丙烷脫氫(PDH)介紹報告-共39頁課件

1、丙烷脫氫2019年6月PROPANE DEHYDROGENATION一、丙烷脫氫反應(yīng)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(shù)五、丙烷脫氫的工程特點提 綱丙烯生產(chǎn)技術(shù)FCCDCC/CPPMTOPDH乙烯裂解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)機理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；適當適當?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)機理溫度-熱裂解副反應(yīng)曲線 一、丙烷脫氫反應(yīng)機理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

3、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。近年來隨著乙烯裝置原料輕質(zhì)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?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)，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。該催化劑離實現(xiàn)工業(yè)化尚遠。） 三、

4、丙烷脫氫催化劑目前主要幾種丙烷脫氫技術(shù)CatofinLUMMUSOleflexUOPStarUHDE四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)Catofin 流程簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)Oleflex流程簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)Star流程簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)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。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(shù)Catofin反應(yīng)器簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)Catofin反應(yīng)五步驟示意四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)UOP反應(yīng)器簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)反應(yīng)器四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)Star反應(yīng)器簡圖

5、四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)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)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)丙烷脫氫主要單元產(chǎn)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(chǎn)品精制： 產(chǎn)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(shù)丙烷脫氫主要單元丙烯制冷： 多級壓縮，汽

6、-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： 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(shù)丙烷脫氫反應(yīng)單元四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)脫乙烷塔四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)產(chǎn)品精制四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)丙烯制冷簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)乙烯制冷簡圖四、丙烷脫氫主要工藝技術(shù)幾種技術(shù)各自特點序號反應(yīng)器參數(shù)OleflexCatofin1型式移動床固定床2數(shù)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/639650

7、5906006操作壓力/MPag0.23-0.057設(shè)計溫度/670400（外殼）8設(shè)計壓力/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)丙烷脫氫的工程特點（一）(Catofin PDH)工藝參數(shù)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丙烷脫氫的工程特點（二

8、）系統(tǒng)復(fù)雜：（一）反應(yīng)系統(tǒng)： 1、反應(yīng)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(diào)溫水系統(tǒng)回收低溫熱能，用于產(chǎn)品塔塔釜加熱熱源。五、丙烷脫氫的工程特點丙烷脫氫的工程特點（二）（三）產(chǎn)品回收（低溫回收）： 目的：通過深冷方式回收碳三，同時分離氫氣、甲烷等輕烴；工藝介質(zhì)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(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)

9、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丙烷脫氫的工程特點（二）系統(tǒng)復(fù)雜：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丙烷脫氫的工程特點（三）設(shè)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(chǎn)品壓縮機、再生空氣壓縮機、丙烯壓縮機、乙烯壓縮機 反應(yīng)器：8臺 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設(shè)備匯總表五、丙烷脫氫的工程特點設(shè)備類型國內(nèi)訂貨（臺/套）國外訂貨（臺/套）合計（臺/套）塔66反應(yīng)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）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)力計算，反應(yīng)框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計，諸多機組