丙烷脱氢PDH流程图
丙烷脱氢
一、概述丙烯主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、丁辛醇、丙烯酸等产品，目前，丙烯供应主要来自石脑油裂解制乙烯和石油催化裂化。
2004-2010年间，乙烯产能增长34％，而丙烯产能仅增长25％。
随着丙烯下游产品需求量不断增长，丙烯资源短缺的状况还会进一步加剧。
因此，近年开发扩大丙烯来源的丙烷脱氢(PDH)制丙烯生产工艺成为备受关注的热点。
二、丙烷脱氢制丙烯技术情况丙烷脱氢制丙烯技术主要包括催化脱氢制丙烯、氧化脱氢制丙烯、膜反应器脱氢制丙烯以及CO2逆水煤气法脱氢制丙烯技术[2]。
2.1 丙烷催化脱氢技术丙烷催化脱氢技术根据催化剂体系的不同主要有铬系催化剂、铂系催化剂。
2.1.1 铬系催化剂丙烷催化脱氢的Catofin 工艺就采用Cr203/Al2O3催化剂，由于铬系催化剂稳定性差，且具有毒性，随着环境保护呼声的日益提高，开发低Cr含量的催化剂才有一定的前景。
2.1.2 铂系催化剂丙烷Oleflex催化脱氢工艺，采用贵金属Pt催化剂，Pt催化剂对热更稳定，可在更苛刻条件下操作。
铂催化剂对环境友好，活性较高，但其稳定性选择性还不是很理想。
2.2 丙烷氧化脱氢技术丙烷氧化脱氢为放热反应，无需外界加热，不必向过程提供热能，可节省能源，同时反应不受热力学平衡的限制。
因此氧化脱氢具有诱人的前景。
但该技术面临的困难之一是在氧化脱氢的反应条件下，很容易发生丙烷的完全氧化反应，一旦发生完全氧化反应，将放出大量热量，使温度急剧上升，不仅丙烷完全氧化，而且所产生的丙烯更容易氧化成CO~CO2(因为丙烯比丙烷更不稳定)。
因此，开发低温型高选择性催化剂是丙烷氧化脱氢的研究方向。
两种技术比较丙烷催化脱氢的选择性较高，其缺点是要耗费大量的能量。
若能把催化脱氢和氧化脱氢的优点结合起来，设计双功能型催化剂。
在催化脱氢体系引入少量氧，氧在活化丙烷的同时实现对氢气高选择性氧化，实现化学平衡移动的同时自身提供热量。
这个过程可能打破脱氢反应热力学限制，同时解决氧化脱氢反应在高烷烃转化率下的低碳烯烃选择性问题。
丙烷脱氢(PDH)介绍
C3H6+ H2
传统的蒸汽热裂解装置（乙烯装置），C-C和C-H打断， 生产乙烯和丙烯。温度800~920℃，转化率~93%，乙烯 收率~42%，丙烯~17%。
• 催化脱氢：
所谓的“丙烷脱氢”，温度590~630 ℃ ，单程转化率 33%~44%，选择性~86%。
丙烷脱氢制丙烯反应热力学 性质
（1）吸热反应； （2）平衡常数随温度的升高而增大； （3）分子数增加的可逆反应；
• 近年来随着乙烯装置原料轻质化，丙烯相的缺口增大， 丙烷脱氢开始兴起。
• 结论：需求推动生产，丙烯属于大宗产品，需求量大尤其 下游需求大据[中国化工报]报道仅聚丙烯：预计新增产能 超过300万吨至2500万吨以上。下游需求增速约7.7%，进 口量280万吨，国内产量约2000万吨，产能利用率为80%
• 聚丙烯(PP)、异丙苯、羰基醇、丙烯腈、环氧丙 烷、丙 烯酸….
