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3 用UOP Oleflex脱氢工艺生产丙烯和异丁烯


Propylene and Isobutylene Production from the UOP OleflexTM Process 用UOP OleflexTM 脱氢工艺 生产丙烯和异丁烯
Greg Nedohin 格雷戈 UOP 烯烃技术部经理
UOP LLC, A Honeywell Company

丙烯原料多元化论坛, 丙烯原料

多元化论坛 2012年4月26日, 上海 年 月 日 Propylene Feedstocks Diversification Conference April 26, 2012 Shanghai, China
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UOP 5764A-1

? 2012 UOP LLC. All rights reserved.

Light Paraffin Dehydrogenation Markets 轻烷烃脱氢应用的市场
Feedstocks

原料
Propane 丙烷 Oleflex Unit

Products 产品
Propylene 丙烯

Uses 用途
Propylene Derivatives 丙烯衍生物
Polypropylene 丙烯 Acrylonitrile 丙烯腈 Propylene Oxide 环氧丙烷 Others 其它

UOP Oleflex 装置
Isobutane 异构丁烷 Oleflex Unit Contained Isobutylene 包含异丁烯

Gasoline Components/Other 汽油组分及其它
MTBE
– HPIB

ETBE Iso-octane 异辛烷 Alkylate 烷基汽油

UOP 5764A-2

Propylene Supply Discussion – Global 丙烯供应讨论丙烯供应讨论- 全球
120 100 million MTA 80
“Propylene Gap” is growing – Steam Crackers shifting to lighter feedstocks, which produce less propylene – Refiners limited by flat gasoline growth in some regions “On-Purpose Propylene” is filling the gap – Propane Dehydro (PDH) – High Severity FCC – Metathesis – MTO/MTP (from gas & coal) – Olefin Cracking 丙烯缺口增加 – 裂解进料变轻,致丙烯减少 裂解进料变轻, – 部分地区汽油涨势平缓,使得炼油受制 部分地区汽油涨势平缓, “专产的丙烯” 正好添补丙烯缺口 专产的丙烯” 专产的丙烯 – 丙烷脱氢 – 高苛刻度 FCC – 复分解 – MTO/MTP (源于气 / 煤) 源于气 – 裂解

“Propylene Gap”

丙烯缺口
丙烯需求
60

FCC丙烯 FCC丙烯
40 20 0 2000 2005 2010 2015 2020

裂解丙烯

Supply from Refinery FCCs Supply from Steam Crackers Demand (Polymer/Chemical Gr.)
Data Source: CMAI 2010

On-Purpose Propylene will supply 20% of global propylene by 2020 2020年 专产的丙烯供应将占全球丙烯供给的20% 到2020年,专产的丙烯供应将占全球丙烯供给的20%
UOP 5764A-3

Propylene Supply Discussion – China 丙烯供应讨论丙烯供应讨论-中国
25

“Propylene Gap”
20 million MTA 15 10 5 0 2004 2008 2012 2016
Supply from Refinery FCCs Supply from Steam Crackers Demand (Polymer/Chemical Gr.)
Data Source: CMAI 2010

丙烯缺口
丙烯需求 FCC丙烯 FCC丙烯

“Propylene Gap” is growing – Steam Cracker rationalization and limited expansions – Refiners adding capacity as a byproduct of gasoline supply “On-Purpose Propylene” is filling the gap – Propane Dehydro (PDH) – High Severity FCC – Metathesis – MTO/MTP (from coal) – Olefin Cracking
丙烯缺口增加

裂解丙烯

– 裂解的合理化和扩能受限 – 作为汽油供应的副产增加炼厂能力 “专产的丙烯” 正好添补丙烯缺口 专产的丙烯”
– – – – – 丙烷脱氢 高苛刻度 FCC 复分解 MTO/MTP (源于煤) 源于煤) 源于煤 裂解

On-Purpose Propylene will supply 21% of China propylene by 2020 2020年 专产的丙烯供应将占中国丙烯供给的21% 到2020年,专产的丙烯供应将占中国丙烯供给的21%

