丙烷脫氫(PDH)介紹

1、丙烷脫氫丙烷脫氫2012年6月PROPANE DEHYDROGENATION一、丙烷脫氫反應機理二、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五、丙烷脫氫的工程特點提 綱丙烯生產技術丙烯生產技術FCCDCC/CPPMTOPDH乙烯裂解從丙烷脫氫到丙烯從丙烷脫氫到丙烯 反應表觀方程式：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，生產乙烯和丙烯。溫度800920，轉化率93%，乙烯收率42%，丙烯17%。 催化脫氫： 所謂的“丙烷脫氫”，溫度590630 ，單程轉化率33%44%，選擇性86%。一、丙烷脫氫反應機理一、丙烷脫氫

2、反應機理丙烷脫氫制丙烯反應丙烷脫氫制丙烯反應 平衡反應：C3H8 C3H6 + H2 （吸熱） 反應產物、副產物： H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, C4+ 熱力學 性質決定： （1）吸熱反應； （2）平衡常數隨溫度的升高而增大；適當適當的高的反應溫度 （3）分子數增加的可逆反應；反應壓力越低越有利.因此，提高反應溫度和降低壓力有利于反應向正方向進行；但反應溫度過高將造成非催化熱裂和深度脫氫反應加劇，導致選擇性降低 。通常催化脫氫反應溫度 控制在590630 。 一、丙烷脫氫反應機理一、丙烷脫氫反應機理溫度溫度-熱裂解副反應曲線熱裂解副反應曲線 一、丙烷脫氫反應

3、機理一、丙烷脫氫反應機理輕烴催化脫氫歷史變遷輕烴催化脫氫歷史變遷 催化劑相同，脫氫溫度不同。 上世紀60年代，正丁烷脫/異丁烷脫氫盛極一時，以獲得丁二烯/異丁烯；隨著熱裂解制乙烯/丙烯并副產丁二烯/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。 近年來隨著乙烯裝置原料輕質化，丙烯相對的缺口增大，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

4、下采用適當的氧化劑與丙烷反應生成丙烯與水，其焓變小于零，為放熱反應，無需外界加熱、節(jié)省能源，與催化脫氫過程相比，可以克服熱力學平衡的限制并降低催化劑的減活作用。該催化劑離實現工業(yè)化尚遠。） 三、丙烷脫氫催化劑三、丙烷脫氫催化劑目前主要幾種丙烷脫氫技術目前主要幾種丙烷脫氫技術CatofinLUMMUSOleflexUOPStarUHDE四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術Catofin 流程簡圖流程簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術Oleflex流程簡圖流程簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術Star流程簡圖流程簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫

5、氫主要工藝技術幾種技術明顯區(qū)別幾種技術明顯區(qū)別 各種技術明顯區(qū)別在反應，各自具有明顯特點。 后續(xù)的各單元，是典型單元操作。與乙烯裝置分離單元相似，但流程相對較短。 四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術Catofin反應器簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術Catofin反應五步驟示意四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術UOP反應器簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術反應器四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術Star反應器簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術丙烷脫氫主要單元丙烷脫氫主要單元 反應：反應： 原料加熱

6、，反應，催化劑再生，預熱回收（廢鍋等）。 壓縮：壓縮： 將反應器提升到后續(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四、丙烷脫氫主要工藝技術丙烷脫氫主要單元丙烷脫氫主要單元 產品回收：產品回收： 逐級冷凝，C2及以上組分逐步冷凝下來，5股液相進入脫乙烷塔，未凝的富氫尾氣（H2, CH4）進入PSA。 脫乙烷塔中將C2分離出來。 產品精制：產品精制： 產品塔中將聚合級丙烯分離出來。H2, CH4C2H4,C2H6,C3H6, C3H8, C4+C2H4, C2H6C3H6, C3H8, C4+C3H6C3H8, C4+四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術