PDH
DCC/CPP
MTO
乙烯裂解
FCC
丙烷脱氢
PROPANE DEHYDROGENATION 一、丙烷脱氢反应机理 二、丙烷脱氢主要工艺技术及特点 三、工艺命脉，谁主沉浮
从丙烷脱氢到丙烯
• 反应表观方程式：
C3H8
• 热裂解脱氢：
• 设备管道材料复杂，高温钢（304H），普通碳钢 ，低温碳钢或低温合金钢（A33GR6，09MnNiDR ，3.5Ni），不锈钢。
• 反应器衬耐火材料。
• 高温管道，低温管道应力计算，反应框架的结构 设计，诸多机组采购技术服务，大型设备的专门 设计。
五、丙烷脱氢的工程特点
Catofin反应器衬里
Oleflex流程简图
反应区、
催化剂连续再生区、 产品分离区
丙烷脱氢(PDH)介绍 PPT
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
三、丙烷脱氢催化剂
丙烷脱氢催化主要有以下几种：
铬系催化剂，如Catofin工艺采用的催化剂； 铂系催化剂，如Olefex工艺采用的催化剂； 氧化脱氢类催化剂。
（氧化脱氢是指在催化剂作用下采用适当的氧化剂与丙烷反 应生成丙烯与水，其焓变小于零，为放热反应，无需外界 加热、节省能源，与催化脱氢过程相比，可以克服热力学 平衡的限制并降低催化剂的减活作用。该催化剂离实现工 业化尚远。）
（1）吸热反应； （2）平衡常数随温度的升高而增大；适当适当的高的反 应温度 （3）分子数增加的可逆反应；反应压力越低越有利.
因此，提高反应温度和降低压力有利于反应向正方向 进行；但反应温度过高将造成非催化热裂和深度脱氢反应 加剧，导致选择性降低 。通常催化脱氢反应温度 控制在 590~630 ℃ 。
目的：通过深冷方式回收碳三，同时分离氢气、甲烷等轻 烃； 工艺介质从常温逐级冷凝冷却到-98 ℃，丙烯制冷、乙烯 制冷提供不同级别冷源： 丙烯压缩提供：13℃， -1℃ ， -23℃， -35℃ 乙烯制冷提供：-63℃， -100℃
（四）产品精制：
透平的乏汽作为塔釜热源，塔釜的再沸器便是透平的表面 冷凝器。 调温水系统回收低温热能，也用于塔釜热源的一部分。
• 乙烯制冷： 多级压缩，汽-液，液体多压力下蒸发，提供不同 级别冷剂, -63℃， -100℃
• 其他配套公用工程系统（火炬，燃料气，蒸汽， 仪表空气，氮气。）
四、丙烷脱氢主要工艺技术
丙烷脱氢反应单元
四、丙烷脱氢主要工艺技术
脱乙烷塔
四、丙烷脱氢主要工艺技术
丙烷脱氢(PDH)介绍(格式整齐)
18
四、丙烷脱氢主要工艺技术
Star反应器简图
高级材料
19
高级材料
20
高级材料
21
高级材料
22
四、丙烷脱氢主要工艺技术
脱乙烷塔
高级材料
23
四、丙烷脱氢主要工艺技术
产品精制
高级材料
24
四、丙烷脱氢主要工艺技术
丙烯制冷简图
高级材料
25
高级材料
26
高级材料
27
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（一）
（二）压缩：
三段压缩，闭环的调温水系统回收低温热能，用于产品塔 塔釜加热热源。
高级材料
29
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（二）
（三）产品回收（低温回收）：
目的：通过深冷方式回收碳三，同时分离氢气、甲烷等轻 烃；
工艺介质从常温逐级冷凝冷却到-98 ℃，丙烯制冷、乙烯 制冷提供不同级别冷源：
三、丙烷脱氢主要工艺技术
目前主要几种丙烷脱氢技术
高级材料
6
Ol e f le x工艺
• Ol e f le x工艺是UOP公司所拥有的一种烷 烃脱氢专利技术， 至201 4年已建成投产 1 1套生产装置，总 能力达37 40 k t ／ a
高级材料
7
Oleflex流程简图
反应区、
催化剂连续再生区、 产品分离区
丙烯压缩提供：13℃， -1℃ ， -23℃， -35℃ 乙烯制冷提供：-63℃， -100℃
（四）产品精制：
透平的乏汽作为塔釜热源，塔釜的再沸器便是透平的表面 冷凝器。
