丙烷脱氢(PDH)介绍PPT

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。
• 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。
• 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 （3）分子数增加的可逆反应；反应压力越低越有利.
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：
其它：
湿火炬（WF） ，干火炬（DF）， 冷火炬（CF），液体倒空系统（LD）
燃料气，循环水，仪表空气，工厂空气…..
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（三）
• 设备种类繁多
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。
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。）
• 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
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
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）。
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
0.28/F.V. 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
加热炉：进料加热炉、再生空气加热炉、废锅 压缩机：产品压缩机、再生空气压缩机、丙烯压缩机、乙 烯压缩机 反应器：8台 塔器：脱乙烷塔、产品塔（分段、双塔）、脱油塔、脱丁 烷塔、工艺凝液汽提塔
五、丙烷脱氢的工程特点
设备汇总表
设备类型 塔
反应器 容器 换热器 工业炉 机泵 压缩机及风机 其它 总计
国内订货（台/套） 6
四、丙烷脱氢主要工艺技术
目前主要几种丙烷脱氢技术
四、丙烷脱氢主要工艺技术
Catofin 流程简图
四、丙烷脱氢主要工艺技术
Oleflex流程简图
四、丙烷脱氢主要工艺技术
Star流程简图
四、丙烷脱氢主要工艺技术
几种技术明显区别
• 各种技术明显区别在反应，各自具有明显特点。
• 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。
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 ℃ 。
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
• 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）
（三）产品回收（低温回收）：
58 75 1 40 1 31 212
国外订货（台/套）
8 1 1 1 8 8
27
合计（台/套） 6 8 59 76 2 48 9 31
239
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（四）
• 设备大型化，管道“设备化”。 • 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。
丙烷脱氢
PROPANE DEHYDROGENATION
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
丙烯生产技术
FCC
MTO
PDH
乙烯裂解
DCC/CPP
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
• 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
丙烷脱氢制丙烯反应
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）
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℃
• 压缩：
将反应器提升到后续所需的压力，三段压缩，压力提升到 11.4bar。
四、丙烷脱氢主要工艺技术
丙烷脱氢主要单元
• 产品回收：
逐级冷凝，C2及以上组分逐步冷凝下来，5股液相进入脱 乙烷塔，未凝的富氢尾气（H2, CH4）进入PSA。
H2, CH4
C2H4,C2H6,C3H6, C3H8, C4+
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
五、丙烷脱氢的工程特点
Catofin反应器衬里
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢设备布置图
ห้องสมุดไป่ตู้
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢全厂鸟瞰图