丙烷脫氫(PDH)介紹PPTPPT課件

1、一、丙烷脫氫反應(yīng)機(jī)理二、輕烴催化脫氫歷史變遷三、丙烷脫氫催化劑四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)五、丙烷脫氫的工程特點(diǎn)提 綱第1頁/共38頁丙烯生產(chǎn)技術(shù)FCCDCC/CPPMTOPDH乙烯裂解第2頁/共38頁從丙烷脫氫到丙烯 反應(yīng)表觀方程式：C3H8 C3H6+ H2 熱裂解脫氫： 傳統(tǒng)的蒸汽熱裂解裝置（乙烯裝置），C-C和C-H打斷，生產(chǎn)乙烯和丙烯。溫度800920，轉(zhuǎn)化率93%，乙烯收率42%，丙烯17%。 催化脫氫： 所謂的“丙烷脫氫”，溫度590630 ，單程轉(zhuǎn)化率33%44%，選擇性86%。一、丙烷脫氫反應(yīng)機(jī)理一、丙烷脫氫反應(yīng)機(jī)理第3頁/共38頁丙烷脫氫制丙烯反應(yīng) 平衡反應(yīng)：C3H8 C3H6

2、 + H2 （吸熱） 反應(yīng)產(chǎn)物、副產(chǎn)物： H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, C4+ 熱力學(xué) 性質(zhì)決定： （1）吸熱反應(yīng)； （2）平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大；適當(dāng)適當(dāng)?shù)母叩姆磻?yīng)溫度 （3）分子數(shù)增加的可逆反應(yīng)；反應(yīng)壓力越低越有利.因此，提高反應(yīng)溫度和降低壓力有利于反應(yīng)向正方向進(jìn)行；但反應(yīng)溫度過高將造成非催化熱裂和深度脫氫反應(yīng)加劇，導(dǎo)致選擇性降低 。通常催化脫氫反應(yīng)溫度 控制在590630 。 一、丙烷脫氫反應(yīng)機(jī)理一、丙烷脫氫反應(yīng)機(jī)理第4頁/共38頁溫度-熱裂解副反應(yīng)曲線 一、丙烷脫氫反應(yīng)機(jī)理一、丙烷脫氫反應(yīng)機(jī)理第5頁/共38頁輕烴催化脫氫歷史變遷 催化劑相同，脫氫

3、溫度不同。 上世紀(jì)60年代，正丁烷脫/異丁烷脫氫盛極一時(shí)，以獲得丁二烯/異丁烯；隨著熱裂解制乙烯/丙烯并副產(chǎn)丁二烯/異丁烯（即統(tǒng)稱的乙烯裝置）的發(fā)展，催化脫氫制烯烴漸漸退出市場(chǎng)。 近年來隨著乙烯裝置原料輕質(zhì)化，丙烯相對(duì)的缺口增大，丙烷脫氫開始興起。異丁烷脫氫制異丁烯正丁烷脫氫制丁二烯異丁烷脫氫制異丁烯二、輕烴催化脫氫歷史變遷二、輕烴催化脫氫歷史變遷第6頁/共38頁丙烷脫氫催化主要有以下幾種： 鉻系催化劑，如Catofin工藝采用的催化劑； 鉑系催化劑，如Olefex工藝采用的催化劑； 氧化脫氫類催化劑。（氧化脫氫是指在催化劑作用下采用適當(dāng)?shù)难趸瘎┡c丙烷反應(yīng)生成丙烯與水，其焓變小于零，為放熱反應(yīng)