调温水系统回收低温热能，也用于塔釜热源的一部分。
高级材料
丙烷脱氢PDH介绍PPT
• 催化脱氢：
所谓的“丙烷脱氢”，温度590~630 ℃ ，单程转化率 33%~44%，选择性~86%。
一、丙烷脱氢反应机理
丙烷脱氢制丙烯反应
• 平衡反应： • 反应产物、副产物： H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, C4+ • 热力学 性质决定： （1）吸热反应； （2）平衡常数随温度的升高而增大；适当适当的高的反 应温度 （3）分子数增加的可逆反应；反应压力越低越有利. 因此，提高反应温度和降低压力有利于反应向正方向 进行；但反应温度过高将造成非催化热裂和深度脱氢反应 加剧，导致选择性降低 。通常催化脱氢反应温度 控制在 590~630 ℃ 。
脱乙烷塔中将C2分离出来。
C2H4, C2H6 C3H6, C3H8, C4+
• 产品精制：
产品塔中将聚合级丙烯分离出来。
C3H6 C3H8, C4+
四、丙烷脱氢主要工艺技术
丙烷脱氢主要单元
• 丙烯制冷： 多级压缩，汽-液，液体多压力下蒸发，提供不同 级别冷剂。 13℃， -1℃ ， -23℃， -35℃ • 乙烯制冷： 多级压缩，汽-液，液体多压力下蒸发，提供不同 级别冷剂, -63℃， -100℃ • 其他配套公用工程系统（火炬，燃料气，蒸汽， 仪表空气，氮气。）
5
6 7 8 9 10
操作温度/℃
操作压力/MPag 设计温度/℃ 设计压力/MPag 设备材质 加热（蓄热）方式
639~650
0.23 670 0.65/F.V. 304S.S 加热炉加热反应原料
590~600
-0.05 400（外壳） 0.28/F.V. C.S&耐火材料衬里 热空气加热催化剂+加热 炉适度加热反应原料 南方化学公司提供的Cr 系催化剂
2013~2014年丙烷脱氢(PDH)生产工艺路线剖析
2013年丙烷脱氢（PDH）生产工艺路线剖析内容摘要：与其它生产技术相比，获得同等规模的丙烯产量，丙烷脱氢技术的基建投资相对较低，从目前国内正在建设的丙烷脱氢产能的投资来看，差不多1万吨约0.5亿左右；装置产能达到35万吨/年以上，就具有经济规模。
目前，丙烷脱氢工艺有：（1）UOP公司的Oleflex工艺；（2）ABB Lummus 公司的Catofin工艺；（3）伍德（Krupp Uhdewcng）公司的STAR工艺；（4）Linde-BASF-Statoil共同开发的PDH工艺等；已实现工业化的主要是UOP的Oleflex工艺和ABB Lummus的Catofin工艺，UOP和Lummus两种工艺路线大体相同，所不同的只是脱氢和催化剂再生部分。
全球已投用的近20套工业化丙烷脱氢装置中，14套为UOP 的Oleflex连续移动床工艺技术，4套为ABB Lummus的Catafin循环多反应器工艺技术，此外还有1套为伍德公司的STAR法工艺技术，总共有600多万吨的生产能力。
全球现有丙烷脱氢制丙烯产能统计（中国除外）资料来源：中国产业信息网整理丙烷脱氢技术具有3大优势：首先，是进料单一，产品单一（主要是丙烯）；其次，是生产成本只与丙烷密切相关，而丙烷价格与石脑油价格、丙烯市场没有直接的关联，这可以帮助丙烯衍生物生产商改进原料的成本结构，规避一些市场风险；第三，是对于丙烯供应不足的衍生物生产厂，可购进成本较低的丙烷生产丙烯，免除运输与储存丙烯的高成本支出。
与其它生产技术相比，获得同等规模的丙烯产量，丙烷脱氢技术的基建投资相对较低，从目前国内正在建设的丙烷脱氢产能的投资来看，差不多1万吨约0.5亿左右；装置产能达到35万吨/年以上，就具有经济规模。
2013-2015年全球即将上马的丙烷脱氢制丙烯产能（中国除外）。
丙烷脱氢(PDH)工程经验介绍
2015/7/24丙烷脱氢工程经验介绍PROPANE DEHYDROGENATION (PDH) PROJECT EXPERIENCEsnec丙烷脱氢工程经验介绍PROPANE DEHYDROGENATION (PDH) PROJECT EXPERIENCE概况INTRODUCTION宁波海越丙烷与混合碳四利用项目是浙江省和宁波市“十二五”重点建设项目，项目位于浙江省宁波市北仑青峙工业园区，主要工艺装置有：气分、丙烷脱氢、甲乙酮、异辛烷及配套的锅炉、罐区、循环水场、空分等设施。
