丙烷脱氢(PDH)介绍PPT课件
合集下载
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
丙烷脱氢介绍
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.
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）
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℃
丙烷脱氢
PROPANE DEHYDROGENATION
2012年6月
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%。
丙烷脱氢(PDH)介绍 PPT
• 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。
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
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
丙烷脱氢介绍
• 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
谢谢
2020/11/26
37
技术
工艺仍在改进，殊途同归，任重道远
谢谢！
Catofin 流程简图
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 Catofin反应器简图
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 Star反应器简图
四、丙烷脱氢主要工艺技术 脱乙烷塔
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…..
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。
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）：
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：
丙烷脱氢介绍
2020/11/26
1
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
五、丙烷脱氢的工程特点 Catofin反应器衬里
谢谢
2020/11/26
37
技术
工艺仍在改进，殊途同归，任重道远
谢谢！
Catofin 流程简图
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 Catofin反应器简图
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 Star反应器简图
四、丙烷脱氢主要工艺技术 脱乙烷塔
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…..
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。
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）：
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：
丙烷脱氢介绍
2020/11/26
1
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
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
丙烷脱氢副产氢
丙烷脱氢副产氢摘要：1.丙烷脱氢反应概述2.丙烷脱氢副产氢的生成原理3.丙烷脱氢副产氢的应用前景4.我国丙烷脱氢副产氢产业发展现状与挑战5.推动丙烷脱氢副产氢产业发展的策略与建议正文：1.丙烷脱氢反应概述丙烷脱氢反应是一种重要的化学反应，指的是在特定条件下，丙烷分子中的氢原子被脱除，生成丙烯和氢气。
这一反应在石油化工、精细化工等领域具有广泛应用，尤其是在丙烯生产过程中，丙烷脱氢反应是其主要制备方法之一。
2.丙烷脱氢副产氢的生成原理丙烷脱氢反应生成丙烯的同时，还会产生一定量的氢气。
这是因为在反应过程中，丙烷分子中的氢原子与脱氢酶结合，形成氢气。
氢气的生成与反应条件、催化剂种类和丙烷的初始组成等因素有关。
通常情况下，丙烷脱氢反应的氢气产率较低，但随着反应条件的优化和催化剂性能的提高，氢气产率有望得到进一步提升。
3.丙烷脱氢副产氢的应用前景丙烷脱氢副产氢作为一种清洁能源，具有广泛的应用前景。
首先，氢气可用于工业生产中的能源替代，例如钢铁、化肥等行业的高温炉窑，可利用氢气作为燃料降低能耗和减少碳排放。
其次，氢气可用于氢能交通领域，如氢燃料电池汽车等。
此外，氢气还具有潜在的储能和碳减排作用，例如氢气储存和碳捕捉与利用等。
4.我国丙烷脱氢副产氢产业发展现状与挑战近年来，我国丙烷脱氢副产氢产业发展迅速，产能和产量均有所提高。
然而，面临着一些挑战，如氢气产率较低、氢气提纯技术亟待突破、相关政策和法规体系尚不完善等。
针对这些挑战，我国政府和企业应加大研发投入，推动技术创新，完善产业政策和法规体系，促进丙烷脱氢副产氢产业的可持续发展。
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
丙烷脱氢工艺介绍
丙烷脱氢工艺介绍
丙烷脱氢工艺是一种将丙烷转化为丙烯的主要方法。
丙烯是一种重要的工业原料，广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域。
丙烷脱氢工艺通过在高温下使丙烷发生脱氢反应，生成丙烯。
丙烷脱氢反应的化学方程式为：
C3H8 → C3H6 + H2
由此可见，丙烷脱氢反应生成的主要产物是丙烯和氢气。
丙烷脱氢反应需要在高温下进行，一般在500℃左右。
此外，反应需要催化剂的存在，常用的催化剂为氧化铬。
催化剂可以提高反应速率和选择性。
丙烷脱氢工艺可以采用不同的反应器类型，包括管式反应器、流化床反应器、浮动床反应器等。
不同的反应器类型具有不同的特点和适用范围，可以根据具体情况进行选择。
在丙烷脱氢反应中，丙烷分子失去一个氢原子，形成丙烯分子和氢气。
丙烯分子具有不饱和性，可以进一步进行聚合反应，形成高分子化合物。
因此，丙烯是一种重要的化学原料。
丙烷脱氢工艺在工业中得到广泛应用，尤其是在塑料、橡胶、纤维等领域。
通过优化反应条件和催化剂的选择，可以提高丙烯的产率
和选择性，降低生产成本，实现更加可持续的生产。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
四、丙烷脱氢主要工艺技术
UOP反应器简图
反应器
从历史变迁看脱氢工艺发展前景
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
• 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。
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
.
Oleflex流程简图
反应区、
催化剂连续再生区、 产品分离区
分馏区
氢气：
稀释剂，用氢气 循环以抑制结 焦、抑制热裂解 和作载热体维持 脱氢反应温度
• 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
.
1
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：
其它：
燃料气，循环水，仪表空气，工厂空气…..
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： 丙烯压缩提供：13℃， -1℃ ， -23℃， -35℃ 乙烯制冷提供：-63℃， -100℃
（四）产品精制：
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
三、丙烷脱氢主要工艺技术
目前主要几种丙烷脱氢技术
Catofin LUMMUS
Oleflex UOP
Star UHDE
五、丙烷脱氢的工程特点
Catofin反应器衬里
.
34
.
35
.
36
技术
工艺仍在改进，殊途同归，任重道远
.
13
谢谢！
.
14
Catofin 流程简图
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
Catofin反应器简图
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
Star反应器简图
.
20
.
21
.
22
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
.
26
.
27
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）
• 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
• 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%
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。
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）
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；