4、，無需外界加熱、節(jié)省能源，與催化脫氫過程相比，可以克服熱力學(xué)平衡的限制并降低催化劑的減活作用。該催化劑離實(shí)現(xiàn)工業(yè)化尚遠(yuǎn)。） 三、丙烷脫氫催化劑三、丙烷脫氫催化劑第7頁/共38頁目前主要幾種丙烷脫氫技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第8頁/共38頁Catofin 流程簡(jiǎn)圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第9頁/共38頁Oleflex流程簡(jiǎn)圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第10頁/共38頁Star流程簡(jiǎn)圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第11頁/共38頁幾種技術(shù)明顯區(qū)別 各種技術(shù)明顯區(qū)別在反應(yīng)，各自具有明顯特點(diǎn)。 后續(xù)的各單元，是

5、典型單元操作。與乙烯裝置分離單元相似，但流程相對(duì)較短。 四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第12頁/共38頁Catofin反應(yīng)器簡(jiǎn)圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第13頁/共38頁Catofin反應(yīng)五步驟示意四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第14頁/共38頁UOP反應(yīng)器簡(jiǎn)圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第15頁/共38頁反應(yīng)器四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第16頁/共38頁Star反應(yīng)器簡(jiǎn)圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第17頁/共38頁丙烷脫氫主要單元 反應(yīng)： 原料加熱，反應(yīng)，催化劑再生，預(yù)

6、熱回收（廢鍋等）。 壓縮： 將反應(yīng)器提升到后續(xù)所需的壓力，三段壓縮，壓力提升到11.4bar。四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第18頁/共38頁丙烷脫氫主要單元 產(chǎn)品回收： 逐級(jí)冷凝，C2及以上組分逐步冷凝下來，5股液相進(jìn)入脫乙烷塔，未凝的富氫尾氣（H2, CH4）進(jìn)入PSA。 脫乙烷塔中將C2分離出來。 產(chǎn)品精制： 產(chǎn)品塔中將聚合級(jí)丙烯分離出來。H2, CH4C2H4,C2H6,C3H6, C3H8, C4+C2H4, C2H6C3H6, C3H8, C4+C3H6C3H8, C4+四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第19頁/共38頁丙烷脫氫主要單元 丙烯制冷：

7、 多級(jí)壓縮，汽-液，液體多壓力下蒸發(fā)，提供不同級(jí)別冷劑。 13， -1 ， -23， -35 乙烯制冷： 多級(jí)壓縮，汽-液，液體多壓力下蒸發(fā)，提供不同級(jí)別冷劑, -63， -100 其他配套公用工程系統(tǒng)（火炬，燃料氣，蒸汽，儀表空氣，氮?dú)?。）四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第20頁/共38頁丙烷脫氫反應(yīng)單元四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第21頁/共38頁脫乙烷塔四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第22頁/共38頁產(chǎn)品精制四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第23頁/共38頁丙烯制冷簡(jiǎn)圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第

8、24頁/共38頁乙烯制冷簡(jiǎn)圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第25頁/共38頁幾種技術(shù)各自特點(diǎn)序號(hào)反應(yīng)器參數(shù)OleflexCatofin1型式移動(dòng)床固定床2數(shù)量/臺(tái)483操作方式連續(xù)循環(huán)操作4尺寸3.2m4.2m7.9m17.2m5操作溫度/6396505906006操作壓力/MPag0.23-0.057設(shè)計(jì)溫度/670400（外殼）8設(shè)計(jì)壓力/MPag0.65/F.V.0.28/F.V.9設(shè)備材質(zhì)304S.SC.S&耐火材料襯里10加熱（蓄熱）方式加熱爐加熱反應(yīng)原料熱空氣加熱催化劑+加熱爐適度加熱反應(yīng)原料11催化劑UOP提供的Pt系催化劑南方化學(xué)公司提供的Cr系催化劑