其中，丙烷脱氢装置是该项目的核心工艺装置，也是目前国内外已建成的同类最大规模装置之一。
概况INTRODUCTION装置概况如下：生产能力：60万吨/年（单线）；产品纯度≥99.6wt%；小时产量：75吨/小时。
操作弹性：60~110%操作时数：连续运行8000小时/年。
技术来源：美国CB&I LUMMUS公司CATOFIN丙烷脱氢工艺。
设计及总承包方：中石化宁波工程公司采取EPC总承包模式，承担丙烷脱氢装置的工程设计（基础工程设计+详细工程设计）、采购、施工（含大型设备吊装）和开车服务等各项工作。
工艺技术及流程TECHNOLOGY & PROCESS本装置引进美国CB&I LUMMUS公司的CATOFIN丙烷脱氢工艺。
该工艺以丙烷为原料，采用高效的铬系脱氢催化剂在八台固定床反应器中进行脱氢反应，再经低温回收及产品精制后，得到聚合级丙烯产品。
该工艺具有丙烷转换率高、丙烯选择性好、原料适应性强及装置在线率高等优点。
⏹反应单元⏹产品压缩单元⏹低温回收单元⏹产品精制单元⏹丙烯制冷单元⏹乙烯制冷单元⏹废水汽提单元•按照工艺流程的要求、物料介质的特性和设备的类型进行布置。
•PDH工艺装置占地长×宽：320m×110m 占地面积：35200平方米注：装置占地不包括配套的公用工程、变电所、仪表机柜间、循环水场等。
丙烷脱氢(PDH)介绍报告
四、丙烷脱氢主要工艺技术
丙烷脱氢反应单元
四、丙烷脱氢主要工艺技术
脱乙烷塔
四、丙烷脱氢主要工艺技术
产品精制
四、丙烷脱氢主要工艺技术
丙烯制冷简图
四、丙烷脱氢主要工艺技术
乙烯制冷简图
四、丙烷脱氢主要工艺技术
几种技术各自特点
序号 1 2 3 4 反应器参数 型式 数量/台 操作方式 尺寸 Oleflex 移动床 4 连续 Φ3.2m~4.2m Catofin 固定床 8 循环操作 Φ7.9m×17.2m
四、丙烷脱氢主要工艺技术
Catofin反应器简图
四、丙烷脱氢主要工艺技术
Catofin反应五步骤示意
四、丙烷脱氢主要工艺技术
UOP反应器简图
四、丙烷脱氢主要工艺技术
反应器
四、丙烷脱氢主要工艺技术
Star反应器简图
四、丙烷脱氢主要工艺技术
丙烷脱氢主要单元
• 反应：
原料加热，反应，催化剂再生，预热回收（废锅等）。
丙烷脱氢的工程特点（二）
• 系统复杂： （一）反应系统：
1、反应原料加热、进出料换热、余热回收（废锅）互相 交错； 2、再生空气加热、再生空气换热、余热回收（废锅）互 相交错。
（二）压缩：
三段压缩，闭环的调温水系统回收低温热能，用于产品塔 塔釜加热热源。
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（二）
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（二）
• 系统复杂： 蒸汽系统：
4.0MPag，1.0MPag，0.35MPag
火炬：
湿火炬（WF） ，干火炬（DF）， 冷火炬（CF），液体倒空系统（LD）
其它：
燃料气，循环水，仪表空气，工厂空气…..
LUMMUS和UOP和STAR丙烷脱氢(PDH)工艺介绍
丙烷脱氢2020年1月PROPANE DEHYDROGENATION一、丙烷脱氢反应机理二、轻烃催化脱氢历史变迁三、丙烷脱氢催化剂四、丙烷脱氢主要工艺技术五、丙烷脱氢的工程特点提纲丙烯生产技术FCC DCC/CPP MTO PDH乙烯裂解一、丙烷脱氢反应机理从丙烷脱氢到丙烯•反应表观方程式：C3H8 C3H6+ H2•热裂解脱氢：传统的蒸汽热裂解装置（乙烯装置），C-C和C-H打断，生产乙烯和丙烯。
温度800~920℃，转化率~93%，乙烯收率~42%，丙烯~17%。
•催化脱氢：所谓的“丙烷脱氢”，温度590~630℃，单程转化率33%~44%，选择性~86%。