UOP 5764A-4

Why Propane Dehydro (PDH)? 为何采用丙烷脱氢技术
A PDH plant converts one feed (C3 LPG) … into one primary product (propylene) … with the option to export by-product hydrogen 丙烷脱氢装置将C3 LPG转化 丙烷脱氢装置将 转化 为主要产品丙烯的同时副产氢 气

氢气 Hydrogen

C3 LPG

丙烯
Propylene

One feed – one product Simple back integration 单一进料, 单一进料,单一产品 简单的集成配套

Low Capital Intensity Highest Yield of Propylene Attractive Rate of Return Proven Investment 较低的投资强度 丙烯产率高 优越的回报率 投资回报已被验证

UOP 5764A-5

PDH - Capital Intensity Comparison 投资强度对比
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Naphtha Cracker Propane Dehydro
$/MTA Light Olefin $/MTA Propylene

Comparison of capital intensity relative to a naphtha cracker on a $/MTA of light olefin (ethylene + propylene) basis – 1,000,000 MTA Light Olefins – 345,000 MTA Propylene Propane Dehydro (PDH) requires <80% of the capital intensity – 450,000 MTA Propylene 相对于石脑油裂解, 相对于石脑油裂解,单位产品成本 的对比 ($/MTA) ) – 1,000,000 MTA 轻质烯烃 – 345,000 MTA 丙烯 丙烷脱氢要求的资本强度小于 <80% – 450,000 MTA 丙烯

A world-scale PDH project requires about 1/3 of the capital required for a Naphtha Cracker project 世界级丙烷脱氢项目的投资大约只有石脑油裂解项目的1/3 世界级丙烷脱氢项目的投资大约只有石脑油裂解项目的

UOP 5764A-6

PDH - Product Mix Comparison 脱氢混合产物对比

High-Value Chemicals

Propane Dehydro provides the highest yields of propylene 丙烷脱氢可以获得最大的丙烯产率

UOP 5764A-7

PDH - Project Economics 项目经济性
PDH economics primarily driven by the price differentials between propylene and propane

项目经济性取决于丙烯与丙烷的价差
PG Propylene – Propane Differential Prices PDH Project Economics
50 45 40 35 IRR, % 25 20 15 10 5 300 350 400 450 500 550 600 650 700
200 0 1,000 800 600 400
N America W Europe N Asia S Asia

Monthly Average (2005-Q2,2011), Annual Average (2012-2015)
1,400 1,200

Capacity 650 KMTA 500 KMTA 350 KMTA

$/MT

30

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Data Source: CMAI 2011

Propylene - Propane, $/MT

Profitability is attractive over wide range of price differentials 在较宽泛的价差范围有诱人的盈利能力

Propylene to Propane differentials support investment in PDH 丙烯与丙烷的差价得以支持丙烷脱氢的投资
UOP 5764A-8

PDH - Proven Investment 投资已证实
PDH is well-established technology – 14 Units in operation today – First Unit on-stream in 1990 (UOP OleflexTM Unit) – Locations of operating units ? 6 Asia ? 4 Middle East ? 3 Europe / Africa ? 1 North America PDH unit capacities have been increasing – >500 KMTA
PDH 是一项充分证实的技术 – 迄今已有 套装置在运营 迄今已有12 – 第一套装置投产于 第一套装置投产于1990 (UOP OleflexTM) – 运营装置分布 ? 亚洲 - 6 ? 中东 - 4 ? 欧洲 非洲 – 3 欧洲/非洲 ? 北美 1 北美PDH 装置能力也已增加到了 – >50万吨 年 万吨/年 万吨

5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 1990 1994 1998 2002 2006 2010

600 Installed Capacity Size of New Units 500 400 300 200 100 0 Unit Size, kMTA

PDH is well-adopted proven investment dating back to 1990 投资验证可以回朔到1990 1990丙烷脱氢的广泛应用 投资验证可以回朔到1990丙烷脱氢的广泛应用
UOP 5764A-9

Capacity, MM MTA

Why Isobutane Dehydro? 为什么要用异丁烷脱氢? 为什么要用异丁烷脱氢?

