丙烷脫氫制丙烯工藝及技術要點分析

高 偉，趙亞龍

（天津渤化石化有限公司，天津 300452)

丙烷脫氫制丙烯工藝及技術要點分析

高 偉，趙亞龍

（天津渤化石化有限公司，天津 300452)

隨著社會進步和科技發展，在冶煉企業生產中會加工產生大量C3餾分，主要成分是丙烯和丙烷。丙烯是非常重要石化基礎原料，丙烷是主要民用液化氣燃料，利用催化脫氫技術可以將低附加值的丙烷及時轉化為市場缺乏的丙烯原料，具有非常重要經濟和社會效益。丙烷脫氫制丙烯技術進料比較單一，副產品是氫氣，需要根據乙烯聯合產品對于丙烯和催化裂化制劑進行丙烯生產線路管理，對比當前丙烷脫氫工藝技術，需要及時對于工藝和催化劑組成進行投資優勢管理。

丙烷；脫氫制丙烯；工藝技術

1 丙烷脫氫制丙烯技術安全措施管理

1）對于安裝自動化安全控制系統、安全儀表系統、有毒氣體檢測和報警系統中，需要及時將反應溫度、壓力和流量進行適當參數管理和連鎖措施管理，做好加熱裝置關鍵設備，對于燃料加入適量的物料，及時對于物料出口溫度和引風量進行數據參數采集，同時保證儀表安全有效性，保持對于參數足夠數據管理。在操作調整過程中要嚴格遵守先降溫后降量方式，及時控制好反應溫度，避免裝置溫度腐蝕問題，有效提高溫度裝置設備和管線合金，定期對于系統做好合理管理檢查，控制好原料含硫量，注意防治硫化氫的中毒，在高硫區實現徹底采樣操作，還要做好對于防毒面具監護，及時做好對于采樣口操作管理。

2）保證加熱爐內物料合理流速同時，做好加熱爐采取多個火焰和火苗燃燒管理，避免火焰直接接觸導致的爐管過熱問題，還應在燃料消耗中實現對于溫度控制和管理，提高對于輻射交換情況結焦惡化處理，采用合理措施提高對于檢查開關情況，實現對于鍋爐爆炸問題預防。丙烷脫氫制丙烯裝置是非常容易爆炸的化工生產裝置，需要及時提高反應裝置管理，保證對于丙烷脫氫生產工藝安全性，降低丙烷生產過程中危險性，進行針對性提高對于工藝安全措施管理，降低爆炸危險度提高裝置安全性，促進企業安全生產管理。丙烷原料需要加熱處理，保證在催化劑作用下的高轉化率，要實現對于丙烯合理流動式管理，保證丙烷脫氫制丙烯工藝順利進行。

2 丙烷產品現狀分析

1）C3餾分經過氣體分餾裝置可以產生丙烯和丙烷兩種物質，同時丙烯和丙烷產量不能滿足生產負荷需要，需要及時提高對于商品丙烷銷售管理，還要對于多余丙烷調整到液化氣對外銷售，商品丙烷銷售價格和民用價值相同，這就需要分離出高純度丙烷混合液化氣組分，同時做到不至于嚴重浪費問題。丙烯產量較低導致了聚丙烯裝置原料緊缺，使得聚丙烯裝置負荷率為75%，丙烷產能過剩也會導致煉油改造工程竣工，但缺乏高附加值工業應用需要及時對外銷售。

2）在丙烷脫氫制丙烯技術發展中，應不斷提高對丙烷脫氫生產基礎發展管理，使用丙烷在催化劑作用下實現脫氫產生丙烯。丙烷脫氫反應為強吸熱反應，不斷提高對于大量反應熱平衡性，受到熱力限制及時對反應器做好處理，不斷提高溫度和降低壓力有利于脫氫反應，從而獲得更高的丙烷轉化率。

3 丙烷脫氫制丙烯Cation工藝

1）在丙烷脫氫制丙烯工藝中產品比較單一，生產成本和丙烷之間存在密切聯系，主要表現是丙烯和丙烷價格之間差距，需要結合石油價格和丙烯市場發展規律，幫助企業合理調節原料發展風險，運用比較成熟的丙烷脫氫制丙烯工藝，做到對于充分運用催化劑、反應器和催化劑方法，實現工業化應用，利用Catofin工藝進行脫氫制丙烯工藝分析。

2）Catofin工藝（見圖1）包括丙烷脫氫反應、產品氣壓縮、產品的回收和精制，采用鉻/鋁催化劑的多個（5～10）固定床反應器，通過順控程序實現丙烷脫氫/熱空氣再生循環、主物料連續操作。在一個全循環中，要進行丙烷脫氫、蒸汽吹掃、熱空氣再生、抽真空、還原，開始下一次循環。在～600℃、0.05MPa左右條件下進行反應，單程轉化率40%～45%。

圖1 Catofin工藝流程

3）Catofin工藝主要采用的是氧化鉻催化，工藝過程發生在周期性操作的固定床反應器內。多反應器系統允許主要工藝物流連續進、出料。在每個完整的循環內，汽化的丙烷進行脫氫反應，然后用蒸汽吹掃反應器，再用熱空氣重新加熱

