丙烷脱氢装置进料加热炉散热损失计算分析(1)
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）的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））以脱除原料中的水分(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
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）。
• 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 。
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。
，低温碳钢或低温合金钢（A33GR6，09MnNiDR ，），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
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢设备布置图
五、丙烷脱氢的工程特点
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%。
丙烷脱氢全厂鸟瞰图
谢谢观赏
（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。
五、丙烷脱氢的工程特点
丙烷脱氢的工程特点（二）
丙烷脱氢装置进料加热炉散热损失计算分析(1)
丙烷脱氢装置进料加热炉散热损失计算分析作者：朱威张世亮摘要:进料加热炉是丙烷脱氢制丙烯的主要设备之一，由于裂解所需温度很高，故其内部耐火水泥的浇筑质量将直接影响到进料加热炉的寿命以及运行成本。
本文对进料加热炉耐火水泥的特点、浇筑过程、注意事项及热损失等都做了初步的论述。
关键词:丙烷脱氢进料加热炉耐火水泥浇筑1引言在丙烷脱氢制丙烯的生产工艺中，进料加热炉是最重要的设备之一，来自进料预处理单元的丙烷（纯度97%以上）在经过汽化并二次预热后进人进料加热炉盘管中进行加热到600℃，并利用烟道气用来预热进料丙烷，同时把装置锅炉给水从110℃加热到122℃。
进料加热炉盘管最高工作温度可以达到600℃;，辐射段炉内壁的温度可达700℃，而烧嘴周围的温度可以达到1400℃，但是对于进料加热炉外壁平均温度要求在70℃以下，以保证热损失在设计合理范围之内。
这就对进料加热炉耐火、水泥的耐火性能、保温性能提出了很高的要求。
由于箱式进料加热炉的结构特点，对于水泥的强度要求也很严格。
因此，能否将耐火水泥精确而坚固的浇筑在炉体钢板上，将直接影响到进料加热炉的使用寿命和大修周期，对于今后的生产成本也有影响。
天津渤化石化有限公司2012年新建的丙烷脱氢装置中使用的进料加热炉是意大利ITT公司的产品，生产能力为60万吨丙烯/年。
全炉分为三大模块:辐射段(radiant module)、对流段(convection module)和烟道段(stack module)。
考虑到中方施工的实际困难，对流段以及烟道段已经在生产厂家浇筑完毕，中方施工的部分为辐射段底板，共有墙板33块，面积合计708.61㎡。
所有底板均在现场浇筑并养护后再进行吊装，现场总浇筑工程量178. 18m3，94.15吨。
1.1 炉墙散热损失计算根据热传导理论，炉墙散热损失计算应分为平壁和圆筒壁两种。
当圆筒壁内径与外径之比大于0.5时，可近似按平壁计算。
因此，石油化工厂管式加热炉炉墙散热损失计算，均可以按平壁方法计算。
换热器传热技术在丙烷脱氢反应中的应用与设计
换热器传热技术在丙烷脱氢反应中的应用与设计随着能源需求的增加和环境污染的加剧，丙烷脱氢反应作为一种重要的催化过程受到了广泛关注。
在丙烷脱氢反应过程中，换热器传热技术的应用对于提高反应效率、降低能耗以及减少环境污染具有重要意义。
本文将探讨换热器传热技术在丙烷脱氢反应中的应用与设计。
换热器在丙烷脱氢反应中起到了至关重要的作用。
其主要任务是通过传递热量，使反应系统能够保持适宜的温度范围，以提高反应效率。
在换热器的设计中，需要考虑如何实现高效的传热，以及如何降低能量损失。
首先，换热器的传热技术在丙烷脱氢反应中的应用需要具备高效的传热能力。