9、12催化劑再生方式連續(xù)再生（CCR)間歇切換再生四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)第26頁/共38頁丙烷脫氫的工程特點(diǎn)（一）(Catofin PDH) 工藝參數(shù)跨度大： 溫度：高溫704；低溫-104。 壓力：負(fù)壓：0.05MPa(絕)；正壓：2.39MPag。 五、丙烷脫氫的工程特點(diǎn)五、丙烷脫氫的工程特點(diǎn)第27頁/共38頁丙烷脫氫的工程特點(diǎn)（二） 系統(tǒng)復(fù)雜：（一）反應(yīng)系統(tǒng)： 1、反應(yīng)原料加熱、進(jìn)出料換熱、余熱回收（廢鍋）互相交錯(cuò)； 2、再生空氣加熱、再生空氣換熱、余熱回收（廢鍋）互相交錯(cuò)。（二）壓縮： 三段壓縮，閉環(huán)的調(diào)溫水系統(tǒng)回收低溫?zé)崮?，用于產(chǎn)品塔塔釜加熱熱源。五、丙烷脫氫

10、的工程特點(diǎn)五、丙烷脫氫的工程特點(diǎn)第28頁/共38頁丙烷脫氫的工程特點(diǎn)（二）（三）產(chǎn)品回收（低溫回收）： 目的：通過深冷方式回收碳三，同時(shí)分離氫氣、甲烷等輕烴；工藝介質(zhì)從常溫逐級(jí)冷凝冷卻到-98 ，丙烯制冷、乙烯制冷提供不同級(jí)別冷源： 丙烯壓縮提供：13， -1 ， -23， -35 乙烯制冷提供：-63， -100（四）產(chǎn)品精制： 透平的乏汽作為塔釜熱源，塔釜的再沸器便是透平的表面冷凝器。 調(diào)溫水系統(tǒng)回收低溫?zé)崮?，也用于塔釜熱源的一部分。五、丙烷脫氫的工程特點(diǎn)五、丙烷脫氫的工程特點(diǎn)第29頁/共38頁丙烷脫氫的工程特點(diǎn)（二） 系統(tǒng)復(fù)雜：蒸汽系統(tǒng)： 4.0MPag，1.0MPag，0.35MPag

11、火炬：濕火炬（WF） ，干火炬（DF），冷火炬（CF），液體倒空系統(tǒng)（LD）其它： 燃料氣，循環(huán)水，儀表空氣，工廠空氣.五、丙烷脫氫的工程特點(diǎn)五、丙烷脫氫的工程特點(diǎn)第30頁/共38頁丙烷脫氫的工程特點(diǎn)（三） 設(shè)備種類繁多 加熱爐：進(jìn)料加熱爐、再生空氣加熱爐、廢鍋 壓縮機(jī)：產(chǎn)品壓縮機(jī)、再生空氣壓縮機(jī)、丙烯壓縮機(jī)、乙烯壓縮機(jī) 反應(yīng)器：8臺(tái) 塔器：脫乙烷塔、產(chǎn)品塔（分段、雙塔）、脫油塔、脫丁烷塔、工藝凝液汽提塔五、丙烷脫氫的工程特點(diǎn)五、丙烷脫氫的工程特點(diǎn)第31頁/共38頁設(shè)備匯總表五、丙烷脫氫的工程特點(diǎn)五、丙烷脫氫的工程特點(diǎn)設(shè)備類型國內(nèi)訂貨（臺(tái)/套）國外訂貨（臺(tái)/套）合計(jì)（臺(tái)/套）塔66反應(yīng)器88容器58159換熱器75176工業(yè)爐112機(jī)泵40848壓縮機(jī)及風(fēng)機(jī)189其它3131總計(jì)21227239第32頁/共38頁丙烷脫氫的工程特點(diǎn)（四） 設(shè)備大型化，管道“設(shè)備化”。 設(shè)備管道材料復(fù)雜，高溫鋼（304H），普通碳鋼，低溫碳鋼或低溫合金鋼（A33GR6，09MnNiDR，3.5Ni），不銹鋼。 反應(yīng)器襯耐火材料。 高溫管道，低溫管道應(yīng)力計(jì)算，反應(yīng)框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，諸多機(jī)組采購技術(shù)服務(wù)，大型設(shè)備的