Demand for MTBE, ETBE, high-purity isobutylene, alkylate and other markets creates a need for isobutane dehydrogenation 因为对MTBE,ETBE,高纯度异丁烯,烷基汽油和其它的 , 因为对 ,高纯度异丁烯, 市场需求为异丁烷脱氢创造了机会
UOP 5764A-10

Demand for MTBE/ETBE 对MTBE/ETBE的需求 的需求
Stability after the rise and fall of MTBE in the U.S. 需求的稳定与美国对MTBE态度的转变 需求的稳定与美国对 态度的转变
MTBE use in the U.S. has disappeared 美国停止了使用MTBE 美国停止了使用 ETBE use in Europe now being impacted by favoring direct ethanol blending due to higher requirements for biofuel content ETBE的使用在欧洲受到冲击,由于对生物 的使用在欧洲受到冲击, 的使用在欧洲受到冲击 质燃油的高度需求,乙醇调合燃料更受青睐 质燃油的高度需求, Expect strong growth of MTBE / ETBE use in China, Russia and Latin America MTBE/ETBE在中国,俄国和拉丁美洲将有 在中国, 在中国 强劲增长 – Growing demand for gasoline and other chemicals 汽油和其它化工品需求增长 – Environmental concerns 出于环保的考虑

Ethers Demand 对醚类的需求
25 20 15 10 5 0
2004 2006 2008 2010 2012 2014
Data source: CMAI 2010

Primarily driven by requirements to include oxygenates in gasoline to reduce emissions/pollution 主要是由减排放/污染为动力的在汽油中加氧化物 主要是由减排放 污染为动力的在汽油中加氧化物
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million MTA

UOP Oleflex Installed Capacity UOP Oleflex 已建成的产能

10 units

8 units

5 units

2 units

C3 Dehydro

C4 Dehydro

C3/C4 Dehydro

UOP has 9 PDH units in commercial operation 1 unit is in mixed C3/C4 service UOP 丙烷脱氢装置已有9套投入了商业化运营,其中一套为 3/C4混合装置 丙烷脱氢装置已有9套投入了商业化运营,其中一套为C 10 (9 PDH and 1 Mixed) awards in 2011 一一年签了10套脱氢装置 套为混合脱氢装置) 二O一一年签了 套脱氢装置(其中 套为混合脱氢装置) 一一年签了 套脱氢装置(其中1套为混合脱氢装置 UOP 5764A-12

C3 Oleflex Plant / C3 Oleflex 装置
Net Gas 净气 H2 C2Propylene 丙烯

Oleflex Unit

SHP 选择性加氢装置 Deethanizer 脱乙烷塔

Oleflex 装置
C3 LPG C3 液化气 Depropanizer 脱丙烷塔

P-P Splitter 丙烯精馏塔

C4+

UOP 5764A-13

C4 Oleflex MTBE Complex C4 Oleflex MTBE 联合装置
Net Gas 净气
Fresh Methanol 新鲜甲醇

Oleflex Unit Ethermax Unit
MTBE C3=

C4 LPG

DIB Column 脱异丁烷塔

Oleflex 装置 MTBE装置 MTBE装置

DeC3 Column 脱丙烯塔

CSP ORU

Butamer Unit

全饱和加 氢单元

氧化物 脱除单元

C4+

正丁烷异构装置
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Oleflex Process Oleflex 工艺流程
反应器部分 Reactor Section

C4 Oleflex Unit = 3 Rxs C3/C4 Oleflex Unit = 3 Rxs 的装置仅用3 含C4的装置仅用3个反应器 再生器部分 Regeneration Section
功能特点: 功能特点
连续化的操作设计 高原料利用率 较低的投资建设成本 较低公用工程消耗 不停工在线换催化剂

C C R

产品回收部分 Product Recovery Section

Heater Cells 加热炉室 Continuous Operation Design High Feedstock Utilization Low Capital Cost Low Utility Consumption Catalyst Change without shutdown