常见的传热技术包括换热管传热、板式传热和螺旋式传热等。
在选择传热技术时，需要考虑反应物料和工艺条件的特性。
例如，对于高温高压的反应条件，换热器应具备耐高温的特点，并采用耐高压材料制造，以确保系统的稳定性。
其次，在换热器的设计过程中，需要注意如何降低能量损失。
换热器的能量损失主要包括传热过程中的传导和辐射损失，以及流体中的压降损失。
为了减少传导和辐射损失，可以采用保温材料对换热器进行包裹，提高热量利用率。
对于流体中的压降损失，可以通过优化流道结构和流体流速来减少。
此外，还可以考虑采用多级热交换装置，将热能充分利用，以最大程度地降低能量损失。
此外，在换热器的设计中，还需要考虑换热器与反应器之间的协调性。
换热器与反应器之间的协调性对于反应系统的稳定运行至关重要。
在设计过程中，需要根据反应热量的特点，考虑换热器的尺寸和位置，以确保热量能够及时传递并维持反应器的稳定温度。
最后，在换热器的设计中，需要综合考虑经济性和可持续性。
换热器的设计不仅需要满足反应工艺的需求，还需要考虑成本和环境影响。
为了提高经济性，可以采用高效节能的设备，并优化换热器的结构和材料选择。
对于可持续性，可以考虑采用环保型的传热介质和技术，降低对环境的影响。
综上所述，换热器传热技术在丙烷脱氢反应中的应用与设计具有重要的意义。
丙烷脱氢装置能耗计算及节能措施
第3422020年3月天津 工Tianjin Chemical Industry Vol.34No.2Mar.2020近年来，丙烷脱氢项目发展迅速，丙烷脱氢技 术在国内趋于成熟，丙烯产能逐年增加，市场竞争日益激烈。
具有相对低的单位产品综合能耗，将具有更好的经济性，实现可持续发展。
考虑到国内外各地的各项原料及公用工程消耗的市场价格因地域差异等因素价格不尽相同，因此在同行业中统一出计能耗的 。
同，在 ：现有的 能耗将会在市场竞争中发挥更大的优势。
1主要工艺介绍天津丙烷脱氢丙烯工艺 国Lummus丙烷脱氢装置能耗计算及节能措施林秀岩，王学磊(天津渤海&化有)公司，天津300452)摘要：本文通过相关要求确定了丙烷脱氢装置单位产品综合能耗的计算方法，并进行实际统计核算出了目前的能耗水平，阐述了节能降耗的一些措施。
关键词：丙烷脱氢；单位产品综合能耗；节能降耗doi:10.3969/j.issn. 1008-1267.2020.02.013中图分类号：TQ050文献标志码:A文章编号:1008-1267(2020)02-0040-02公司的Catofin 技术，采用固定床工艺和Cr 2O 3- AI 2O 3 。
丙烷 产品 的丙烷合，经原料 脱原料中C # 的 ，经原料加到脱氢 的， 脱氢 [，在 用下发脱氢 ⑴。
脱氢 i出料 成 及，，相， 成成的氢及原料中C 2， PSA 单 氢相成的丙烯及的丙烷，产品一 ，到产品丙烯[2]1)。
图1丙烷脱氢制丙烯工艺流程图收稿日期：2019-12-14第34卷第2期林秀岩等:丙烷脱氢装置能耗计算及节能措施412丙烷脱氢装置能耗计算方法为了提高能耗计算的合理性，深刻反映能耗指标的系统特性，有利于提高工艺装置和公用工程系统的用能水平，天津丙烷脱氢装置能耗采用单位产品能耗为基准进行计算。
2.1计算公式e=E/G式中：e-单位丙烯产品综合能耗（kgoe/t）;E-丙烷脱氢装置能耗（kgoe）;G-丙烷脱氢装置丙烯产品产量（t）中E=!（M c RJ+!Q g式中：M e-耗的量，量计正值，量计负值;R e-耗的能折算值;Q厂与外界交换的能量，输入能源计正值，输出能计负值。
丙烷脱氢装置废热锅炉脱硝系统改造
丙烷脱氢装置废热锅炉脱硝系统改造摘要:为了进一步减少烟气排放中氮氧化物,为烟气余热锅炉配置了脱硝段,以实现降低烟气污染的目的。
提供工艺流程模拟，同时在锅炉厂家详细设计协助下,对脱硝注氨系统设备本体结构布局进行了优化,降低了氨的消耗量和逃逸。
在工艺和设备改进后,最终烟气排放中氮氧化物含量大大降低,并且氨消耗量也有明显减少,有效增加企业生产的经济效益和安全环保效益。
关键词:丙烷脱氢装置；氮氧化物；烟气余热锅炉引言东莞巨正源科技有限公司120万吨/年丙烷脱氢制高性能聚丙烯项目一期工程余热锅炉设计装置操作时间不少于8000小时/年，操作弹性为60%～110%。
