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)
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四、丙烷脱氢主要工艺技术
Star反应器简图
高级材料
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高级材料
20
高级材料
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高级材料
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四、丙烷脱氢主要工艺技术
脱乙烷塔
高级材料
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四、丙烷脱氢主要工艺技术
产品精制
高级材料
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四、丙烷脱氢主要工艺技术
丙烯制冷简图
高级材料
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高级材料
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高级材料
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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
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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
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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
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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。）
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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…..