膨胀机 Turbo 干燥器Expander 反应器产物压缩机 Dryer Rx Effluent Compressor

H2 Recycle Fresh & Recycle Feed 新鲜原料 & 循环物料 Net Separator Off Gas 富氢气

To Frac Section 去分馏

UOP 5764A-15

Oleflex Technology Improvements Oleflex技术的不断改进 技术的不断改进
Since introduction of Oleflex Process in 1990, UOP has been committed to continuous improvement to increase end-user profitability

持续不断的增强和改进Oleflex技术,用以提高用户的盈利能力 技术, 自1990来,UOP持续不断的增强和改进 来 持续不断的增强和改进 技术
Reduced CAPEX/OPEX

减少投资和 运营费用

Increased Propylene Yield

Increased Reliability

提高可靠性 提高产率
Next Gen Rx Internals plus On-line Solvent Injection

Equipment and process design Reduced Thermal Residence Time enhancements in rx and frac sections Optimized Process Variables

Improved Catalyst & Adsorbents

催化剂改良
Sixth Generation, DeH-16 Reduced Pt with same life and yield

Reduced Emissions 减排
Safety Systems to Reduce flare loads

PP Plant Integration 下游装置集成
Purge Stream Integration Utility integration

21 key Oleflex improvements have been introduced over the last seven years 过去的7 引入21 21项关键的技术改进 过去的7来,引入21项关键的技术改进
UOP 5764A-16

Oleflex Advantages Oleflex 技术优势
Low Capital Cost
– Excellent Economy of Scale
? Single train design (4 Rxs) up to 750 KMTA C3=

低投资成本
– 出色的经济规模 – 单线流程设计 (4 反应器),可达 反应器) 750 吨/年丙烯产能 年丙烯产能 – 正压设计,降低风险和设备大小 正压设计, – 高活性催化剂最小化反应器尺寸

– Minimum plot area – Positive pressure design to minimize equipment size – High activity catalyst to minimize reactor size

Low Cash Cost of Production
– Low energy requirements
? Positive pressure reactor section & CCR regeneration section

较低的现金生产成本 – 低能耗
? 正压反应 & 催化剂连续再生 催化剂连续再生

– High propylene and isobuytlene selectivity which remains constant throughout catalyst life – Long catalyst life

– 催化剂在全寿命周期内维持 稳定的高丙烯和异丁烯选择性 – 催化剂寿命长
UOP 5764A-17

Oleflex Advantages Oleflex 技术优势
High Reliability and Ease of Operability
– Continuous process with well-proven CCR technology
? 14 Oleflex CCR units ? >220 UOP PlatformingTM CCR units

高可靠性和易于操作性
– 充分证实的催化剂连续再生技术 充分证实的催化剂 催化剂连续再生技术
? 14 套 Oleflex CCR 装置 ? >220 UOP PlatformingTM CCR连 连 续重整再生装置

– 独立的反应段和再生段
? 无需大尺寸高温快速切断阀 ? 不停工在线换剂

– Independent reactor and regenerator sections
? No large high-temperature isolation valves required ? Catalyst can be changed without shutting unit down

– 热壁反应器设计

– Hot wall reactor design construction

对环境友好,安全 对环境友好,
– 低 CO2 排放 – 无害,无毒,全回收的催化剂系统 无害,无毒,

Environmental & Safety Benefits
– Low CO2 emissions – Non-hazardous, non-toxic, fully recyclable catalyst system

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Summary 总结
PDH is a key proven technology for on-purpose propylene production
Isobutane dehydro has long played a role to meet the world’s gasoline blending needs for MTBE/ETBE

丙烷脱氢已证明是专产丙烯的关键 技术 异丁烷脱氢长期以来为汽油调合提 供MTBE/ETBE,起着重要作用 起着重要作用 Oleflex是一项领先的脱氢技术 是一项领先的脱氢技术
– – – – 有更多的运营装置 投资量最低, 投资量最低,生产成本最低 单线流程产能最大化 唯一真正的的连续操作工艺流程, 唯一真正的的连续操作工艺流程, CCR连续再生技术为依托 以CCR连续再生技术为依托

The Oleflex Process is the leading dehydro technology
– Most operating units – Lowest Capital Cost and Lowest Operating Cost (CCOP) – Maximum capacity single train design – Only Truly Continuous Process with CCR technology

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