一、丙烷脱氢反应机理丙烷脱氢制丙烯反应•平衡反应：C3H8C3H6+ H2（吸热）•反应产物、副产物：H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, C4+•热力学性质决定：（1）吸热反应；（2）平衡常数随温度的升高而增大；适当适当的高的反应温度（3）分子数增加的可逆反应；反应压力越低越有利.因此，提高反应温度和降低压力有利于反应向正方向进行；但反应温度过高将造成非催化热裂和深度脱氢反应加剧，导致选择性降低。
通常催化脱氢反应温度控制在590~630 ℃。
温度-热裂解副反应曲线一、丙烷脱氢反应机理轻烃催化脱氢历史变迁•催化剂相同，脱氢温度不同。
•上世纪60年代，正丁烷脱/异丁烷脱氢盛极一时，以获得丁二烯/异丁烯；随着热裂解制乙烯/丙烯并副产丁二烯/异丁烯（即统称的乙烯装置）的发展，催化脱氢制烯烃渐渐退出市场。
•近年来随着乙烯装置原料轻质化，丙烯相对的缺口增大，丙烷脱氢开始兴起。
异丁烷脱氢制异丁烯正丁烷脱氢制丁二烯异丁烷脱氢制异丁烯二、轻烃催化脱氢历史变迁三、丙烷脱氢催化剂丙烷脱氢催化主要有以下几种：铬系催化剂，如Catofin工艺采用的催化剂；铂系催化剂，如Olefex工艺采用的催化剂；氧化脱氢类催化剂。
（氧化脱氢是指在催化剂作用下采用适当的氧化剂与丙烷反应生成丙烯与水，其焓变小于零，为放热反应，无需外界加热、节省能源，与催化脱氢过程相比，可以克服热力学平衡的限制并降低催化剂的减活作用。
45万吨年丙烷脱氢制丙烯（PDH）装置工艺操作规程（UOP_C3_Oleflex_工艺）
45万吨年丙烷脱氢制丙烯（PDH）装置工艺操作规程（UOP_C3_Oleflex_工艺）45万吨/年丙烷脱氢制丙烯（PDH）装置工艺技术规程（UOP C3 Oleflex 工艺）2018年11月13日目录1 预处理工段 (1)2 丙烷脱氢反应工段 (1)3 催化剂再生工段 (4)4 冷箱分离工段 (8)5 SHP工段 (9)6 精馏工段 (9)7 PSA工段 (10)8 全厂系统（蒸汽凝液系统） (12)9 丙烷低温储罐及其辅助系统 (12)10 中间罐区 (13)11 火炬 (14)12 空压站及氮气辅助系统 (17)13 本项目涉及的主要化学反应 (19)1 预处理工段来自新鲜丙烷进料加热器（21E0601）新鲜丙烷原料先进入进料保护床（21D0101-1/2），在此用树脂吸附剂除去氮化物和有机金属化合物。
这两台保护床可以通过调整进出料管道来改变两台保护床的前后。
接着丙烷原料流过汞脱除器（21D0102）除汞，然后进入进料干燥器（21D0103-1/2））以脱除原料中水分(原料中如果含水将在分离系统结冰，就可能堵塞系统。
这两台干燥器一般在系统开车时用来干燥进料，正常运行时可不用。
进料干燥器装填分子筛以从丙烷中脱除水分。
进料干燥器设计为每周再生一次，再生用干燥的丙烷气来完成，丙烷在进料干燥再生蒸发器(21E0120)中用蒸汽先加热到60℃，然后用原料干燥再生过热器（21E0122）加热到232℃左右，以与丙烷进料相反的方向进入进料干燥器去再生干燥床层，然后进入进料干燥再生冷凝器(21E0102)，被冷凝后送到进料干燥再生收集器（21D0104），在此水与再生丙烷分离，丙烷用进料干燥再生泵（21P0101）输送到在线操作的干燥器入口，废水送至反应工段与含硫废液混合后一并送至含硫/盐污水处理装置处理。
2 丙烷脱氢反应工段（1）原料预热及反应自冷箱分离工段回收冷量后的原料丙烷送至热联合进料换热器（21E0201-1/2/3/4）内与出反应器的粗产品气进行换热进一步提高进料温度同时降低粗产品的温度。
丙烷脱氢(PDH)介绍报告共39页
Catofin 固定床
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4 连续
8 循环操作
Φ3.2m~4.2m
Φ7.9m×17.2m
639~650
590~600
0.23
-0.05
670
400（外壳）
0.65/F.V.
0.28/F.V.