该工艺采用的固定床反应器，脱氢催化剂使用一段时间以后会结焦，所以新鲜空气经过加热炉加热后，高温空气对催化剂进行烧焦再生再热，最后的废气经过余热锅炉，锅炉用于回收再生空气加热炉里的余热来生产高压蒸汽并预热再生空气。
一、工艺流程简述反应器再生后的高温烟道气进入废热锅炉（EA-1004），以回收烟道气中的余热。
烟道气经过高压蒸汽过热段后，之后经过高温空气预热段后，进入SCR脱硝床，以脱除其中的NOX，然后依次通过高压蒸汽发生段、再生空气预热器、省煤器回收余热后，从烟囱排放至大气。
为了达到更好脱硝效果，氨气与高温空气在静态混合器中混合，用于混合的高温空气量不大于9t/h，混合均匀后含氨高温稀释空气分别进入氨格栅各分支。
通过氨格栅均匀与烟气混合后进入脱硝催化剂进行脱硝反应。
1.流场模拟技术目标在第一层催化剂入口处烟气与氨气混合充分，且均匀分布于脱硝反应器中。
1.满足脱硝催化剂参数要求；2.在110%工况，脱硝喷氨格栅压力损失不大于130Pa；3.催化剂层前的速度分布要求：相对标准偏差小于15%；4.催化剂层前的温度分布要求：最大绝对偏差±10℃；5.催化剂层前的NOx/NH3比率分布要求：相对标准偏差小于5%；（6）氨气正常用量最大值按100kg/h；6.氨格栅入口NOX含量最大值按1000mg/Nm3（Dry@3%O2），NOx中的NO2浓度≤80%；7.氨和空气混合后进喷氨格栅管道内总量不高于9t/h。
丙烷脱氢工艺技术经济分析及投资估算
丙烷脱氢工艺技术经济分析及投资估算
Oleflex工艺
UOP公司的Oleflex工艺是80年代开发的，1990年首先在泰国实现了工业化，1997年4月韩国投产25万吨/年丙烯的联合装置采用第二代Oleflex技术。
目前，全世界Oleflex丙烷脱氢制丙烯总生产能力达250万吨/年。
表2 Oleflex工艺35万吨/年工业装置物料平衡
Oleflex工艺利用富含丙烷的LPG作原料，在压力为3.04 MPa，温度为525℃，铂催化剂作用下脱氢，经分离和精馏得到聚合级丙烯产品。
Oleflex采用移动床技术，由反应区、催化剂连续再生区、产品分离区和分馏区组成。
丙烷单程转化率为35％-40％，丙烯选择性为84％，丙烯产率约为85%，氢气产率约为3.6% 。
该技术烯烃收率稳定，催化剂再生方法理想，催化剂使用寿命长，装填量少，但移动床技术复杂，投资和动力消耗较高。
表3 丙烷脱氢工艺技术比较
表4 Oleflex生产工艺装置投资估算(2002年)
表5 Oleflex工艺技术转让费用(1999年)。
丙烷脱氢分离工艺的模拟与分析_张琦
元的模拟结果并分析各单元的能耗，确定急冷、压缩、深冷分离、脱 C2 、丙炔加氢和丙烯精馏等单元的操作条件，考察了在已
确定的操作条件下各分离单元的能耗。模拟结果表明，丙烷脱氢分离工艺主要操作条件为： 压缩机出口压力 1. 10 MPa、深冷分
离温度-95 ℃ 、脱乙烷塔操作压力 0. 90 MPa、丙烯精馏塔顶操作压力 0. 75 MPa，使用热泵精馏塔； 丙烷脱氢分离工艺中，主要
第4 期
张 琦等 . 丙烷脱氢分离工艺的模拟与分析
·423·
2 模拟方法
以 300 kt / a 丙烷脱氢装置为例对丙烷脱氢分离工 艺进行模拟。进入分离系统的脱氢反应器出口的反应 气流量为 110 t / h，温度 530 ℃，压力 0. 20 MPa。丙 烷脱氢反应器出口反应气的组成见表 1，反应气组成 未考虑 C+4 和少量水以及 CO，CO2，N2 等组分。
在脱乙 烷 塔 顶 分 离 出 物 料 中 的 氢 气、 甲 烷 和乙烯，塔釜液（ 丙烷、丙烯和丙炔） 则在经泵 送到 丙 炔 加 氢 单 元 （ Ｒ101 ） 。 在 丙 炔 加 氢 单 元 中，丙炔发生加氢反应生成丙烯，反应后的物 料进入丙烯精馏塔（ T103） 进行精馏操作。在丙 烯精馏单元中，丙烷和丙烯在精馏塔中被分离， 塔顶得到聚合级丙烯产品，塔釜丙烷作为原料 返回至脱氢反应器。
除去了冷凝水的反应气在压缩单元（ C101） 被 压缩到较高压力以满足分离单元的操作需要。压 缩单元采用多段压缩，段间冷却并及时排出各段
间的冷凝液以提高压缩效率。压缩的反应气经干 燥塔（ D101） 后进入深冷分离单元（ E101） 。压缩的 反应气在深冷分离单元分离出氢气、甲烷等轻组 分气体，丙烷、丙 烯 等 重 质 组 分 则 被 冷 凝 后 进 入 脱乙烷塔（ T102） 。