催化劑并燒掉反應期間沉積在催化劑上的少量焦炭。這些步驟之后進行抽真空和還原，然后開始下一個循環。反應器的熱出料首先經過反應器出料蒸汽發生器，然后與反應器進料進行換熱進一步降溫后流入裝置壓縮單元。在壓縮單元，反應器出料氣體經產品氣壓縮機加壓后分為氣液相兩部分，其中的氣相部分經過低溫回收單元冷卻除掉大量惰性氣體（氫氣、氮氣、一氧化碳和二氧化碳）和反應器出料中的輕烴組分，以便進行之后的產品回收和精制單元的操作。產品精制單元包括脫乙烷塔和產品分離塔，脫乙烷塔用來將乙烷和較輕組分從丙烷、丙烯和重組分物料中分離；產品分離塔將進料分離成聚合級丙烯餾出產品和以丙烷為主的塔底產品，塔底丙烷產品作為原料循環利用。

4 丙烷脫氫制丙烯Cation工藝的優點

1）基本上Oleflex和Catofin兩種工藝是相同的，唯一區別就是對于脫氫和催化劑再生使用部分不同，Oleflex工藝設計主要特征是唯一能夠連續丙烷脫氫工藝，采用移動床反應器模式，而且反應均勻穩定，催化劑活性也比較長，催化劑循環再生產過程中，氫氣是主要稀釋劑，需要運用抑制熱裂解和作載熱維持脫氫反應溫度，然后做好對于烴類反應器的氧氣再生。Catofin工藝采用多個平行固定床反應器循環操作連續工藝，開車迅速，操作可靠同時在線效率比較高，反應在真空條件下沒有氫再循環，如果沒有蒸汽稀釋，單程轉化率就比較高，可以很好降低能耗和操作費用。使用非金屬催化劑，接收丙烷原料包括丙烷再生，催化劑就會損失，催化劑丙烯選擇性比較高，反應器設計最優操作就是降低丙烷消耗，催化劑配合使用可很好提高催化劑壽命。

2）Catofin工藝技術最主要優點：①采用多個平行固定床反應器循環操作的連續工藝過程，開車迅速，操作可靠，在線率高；②反應在真空條件下進行，沒有氫的再循環，沒有蒸汽稀釋，單程轉化率最高，降低能耗和操作費用；③在Catofin技術中，催化劑不需要移出，從而使得操作穩定可靠；④反應器操作條件在綜合考慮高轉化率、反應選擇性和催化劑穩定性后，進一步優化；⑤技術中使用的最新催化劑有著優異的性能，在裝置生產中得到證實，催化劑不含貴金屬；⑥催化劑配合使用HGM可提高選擇性、延長催化劑壽命；⑦催化劑對原料的容忍性較好，可承受原料中含有一定量C4以上的重組分、承受二烯烴和炔烴，并且對含氯、含氮和含硫化合物也有較好的承受能力；⑧低溫回收、產品精制和兩效制冷系統高度集成，設備臺數少，能耗低。

3）缺點：反應器臺數多，占地面積大；多個Catofin反應器間歇操作，催化劑裝填量大，對高溫切換閥門可靠性要求高。

4）Catofin工藝在反應工段，丙烷通過催化劑床轉化成丙烯，丙烷原料來自于分離塔塔底丙烷循環進料和脫油塔餾出丙烷一同進料，進料原料用蒸汽和熱交換器加熱氣化，熱交換器的加熱源為壓縮加工物原料。氣化物料和反應器出料在進出料熱交換器中進行換熱。加熱后氣化物料在進料加熱爐中加熱后送至到反應器，然后送至裝置的壓縮工段。當反應器進料結束系統仍在真空條件下時，需要用蒸汽徹底吹掃反應器，將反應器內殘余物料吹掃進入到壓縮工段。

5 結束語

從目前丙烷生產技術發展趨勢來看，丙烯工業原料工藝具有多元化和新技術發展方向，同時具有非常高的裂解深度、選擇催化裂化技術和多種丙烷轉化技術，作為單個來源的丙烷脫氫制丙烯技術需要及時提高針對性。對于技術廣泛應用，保證丙烯增產和技術措施管理，同時經過技術發展提高對于丙烯管理合理補充。丙烯是最為非常重要的有機化工原料，有極高的工業使用價值，可以最大限度實現對于丁醇、辛醇和丙烯酸的原料分類處理。和其他化學藥品不同的丙烯一般是以聯產方式生產，同時需要不斷提高對于丙烯催化裂化裝置精煉管理，從而保證丙烷脫氫制安全生產。

[1] 孫建，余林，郝志峰，等.乙烷氧化脫氫制乙烯反應中制備方法及助劑對鎳基催化劑性能的影響[J].分子催化，2007，（3）.

[2] 袁曉紅，趙玉寶，金燕仙，等.LiCl/SO42-ZrO2催化劑上乙烷氧化脫氫制乙烯[J].催化學報，2006，（1）.

Analysis of Propane Dehydrogenation to Propylene Process and Technical Points

Gao Wei，Zhao Ya-long

With the development of society and the development of science and technology，a large number of C3 fractions will be produced in the production of smelting enterprises.The main components are propylene and propane，propylene is a very important raw material for petroleum，propane is the main civilian liquefied petroleum gas，Technology can be low value-added propane in a timely manner into the lack of market propylene raw materials，but also has a very important economic and social benefits.Propane dehydrogenation Propylene technology feed is relatively simple，the by-product is hydrogen，according to the ethylene joint products for propylene and catalytic cracking formulations for effective propylene production line management，compared to the current propane dehydrogenation process technology，the need for timely process and catalyst composition activities Stable investment advantage management.

propane；dehydrogenation to propylene；process technology

TQ221.212

B

1003–6490（2017）11–0139–02

2017–08–22

高偉（1984—），男，河北灤縣人，工程師，主要研究方向為化工工藝。