304S.S
C.S&耐火材料衬里
加热炉加热反应原料
热空气加热催化剂+加热 炉适度加热反应原料
UOP提供的Pt系催化剂
南方化学公司提供的Cr 系催化剂
连续再生（CCR)
间歇切换再生
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（一）
(Catofin PDH) • 工艺参数跨度大：
温度：高温704℃；低温-104℃。
压力：负压：0.05MPa(绝)；正压：2.39MPag。
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（二）
四、丙烷脱氢主要工艺技术
乙烯制冷简图
四、丙烷脱氢主要工艺技术
几种技术各自特点
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
反应器参数 型式
数量/台 操作方式
尺寸 操作温度/℃ 操作压力/MPag 设计温度/℃ 设计压力/MPag
设备材质
加热（蓄热）方式
催化剂
催化剂再生方式
Oleflex 移动床
一、丙烷脱氢反应机理
温度-热裂解副反应曲线
二、轻烃催化脱氢历史变迁
轻烃催化脱氢历史变迁
异丁烷脱氢 制异丁烯
正丁烷脱氢 制丁二烯
异丁烷脱氢 制异丁烯
• 催化剂相同，脱氢温度不同。
• 上世纪60年代，正丁烷脱/异丁烷脱氢盛极一时，以获得丁 二烯/异丁烯；随着热裂解制乙烯/丙烯并副产丁二烯/异丁 烯（即统称的乙烯装置）的发展，催化脱氢制烯烃渐渐退 出市场。
丙烷脱氢(PDH)介绍报告 共39页
• 后续的各单元，是典型单元操作。与乙烯装置分 离单元相似，但流程相对较短。
四、丙烷脱氢主要工艺技术
Catofin反应器简图
四、丙烷脱氢主要工艺技术
Catofin反应五步骤示意
四、丙烷脱氢主要工艺技术
UOP反应器简图
四、丙烷脱氢主要工艺技术
反应器
Catofin 固定床
4 连续
8 循环操作
Φ3.2m~4.2m
Φ7.9m×17.2m
639~650
590~600
0.23
-0.05
670
400（外壳）
0.65/F.V. 304S.S 加热炉加热反应原料
0.28/F.V.
C.S&耐火材料衬里
热空气加热催化剂+加热 炉适度加热反应原料
UOP提供的Pt系催化剂
C3H8
• 热裂解脱氢：
C3H6+ H2
传统的蒸汽热裂解装置（乙烯装置），C-C和C-H打断， 生产乙烯和丙烯。温度800~920℃，转化率~93%，乙烯 收率~42%，丙烯~17%。
• 催化脱氢：
所谓的“丙烷脱氢”，温度590~630 ℃ ，单程转化率 33%~44%，选择性~86%。
一、丙烷脱氢反应机理
南方化学公司提供的Cr 系催化剂
连续再生（CCR)
间歇切换再生
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（一）
(Catofin PDH) • 工艺参数跨度大：
温度：高温704℃；低温-104℃。
压力：负压：0.05MPa(绝)；正压：2.39MPag。
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（二）
丙烷脱氢制丙烯工艺技术
•1丙烷脱氢制丙烯工艺技术多产丙烯的丙烷脱氢技术具有一系列的优点：首先一套装置只生产丙烯一种产品，因此可以直接用于生产丙烯衍生物；其次，该装置的生产费用只受制于丙烷的价格；最后，丙烯衍生物装置的最合适建造地点可以不临近丙烯，建设地点灵活。
但是该技术也存在一定的缺点：丙烷脱氢是一种强吸热反应，受热力学平衡限制，单程转化率难以提高，高温又导致副反应增多，丙烯选择性低，催化剂容易结焦失活，需要及时再生，因此导致装置投资大，能耗高，生产成本高。
为了解决这些问题，正在开发丙烷氧化脱氢和采用膜反应的技术。
丙烷脱氢技术目前工业化应用不多，除了以上原因外，关键是必须有廉价的丙烷资源，否则将使该工艺无法与其他增产丙烯的技术相竞争。
丙烷脱氢技术的最大优势在于只产丙烯，在丙烷资源较多、价格稳定的中东地区的发展前景很好，也是对中东乙烷裂解装置缺少丙烯的一种补充，如沙特阿拉伯Alujain公司将在Yanbu地区建一套42万t／a聚合级丙烷脱氢制丙烯装置。
AI Zamil公司最近计划在AI Jubail地区建一套采用丙烷脱氢生产45万t／a丙烯的装置。
因此，丙烷脱氢技术在特定的地区，如中东地区等，对特定的石化厂商，具有独特的竞争力。
目前韩国、马来西亚、泰国和沙特阿拉伯等已经建成或正在建设的丙烷脱氢工业化装置有l5套以上，总生产能力已超过300万t ／a。
最大丙烷脱氢装置规模为46万t／a，由沙特阿拉伯聚烯烃公司采用ABB鲁姆斯公司的Carotin工艺已于2004年在沙特阿拉伯的朱拜勒建成投产。
丙烷脱氢制丙烯技术一直在持续不断地改进。
工艺方面，主要是通过优化设计降低投资和减少操作费用、通过操作条件和设计的优化提高工艺收率。
催化剂方面，不断开发了新一代催化剂。
如UOP 公司已经开发出第四代、正在研制第五代催化剂体系。
新的催化剂体系铂含量降低，但收率和使用寿命提高。
丙烷脱氢装置规模也不断提高，工业化初期的规模为l0万t／a左右，20世纪末期达到25万t／a，到本世纪初期进一步提高到30～35万t／a，从2004年开始一些40万t／a以上的大型丙烷脱氢装置开始建设，UOP公司正在建设的3套装置其中有2套在40万t／a以上[6]。
