多产丙烯技术进展概述
陈乐
长期以来，乙烯在石油化学工业中一直处于支配地位，而丙烯和
丁二烯、芳烃等其他基本原料则被看作蒸汽裂解装置的副产品。但随
着市场对丙烯衍生物需求量的持续增长，丙烯在市场中的重要性日益
提高。1992～2004年，虽然全球乙烯的总需求量仍然大于丙烯，但丙
烯需求的增长速度已超过了乙烯。例如美国丙烯对乙烯的需求比从
1992年的0.43增长到2004年的0.54，西欧和亚太地区则达到了0.77；
中东由于拥有低成本乙烷，可生产更多的乙烯，因此从1996年以来丙
烯对乙烯的需求比基本持平。在这种发展趋势下，为补充丙烯供应的
短缺，炼油厂通过催化裂化来获取丙烯的同时，其他一些生产技术如
丙烷脱氢、烯烃转位等也成为丙烯供应的重要途径。
丙烯是多种单体、聚合物、中间体和化学品的原料，其中聚丙烯
成为丙烯需求增长的主要推动力，其丙烯用量占世界化工用丙烯的
64%。可以说，正是聚丙烯需求量的强劲增长迫使丙烯供应结构方式发
生转变。
根据莱森特化学系统公司对2004～2012年乙烯和丙烯需求增量
的预测显示，北美、西欧和亚太地区丙烯对乙烯的需求比将继续增加，
这将促进石化厂、炼油厂及独立装置开发多产丙烯的技术，并实施工
业化。炼油厂催化裂化装置与多产丙烯相关的技术包括催化裂化添加
剂、催化裂化工艺的改进、烯烃转位和c4/c5烯烃的裂解等。
催化裂化添加剂
在催化裂化工艺过程中使用含有zsm-5分子筛的专用添加剂，是
1种高性价比的增产丙烯的方式。这种添加剂由davison催化剂公司
于1984年首次推出，功能是将普通催化裂化催化剂生产的汽油馏程范
围内的烯烃转变为丙烯和丁二烯。由于看好丙烯市场，世界1/3以上
的催化裂化装置都在连续或者间歇使用zsm-5添加剂。大部分装置添
加剂用量为2%～5%，丙烯产率可增加到6%～7%，还有越来越多的炼厂
将这种添加剂的用量增加到10%，使丙烯产率增加到9%以上。表1列
出在添加和未添加zsm-5添加剂时，一套催化裂化装置的典型收率。
由表1可见，丙烯收率的增加要以汽油收率的降低为代价。因此，炼
厂需要把握这种得失关系，以实现最高的操作利润。
近来davison公司推出1种名为olefins ultra的新型高性能
zsm-5添加剂。这种添加剂的固有活性超过了以前所有同类添加剂，
可实现工业化zsm-5添加剂单位重量的最高活性。另外，davison还
开发了1种新系列催化剂apex，利用专有的择形沸石和粘合物质技术，
apex催化剂可得到非常高收率的丙烯，而且结焦很少。
工艺和催化剂的变化
中石化石油科学研究院开发了深度催化裂化（dcc）工艺。该工艺
应用催化裂化原理，结合专有的催化剂技术，采用不同的操作条件并
进行一些改进，以求达到由减压柴油生产轻烯烃的目的。dcc技术在
催化剂处理和再生方式上与催化裂化相近，主要的蒸馏和回收部分也
有相似配置，只需要根据不同的产品分布作一些调整。
dcc有两种不同的操作模式：ⅰ型（dcc-ⅰ）以生产最大量丙烯
为目的，ⅱ型（dcc-ⅱ）以生产最大量异丁烯和异戊烯、兼产丙烯和
高辛烷值优质汽油为目的。后者更适合于催化裂化装置的改造。由于
最终产品的不同，dcc-ⅰ和dcc-ⅱ两者采用的反应器型式、催化剂类
型和工艺操作条件都不相同。表2比较了两种类型dcc和催化裂化的
收率。
与催化裂化相比，两种模式的dcc都可明显提高气体和轻烃收率。
dcc-ⅱ型有较高的戊烯收率，但乙烯和丙烯收率较低。与蒸汽裂解比
较，dcc可得到很低的乙烯收率和很高的丙烯收率。这种dcc工艺更
适合于生产丙烯和丁烯，而不是乙烯。
uop公司开发了1种新型的裂化专利技术petrofcc，该工艺以生
产石化原料为目的。这种新工艺使用了独特的催化裂化装置，可以得
到非常高收率的轻烯烃和芳烃。其产品分布为35%（液体体积，下同）
丙烯、12 %乙烯、20%丁烯和20%苯和对二甲苯。与普通的催化裂化装
置相比，石化产品收率明显增加。
埃克森莫比尔正在与kbr一起研究maxofin工艺。该工艺将高
zsm-5含量的添加剂与改进的催化裂化硬件相结合，可从减压柴油生