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丙烷脱氢装置进料加热炉散热损失计算分析
作者：朱威张世亮
摘要:进料加热炉是丙烷脱氢制丙烯的主要设备之一，由于裂解所需温度很高，故其内部耐火水泥的浇筑质量将直接影响到进料加热炉的寿命以及运行成本。
本文对进料加热炉耐火水泥的特点、浇筑过程、注意事项及热损失等都做了初步的论述。
关键词:丙烷脱氢进料加热炉耐火水泥浇筑
1引言
在丙烷脱氢制丙烯的生产工艺中，进料加热炉是最重要的设备之一，来自进料预处理单元的丙烷（纯度97%以上）在经过汽化并二次预热后进人进料加热炉盘管中进行加热到600℃，并利用烟道气用来预热进料丙烷，同时把装置锅炉给水从110℃加热到122℃。
进料加热炉盘管最高工作温度可以达到600℃;，辐射段炉内壁的温度可达700℃，而烧嘴周围的温度可以达到1400℃，但是对于进料加热炉外壁平均温度要求在70℃以下，以保证热损失在设计合理范围之内。
这就对进料加热炉耐火、水泥的耐火性能、保温性能提出了很高的要求。
由于箱式进料加热炉的结构特点，对于水泥的强度要求也很严格。
因此，能否将耐火水泥精确而坚固的浇筑在炉体钢板上，将直接影响到进料加热炉的使用寿命和大修周期，对于今后的生产成本也有影响。
天津渤化石化有限公司2012年新建的丙烷脱氢装置中使用的进料加热炉是意大利ITT公司的产品，生产能力为60万吨丙烯/年。
全炉分为三大模块:辐射段(radiant module)、对流段(convection module)和烟道段(stack module)。
考虑到中方施工的实际困难，对流段以及烟道段已经在生产厂家浇筑完毕，中方施工的部分为辐射段底板，共有墙板33块，面积合计708.61㎡。
所有底板均在现场浇筑并养护后再进行吊装，现场总浇筑工程量178. 18m3，94.15吨。
1.1 炉墙散热损失计算
根据热传导理论，炉墙散热损失计算应分为平壁和圆筒壁两种。
当圆筒壁内径与外径之比大于0.5时，可近似按平壁计算。
因此，石油化工厂管式加热炉炉墙散热损失计算，均可以按平壁方法计算。
通过平壁炉墙的散热损失可按下式计算:
Q = q･ F
q===
Q一一炉墙散热量，kW;
F一一炉墙面积，m2;
q一一一炉墙散热强度，kW/m2;
T1，一一-炉墙内壁温度，K;
Ta--炉体附近大气温度，K;
Tn-一一炉墙外壁温度，K;
δi--多层炉墙各层壁厚，m;
λi各层炉墙相对应材料导热系数，kW/m2 •k;
an一一炉墙外壁对空气的给热系数，kW/m2 ·k。
显然从上式可以看到，炉墙散热量的多少与炉墙面积成正比，并受炉墙厚度和炉墙导热系数的影响。
炉墙越厚，炉墙对应材料的导热系数越小散热越少。
这也是炉墙采用不同种耐火水泥的原因，在不同的炉墙温度区间选择最佳的保温材料，能有效地防止热量损失。
而炉墙的厚度和对应材料的导热系数最终影响的炉外壁温度，在炉墙面积和炉墙外大气温度无法改变的情况下，炉墙散热量与炉外壁温度直接相关，所有的保温措施都是为了有效降低炉外壁温度。
在筑炉完成后，可以检查炉外壁温度，以确认筑炉的质量。
1.2炉墙外壁对空气的给热系数αn的计算
αn =anc+anr
αnc = A x
αnr=
nc一一对流传热系数，kW/( m2 •K) ;
一一辐射传热系数，kW/( m2 •K) ;
A一与炉壁表面散热有关的系数，一般取A
=2.2:
4.54一炉墙外壁黑度一般为0.8，外界空间的黑度可取为1，绝对黑体表面的辐射系数为
5.67，则:5.67 xO. 8 xl =4.54。
最终可以将炉墙的散热损失公式表示为如下形式:
Q=F
此次筑炉为辐射段箱体，外形尺寸为:长24. 74m，高10. 19m，宽3.22m，按六面体算得: F = 729.2(m2) T. = 15. 4℃，按2006年10月份烘炉时平均气温计算。
炉膛温度在正常工作温度670℃时，测得外壁平均温度Tn=43.1℃。
外壁温度Tn与炉墙热损失Q之间的关系如下表，表中还根据炉墙热损失，折算出了消耗的天然气量以及全年的天然气消耗费用。
天然气热值按每标准立方米8000大卡(33.5kJ)计算，天然气单价按1.6万立方米计算，全年按8000小时操作时间计算，见表4所示。