丙烷脱氢(PDH)介绍ppt课件
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四、丙烷脱氢主要工艺技术
脱乙烷塔
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四、丙烷脱氢主要工艺技术
产品精制
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四、丙烷脱氢主要工艺技术
丙烯制冷简图
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五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（一）
(Catofin PDH) • 工艺参数跨度大：
温度：高温704℃；低温-104℃。 压力：负压：0.05MPa(绝)；正压：2.39MPag。
技术
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工艺仍在改进，殊途同归，任重道远
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谢谢！
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Catofin 流程简图
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四、丙烷脱氢主要工艺技术
Catofin反应五步骤示意
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四、丙烷脱氢主要工艺技术
Catofin反应器简图
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四、丙烷脱氢主要工艺技术
Star流程简图
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四、丙烷脱氢主要工艺技术
Star反应器简图
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• 上世纪60年代，正丁烷脱/异丁烷脱氢盛极一时，以获得丁 二烯/异丁烯；随着热裂解制乙烯/丙烯并副产丁二烯/异丁 烯（即统称的乙烯装置）的发展，催化脱氢制烯烃渐渐退 出市场。
• 近年来随着乙烯装置原料轻质化，丙烯相对的缺口增大， 丙烷脱氢开始兴起。
• 结论：需求推动生产，丙烯属于大宗产品，需求量大尤其 下游需求大据[中国化工报]报道仅聚丙烯：预计新增产能 超过300万吨至2500万吨以上。下游需求增速约7.7%，进 口量280万吨，国内产量约2000万吨，产能利用率为80% 11
因此，提高反应温度和降低压力有利于反应向正方向进行；
但反应温度过高将造成非催化热裂和深度脱氢反应加剧， 导致选择性降低 。通常催化脱氢反应温度 控制在 590~630 ℃ 。
丙烷脱氢(PDH)介绍课件
PROPANE DEHYDROGENATION
2012年6月
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提纲
一、丙烷脱氢反应机理 二、轻烃催化脱氢历史变迁 三、丙烷脱氢催化剂 四、丙烷脱氢主要工艺技术 五、丙烷脱氢的工程特点
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丙烯生产技术
FCC
MTO
PDH
乙烯裂解
DCC/CPP
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一、丙烷脱氢反应机理
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五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（一） (Catofin PDH)
• 工艺参数跨度大：
温度：高温704℃；低温-104℃。
压力：负压：0.05MPa(绝)；正压：2.39MPag。
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五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（二）
• 系统复杂：
（一）反应系统：
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一、丙烷脱氢反应机理
丙烷脱氢制丙烯反应
• 平衡反应：
C3H8 ⇔ C3H6 + H2 （吸热）
• 反应产物、副产物：
H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, C4+ • 热力学 性质决定：
（1）吸热反应；
（2）平衡常数随温度的升高而增大；适当适当的高的反 应温度
1、反应原料加热、进出料换热、余热回收（废锅）互相 交错；
（3）分子数增加的可逆反应；反应压力越低越有利.