产18%（质量百分数）的丙烯，生产过程不需要苛刻的操作条件，也
不必提高蒸汽消耗。
烯 烃 转 位
烯烃转位技术有使烯烃互换的能力，例如可将乙烯和丁烯转变为
丙烯。abb lummus global购买了菲利浦斯的转位工艺——烯烃转化
技术（oct，也称为三烯烃技术，即triolefins）。1997年巴斯夫和道
达尔启用了一套oct装置，作为其在美国得州亚瑟港合资蒸汽裂解装
置的附加装置。oct也在日本大阪三井公司的烯烃装置中运行。lummus
还宣布了几套oct技术合同，axes也可以提供转位技术的许可证。另
外，法国石油研究院和台湾中油公司共同开发了ifp-cpc的meta-4
工艺。
尽管烯烃转位技术主要利用蒸汽裂解装置提高丙烯的产量，但这
一技术也可用于催化裂化装置中来提高丙烯产量。lummus烯烃转位技
术可以和典型的催化裂化装置相结合，而且不需要外供乙烯原料。
主要步骤包括：
①在低压回收装置加工催化裂化c2馏分，回收的乙烯直接送往转
位装置；
②在丙烷回收装置中加工来自催化裂化回收部分的c3液化石油
气馏分，回收直接由催化裂化装置生产的丙烯；
③在异丁烯分离装置后的选择加氢装置中处理催化裂化c4馏分，
回收富正丁烯馏分，然后在转位装置中转化为丙烯。
选择性c4/c5裂解
选择性c4/c5裂解技术与转位技术的相似之处在于都能使低价值
的烃转变为高价值的烃，但选择性c4/c5裂解技术可使c5馏分和包括
异丁烯在内的c4馏分一起转化为丙烯。此外，整个过程中不仅不消耗
乙烯，而且可以和主产品丙烯一起得到乙烯。
近年来，一些公司开发了选择性c4/c5裂解类型的工艺。kellogg
brown & root (kbr)是arco化学公司开发的superflex技术独一的特
许证提供者；鲁奇公司开发了propylur；道达尔和uop公司也提供了
这种技术的合作版本。目前这些工艺均未实现工业化，但都经过了中
试检验。南非萨索尔的第一套工业化superflex装置预定在2005年末
投产，每年生产丙烯25万t。
superflex技术是在500～700℃和100～200kpa条件下操作的流
化床中使用了有专利权的沸石催化剂。其原理与流化催化裂化相同，
例如将c4、c5烃和焦炉轻石脑油和催化裂化轻石脑油在反应器中进行
裂解。通过superflex技术，将主要成分为c4～c8的轻烃转化为富丙
烯和乙烯物流，该物流中典型的丙烯与乙烯之比为2.0。富烯烃物料
有最高的转化率和对丙烯的最高选择性。
在萨索尔的装置中，进入superflex反应器的原料是1种由
fischer-tropsch工艺得到的c4～c11烃馏分，包含链烷烃、烯烃和
含氧化物。烯烃包括正构烯烃和异构烯烃。原料含有可查觉量的含氧
化物，这些含氧化物可在superflex反应器中加工，不需要预先分离
或精制，就可转化为有价值的轻烯烃产品。反应器的生产能力为25
万t/a丙烯和15万t/a乙烯。反应器流出物与其他烯烃物流汇合，采
用kbr专有模式回收，最终每年可生产50万t丙烯和近20万t乙烯。
表1 添加和未添加zsm-5的催化裂化产品分布 %
普通催化裂化 普通催化裂化 zsm-5
总c2 2.1 2.1
丙烯 5.9 9.9
lpg（不包括丙烯） 12.8 16.2
c5 汽油 51.6 45.6
轻循环油(lco) hco 22.0 20.6
焦 5.6 5.6
表2 dcc的产品分布和烯烃收率* %
收率 dcc-i型 dcc-ii型 普通催化裂化
c5 11.9 3.6 3.5
c3～c4 42.2 34.5 17.6
c5 石脑油 26.6 41 54.8
轻循环油（lco） 6.6 9.8 10.2
澄清油 6 5.8 9.3
焦炭 0.6 1 0.3
损失 11.9 11.9 11.9
总量 100 100 100
烯烃占原料比重
乙烯 6.1 1.8 0.8
丙烯 21 14.3 4.9
异丁烯 5.1 6.1 1.9
总丁烯 14.3 14.7 8.1
异戊烯 - 6.8 -
总戊烯 - 9.8 -
*注：原料为中国蜡质减压柴油。