯产能为以年均4.1%增长，而丙烯需求年增长率约为5. 5%。 据美国SRI咨询公司报道，2004年世界丙烯总产量超过6500万吨。其中约61%来自乙烯蒸汽裂解装置，约34%来自FCC 装置，约3%来自丙烷脱氢装置，约2%来自其他装置。 据美国化学市场咨询公司预测, 到2020年世界丙烯需求量将增至1.16亿吨。 另据 (CMAI)报道，2004年世界丙烯需求量达到6510万吨，其中60.7% 用于生产聚丙烯，9.0% 用于生产丙烯腈，7.1%用于生产环氧丙烷，5.9%用于生产异丙苯，3.5% 用于生产丙烯酸，13.8% 用于其他方面。

对1998-2010年间各种丙烯生产工艺在全球丙烯产能中所占比例的结果如图

表1 世界各地区丙烯生产量（万吨）

表2 世界各地区丙烯消费量（万吨）

四、中国丙烯行业产业链格局 1、生产现状 进入20世纪90年代以后,随着石油化工的快速发展,我国丙烯的生产能力和产量有了较大幅度的增长。 目前我国丙烯的年生产能力约为687.0万吨，2003年产量达到593.23万吨，比2002年的544.47万吨增长约8.9%；2004年产量为619.85万吨，比2003年增长约4.5%。1999-2004年产量的年均增长率约16.18%。

2.国内丙烯主要生产厂家及产量 目前我国丙烯产量在10万吨/年以上的生产厂家有19家，以炼化一体化生产企业为主，总产量约占全国丙烯总产量的76.0%。 目前，上海石油化工股份有限公司是我国最大的丙烯生产企业，产量约占全国总产量的9.0%；其次是北京燕山石油化工股份有限公司，产量约占全国总产量的7.8%；再次是扬子石油化工股份有限公司，产量约占全国总产量的6.8%。

3、我国丙烯消费情况 1995年，我国丙烯的表观消费量只有210.12万吨，2000年增加到498.85 万吨。 1995-2000年表观消费量的年均增长率约为18.9%。 2003年我国丙烯的表观消费量突破600万吨，达到615.8万吨，比2002年增长约7.3%。 2004年表观消费量为641.2万吨，比2003年增长4.1%，1999-2004年表观消费量的年均增长率约为9.8%。下游需求的强劲增长使我国丙烯供需缺口扩大，进口量逐年增加。

五、丙烯的生产路线 生产丙烯主要有两种原料路线： 一种是石油路线，另一种是天然气路线。

六、丙烯生产方法 1. 以轻柴油、石脑油、液化石油气( LPG) 等为原料的蒸汽裂解工 艺。 2. 丙烷脱氢工艺。 3.烯烃歧化反应工艺。 目前已工业化的丙烯生产工艺包括下述5种: 1. 以轻柴油、石脑油、液化石油气( LPG) 等为原料的蒸汽裂解工 艺。 2. 丙烷脱氢工艺。 3.烯烃歧化反应工艺。 4. C4-C8 烯烃作原料在催化剂存在下进行裂解转换制丙烯工艺。 5.甲醇制丙烯工艺。 其相应的丙烯供应量占全球丙烯总供应量的比例分别为：蒸汽裂解占66%；催化裂化占32%。

丙烯是乙烯蒸汽裂解装置联产品和催化裂化（FCC）装置的副产品。据美国SRI咨询公司报道，2004年世界丙烯总产量超过6500万吨，其中约61％来自乙烯蒸汽裂解装置，约34%来自FCC装置，约3%来自丙烷脱氢装置，约2%来自其他装置。 另据美国化学市场咨询公司（CMAI）报道，世界丙烯需求量达到6510万吨，其中60.7% 主要生产聚丙烯。9.0%生产丙烯腈，7.1%用于生产环氧丙烷，5.9%用于生产异丙苯，3.5%用于生产丙烯酸，13.8%用于其他方面。

1. 蒸汽裂解工艺 乙烯原料蒸汽裂解一直是丙烯的最大来源，目前约占丙烯总产量的61%。但是，不同原料和操作条件下的丙烯收率不尽相同。

图 5 世界丙烯与乙烯产量比率与需求比率变化

2. 丙烷脱氢工艺 丙烷脱氢生产丙烯技术是在异丁烷脱氢生产异丁烯的技术基础上发展起来的。 目前, 国外已开发成功的丙烷脱氢制丙烯技术主要有: UOP 公司的Oleflex 工艺、鲁姆斯公司的Catofin 工艺、林德公司的PDH 工艺和伍德公司改进的STAR 工艺。目前只有Oleflex 工艺和Catofin 工艺进行了工业化应用。

图 6 Uhde Star 工艺原则流程示意

3. 烯烃歧化反应制丙烯工艺 烯烃歧化反应是通过烯烃双键断裂并重新转换为新产品的催化反应，又称烯烃复分解或烯烃易位反应。烯烃歧化生产丙烯技术目前开发最多的是2-丁烯为原料反应生成丙烯，2-丁烯是歧化生产丙烯最适宜的原料，过量乙烯的存在有利于抑制副反应发生。

① OCT技术 ABB Lummus公司的OCT技术 OCT技术将乙烯转化为丙烯的选择性近100%，将丁烯转化为丙烯的选择性为97%，丁烯总转化率为85%-92%(丁烯进料中正丁烯质量分数为50%-95%)。