因此，提高反应温度和降低压力有利于反应向正方向
进行；但反应温度过高将造成非催化热裂和深度脱氢反应
加剧，导致选择性降低 。P通PT学常习交催流 化脱氢反应温度 控制在
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丙烷脱氢
一、概述丙烯主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、丁辛醇、丙烯酸等产品，目前，丙烯供应主要来自石脑油裂解制乙烯和石油催化裂化。
2004-2010年间，乙烯产能增长34％，而丙烯产能仅增长25％。
随着丙烯下游产品需求量不断增长，丙烯资源短缺的状况还会进一步加剧。
因此，近年开发扩大丙烯来源的丙烷脱氢(PDH)制丙烯生产工艺成为备受关注的热点。
二、丙烷脱氢制丙烯技术情况丙烷脱氢制丙烯技术主要包括催化脱氢制丙烯、氧化脱氢制丙烯、膜反应器脱氢制丙烯以及CO2逆水煤气法脱氢制丙烯技术[2]。
2.1 丙烷催化脱氢技术丙烷催化脱氢技术根据催化剂体系的不同主要有铬系催化剂、铂系催化剂。
2.1.1 铬系催化剂丙烷催化脱氢的Catofin 工艺就采用Cr203/Al2O3催化剂，由于铬系催化剂稳定性差，且具有毒性，随着环境保护呼声的日益提高，开发低Cr含量的催化剂才有一定的前景。
2.1.2 铂系催化剂丙烷Oleflex催化脱氢工艺，采用贵金属Pt催化剂，Pt催化剂对热更稳定，可在更苛刻条件下操作。
铂催化剂对环境友好，活性较高，但其稳定性选择性还不是很理想。
2.2 丙烷氧化脱氢技术丙烷氧化脱氢为放热反应，无需外界加热，不必向过程提供热能，可节省能源，同时反应不受热力学平衡的限制。
因此氧化脱氢具有诱人的前景。
但该技术面临的困难之一是在氧化脱氢的反应条件下，很容易发生丙烷的完全氧化反应，一旦发生完全氧化反应，将放出大量热量，使温度急剧上升，不仅丙烷完全氧化，而且所产生的丙烯更容易氧化成CO~CO2(因为丙烯比丙烷更不稳定)。
因此，开发低温型高选择性催化剂是丙烷氧化脱氢的研究方向。
两种技术比较丙烷催化脱氢的选择性较高，其缺点是要耗费大量的能量。
若能把催化脱氢和氧化脱氢的优点结合起来，设计双功能型催化剂。
在催化脱氢体系引入少量氧，氧在活化丙烷的同时实现对氢气高选择性氧化，实现化学平衡移动的同时自身提供热量。
这个过程可能打破脱氢反应热力学限制，同时解决氧化脱氢反应在高烷烃转化率下的低碳烯烃选择性问题。
PDH装置施工总结
PDH装置施工总结概述丙烷脱氢(PHD)国际上主要有两种主流工艺。
UOP公司的Oleflex工艺Oleflex工艺为UOP公司专利技术，在压力大于0.1 MPa、温度580～650 ℃、铂催化剂作用下进行丙烷脱氢、分离和精馏，得到聚合级丙烯产品。
反应中不用氢气或水蒸气作稀释剂，故可降低能耗和操作费用。
分为反应、回收和催化剂再生三部分，工艺流程见下图。
丙烯单程转化率35%～40%，总收率为86％左右。
炼油化工技术：丙烷脱氢装置（PDH）主要工艺简述1）反应部分。
丙烷原料与富含氢气的循环丙烷气混合，加热到反应器所需进口温度并在高选择性铂催化剂作用下反应生成丙烯，使用4台径流式反应器，使吸热反应的转化率和选择性达到优化，催化剂连续再生。
2）回收精馏部分。
反应生成气经冷却、压缩、干燥，然后送到冷箱部分冷凝，气体分为循环气和纯净气，纯净气是摩尔分数近90%的氢气，杂质主要是甲烷和乙烷；液体主要是丙烯和未反应丙烷混合物，送到下游精馏部分回收丙烯和再循环的丙烷，可得到纯度为99.5%～99.8%的丙烯产品。
3）再生部分。
再生部分具有催化剂烧焦、铂催化剂重新分配、除去额外的水分及催化剂再生等4项主要功能。
催化剂循环再生时间通常为5-10天。
ABB公司的Lumms- Catofin工艺Catofin工艺是美国ABB Lummus公司开发的C3～C5 烷烃脱氢生产单烯烃技术，该工艺分为反应、压缩、回收和精制4个工段，工艺流程见图下。
炼油化工技术：丙烷脱氢装置（PDH）主要工艺简述该工艺通过铬-铝催化剂固定床按烃类-热空气循环方式操作将丙烷转化为丙烯。
采用多个反应器使物流连续流动，催化剂床层都需预热，其热量被下行烃类吸收，床层冷却到预定温度烃类循环终止，再预热，工艺循环进行。
每一个循环要进行烃蒸气脱氢、反应器内蒸汽清洗、空气吹扫、预热催化剂并烧掉其上结焦，然后抽真空、复原。
催化剂不用再生，该工艺丙烷单程转化率约为45%，总转化率大于85%，工艺操作温度593～649 ℃，压力33.86～50.79 kPa。