7、丙烷脫氫主要單元丙烷脫氫主要單元 丙烯制冷：丙烯制冷： 多級壓縮，汽-液，液體多壓力下蒸發(fā)，提供不同級別冷劑。 13， -1 ， -23， -35 乙烯制冷：乙烯制冷： 多級壓縮，汽-液，液體多壓力下蒸發(fā)，提供不同級別冷劑, -63， -100 其他配套公用工程系統(tǒng)（火炬，燃料氣，蒸汽，儀表空氣，氮氣。）四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術丙烷脫氫反應單元丙烷脫氫反應單元四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術脫乙烷塔脫乙烷塔四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術產品精制產品精制四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術丙烯制冷簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術四

8、、丙烷脫氫主要工藝技術乙烯制冷簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術四、丙烷脫氫主要工藝技術幾種技術各自特點幾種技術各自特點序號反應器參數OleflexCatofin1型式移動床固定床2數量/臺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設計溫度/670400（外殼）8設計壓力/MPag0.65/F.V.0.28/F.V.9設備材質304S.SC.S&耐火材料襯里10加熱（蓄熱）方式加熱爐加熱反應原料熱空氣加熱催化劑+加熱爐適度加熱反應原料11催化劑UOP提供的Pt系催化劑南方化學公司提供的Cr系催

9、化劑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四、丙烷脫氫主要工藝技術丙烷脫氫的工程特點（一）丙烷脫氫的工程特點（一）(Catofin PDH) 工藝參數跨度大：工藝參數跨度大： 溫度：高溫704；低溫-104。 壓力：負壓：0.05MPa(絕)；正壓：2.39MPag。 五、丙烷脫氫的工程特點五、丙烷脫氫的工程特點丙烷脫氫的工程特點（二）丙烷脫氫的工程特點（二） 系統(tǒng)復雜系統(tǒng)復雜：（一）反應系統(tǒng)： 1、反應原料加熱、進出料換熱、余熱回收（廢鍋）互相交錯； 2、再生空氣加熱、再生空氣換熱、余熱回收（廢鍋）互相交錯。（二）壓縮： 三段壓縮，閉環(huán)的調溫水系統(tǒng)回收低溫熱

10、能，用于產品塔塔釜加熱熱源。五、丙烷脫氫的工程特點五、丙烷脫氫的工程特點丙烷脫氫的工程特點（二）丙烷脫氫的工程特點（二）（三）產品回收（低溫回收）： 目的：通過深冷方式回收碳三，同時分離氫氣、甲烷等輕烴；工藝介質從常溫逐級冷凝冷卻到-98 ，丙烯制冷、乙烯制冷提供不同級別冷源： 丙烯壓縮提供：13， -1 ， -23， -35 乙烯制冷提供：-63， -100（四）產品精制： 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。 調溫水系統(tǒng)回收低溫熱能，也用于塔釜熱源的一部分。五、丙烷脫氫的工程特點五、丙烷脫氫的工程特點丙烷脫氫的工程特點（二）丙烷脫氫的工程特點（二） 系統(tǒng)復雜系統(tǒng)復雜：

11、蒸汽系統(tǒng)： 4.0MPag，1.0MPag，0.35MPag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五、丙烷脫氫的工程特點丙烷脫氫的工程特點（三）丙烷脫氫的工程特點（三） 設備種類繁多 加熱爐：進料加熱爐、再生空氣加熱爐、廢鍋 壓縮機：產品壓縮機、再生空氣壓縮機、丙烯壓縮機、乙烯壓縮機 反應器：8臺 塔器：脫乙烷塔、產品塔（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五、丙烷脫氫的工程特點設備匯總表設備匯總表五、丙烷脫氫的工程特點五、丙烷脫氫的工程特點設備類型國內訂貨（臺/套）國外訂貨（臺/套）合計（臺/套）塔66反應器88容器58159換熱器75176工業(yè)爐112機泵40848壓縮機及風機189其它3131總計21227239丙烷脫氫的工程特點（四）丙烷脫氫的工程特點（四） 設備大型化，管道“設備化”。 設備管道材料復雜，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。 反應器襯耐火材料