② Meta-4技术 Meta-4技术利用铼基催化剂在液相低温下进行操作，在35℃时单程平衡转化率可达63%。该技术对丙烯的选择性大于98%，2-丁烯转化率90%，产物中乙烯的质量分数可达31.2%，丙烯的质量分数可达22.4%，C3与C2质量比可达0.72。Meta-4技术工艺流程见图2。

③ BASF C4 烯烃歧化工艺 BASF 公司开发的烯烃歧化制丙烯技术，包括C4 烯烃中的1-丁烯与2-丁烯反应生成丙烯和2-戊烯．2-戊烯与乙烯反应生成1-丁烯和丙烯两个步骤。C4烯烃要经过脱除丁二烯和炔烃、异丁烯和含氧杂质，1-丁烯异构化为2-丁烯的C4 烯烃精制过程。

④ 大连化学物理研究的丁烯歧化技术 中国科学院大连化学物理研究所对乙烯与丁烯歧化制丙烯技术也进行了研究，并申请了多项专利。该工艺主要采用钼基催化剂，碱金属或碱土金属为助剂进行催化剂改性，采用多种分子筛作载体进行研究，常规固定床反应器，在乙烯与2-丁烯摩尔比1.5-3，60-70℃，1.0MPa条件下，丙烯选择性为90%-95%，2-丁烯转化率在60%-90%；同时，他们还对催化剂的预处理和催化剂的再生条件进行了研究。目前该工艺仍处于实验室探索阶段。

4. C4-C8 烯烃作原料在催化剂存在下进行裂解转换制丙烯 使用原料：C4～C8大分子烯烃，如蒸汽裂解或炼厂所得的混合C4及其抽余油；炼厂或燕汽裂解所得的混合C5、戊烯等均可作为其原料。 专利技术：Lyondell公司于1998 年首先开发成功，现由KBR 公司获得其惟一专利许可权，称为Superflex 工艺；日本Asahi 的Omega 工艺；UOP/Atofina 的烯烃转化工艺(OCP)； Lurgi公司Propylur工艺；Exxon Mobil 催化转化工艺。

① Superflex 工艺 由ARCO 化学公司开发的Superflex 工艺，以通过选择性加氢脱除炔烃和二烯烃的蒸汽裂解C4 和C5 馏分，或FCC、焦化装置的石脑油为原料，基于现行的催化裂化技术， 在反应温度500～700 ℃、反应压力0.1～0.2 MPa 条件下，生产丙 烯。

② MOI工艺 Mobil 公司的MOI工艺以选择性加氢脱除炔烃和二烯烃的蒸汽裂解C4 馏分和轻质裂解汽油为原料，采用ZSM-S沸石催化剂和流化床反应器，催化剂连续再生，在与FCC 相近的反应温度和反应压力下，丙烯总收率为55%。

5. 甲醇制丙烯工艺 甲醇制乙烯和丙烯等低碳烯烃始于1976 年，根据研究的侧 重点不同，甲醇制低碳烯烃的方法主要有两种，一是MTO 技术 ( Methanol to Olefin，甲醇制烯烃)，即甲醇转化为乙烯和丙烯混合物的工艺；二是MTP 技术( Methanol to Propylene，甲醇制丙 烯) ，即甲醇转化成丙烯的工艺。 具体工艺包括Exxon Mobil 的MTO 工艺、UOP/Hydro 的MTO 工 艺、Lurgi 的MTP 工艺、大连化物所的SDTO、DMTO 工艺、上海石油化工研究院的S － MTO 工艺、清华大学的循环流化床甲醇制丙烯( FMTP) 技术等。

① MTO工艺 UOP/Hydro 的MTO工艺采用流化床反应器和再生器设计，用以SAPO-34 为主要成分的MTO-100 型催化剂，在0.1～0.5 MPa 和350 ～ 550 ℃下进行反应。反应产物中乙烯和丙烯的摩尔比例从0.75～1.50 可调，烷烃、二烯烃和炔烃生成的数量少。甲醇转化率始终大于99.8%，乙烯和丙烯的选择性分别为55%和27%。

② MTP 工艺 德国Lurgi 公司的MTP 工艺首先是以天然气制合成气，然后利用合成气制甲醇。鲁奇公司的甲醇制丙烯工艺采用3 个固定床反应器组成，其中2 个处于生产状态，1 个处于备用状态，每个反应器有六个催化剂床层。

七、丙烯产业未来发展 （1）预测未来。 世界丙烯市场需求增长速度将高于乙烯市场需求增长速度。分析丙烯资源的主要来源，仅靠蒸气裂解制乙烯和FCC 装置生产的丙烯，难以满足丙烯市场需求增产的要求。 （2）为了满足未来市场对丙烯的需求。经过加氢处理脱除二烯烃和炔烃的燕汽裂解或俨化裂化副产的C4、C5馏分、轻叹裂解汽油或轻质催化汽油催化裂解生产丙烯和场烯烃歧化生产丙烯已成为增产丙烯技术开发的热点。有的已经工业化，有的已具有工业化的条件。 （3）审视当前，预测未来。增产丙烯是提高中国炼化企业盈利能力的重要措施。应加快C4、C5烯烃催化裂解增产丙烯技术的研究开发和工业化步伐。根据目前国内丙烯资源短缺的现状。要积极采用MCD、FDFcc 技术，改进催化剂和工艺条件提高Fcc 反应深度。合理调整蒸汽裂解装置的反应深度等增产丙烯，还应重视丙烯精制及其衍生物装置的技术改造。

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