丙烷脫氫制丙烯工藝及技術(shù)要點(diǎn)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(shù)要點(diǎn)分析

高 偉，趙亞龍

（天津渤化石化有限公司，天津 300452)

隨著社會(huì)進(jìn)步和科技發(fā)展，在冶煉企業(yè)生產(chǎn)中會(huì)加工產(chǎn)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(chǔ)原料，丙烷是主要民用液化氣燃料，利用催化脫氫技術(shù)可以將低附加值的丙烷及時(shí)轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)缺乏的丙烯原料，具有非常重要經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。丙烷脫氫制丙烯技術(shù)進(jìn)料比較單一，副產(chǎn)品是氫氣，需要根據(jù)乙烯聯(lián)合產(chǎn)品對(duì)于丙烯和催化裂化制劑進(jìn)行丙烯生產(chǎn)線路管理，對(duì)比當(dāng)前丙烷脫氫工藝技術(shù)，需要及時(shí)對(duì)于工藝和催化劑組成進(jìn)行投資優(yōu)勢(shì)管理。

丙烷；脫氫制丙烯；工藝技術(shù)

1 丙烷脫氫制丙烯技術(shù)安全措施管理

1）對(duì)于安裝自動(dòng)化安全控制系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)、有毒氣體檢測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)中，需要及時(shí)將反應(yīng)溫度、壓力和流量進(jìn)行適當(dāng)參數(shù)管理和連鎖措施管理，做好加熱裝置關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)于燃料加入適量的物料，及時(shí)對(duì)于物料出口溫度和引風(fēng)量進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)采集，同時(shí)保證儀表安全有效性，保持對(duì)于參數(shù)足夠數(shù)據(jù)管理。在操作調(diào)整過(guò)程中要嚴(yán)格遵守先降溫后降量方式，及時(shí)控制好反應(yīng)溫度，避免裝置溫度腐蝕問(wèn)題，有效提高溫度裝置設(shè)備和管線合金，定期對(duì)于系統(tǒng)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(qū)實(shí)現(xiàn)徹底采樣操作，還要做好對(duì)于防毒面具監(jiān)護(hù)，及時(shí)做好對(duì)于采樣口操作管理。

2）保證加熱爐內(nèi)物料合理流速同時(shí)，做好加熱爐采取多個(gè)火焰和火苗燃燒管理，避免火焰直接接觸導(dǎo)致的爐管過(guò)熱問(wèn)題，還應(yīng)在燃料消耗中實(shí)現(xiàn)對(duì)于溫度控制和管理，提高對(duì)于輻射交換情況結(jié)焦惡化處理，采用合理措施提高對(duì)于檢查開(kāi)關(guān)情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)于鍋爐爆炸問(wèn)題預(yù)防。丙烷脫氫制丙烯裝置是非常容易爆炸的化工生產(chǎn)裝置，需要及時(shí)提高反應(yīng)裝置管理，保證對(duì)于丙烷脫氫生產(chǎn)工藝安全性，降低丙烷生產(chǎn)過(guò)程中危險(xiǎn)性，進(jìn)行針對(duì)性提高對(duì)于工藝安全措施管理，降低爆炸危險(xiǎn)度提高裝置安全性，促進(jìn)企業(yè)安全生產(chǎn)管理。丙烷原料需要加熱處理，保證在催化劑作用下的高轉(zhuǎn)化率，要實(shí)現(xiàn)對(duì)于丙烯合理流動(dòng)式管理，保證丙烷脫氫制丙烯工藝順利進(jìn)行。

2 丙烷產(chǎn)品現(xiàn)狀分析

1）C3餾分經(jīng)過(guò)氣體分餾裝置可以產(chǎn)生丙烯和丙烷兩種物質(zhì)，同時(shí)丙烯和丙烷產(chǎn)量不能滿足生產(chǎn)負(fù)荷需要，需要及時(shí)提高對(duì)于商品丙烷銷售管理，還要對(duì)于多余丙烷調(diào)整到液化氣對(duì)外銷售，商品丙烷銷售價(jià)格和民用價(jià)值相同，這就需要分離出高純度丙烷混合液化氣組分，同時(shí)做到不至于嚴(yán)重浪費(fèi)問(wèn)題。丙烯產(chǎn)量較低導(dǎo)致了聚丙烯裝置原料緊缺，使得聚丙烯裝置負(fù)荷率為75%，丙烷產(chǎn)能過(guò)剩也會(huì)導(dǎo)致煉油改造工程竣工，但缺乏高附加值工業(yè)應(yīng)用需要及時(shí)對(duì)外銷售。

2）在丙烷脫氫制丙烯技術(shù)發(fā)展中，應(yīng)不斷提高對(duì)丙烷脫氫生產(chǎn)基礎(chǔ)發(fā)展管理，使用丙烷在催化劑作用下實(shí)現(xiàn)脫氫產(chǎn)生丙烯。丙烷脫氫反應(yīng)為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，不斷提高對(duì)于大量反應(yīng)熱平衡性，受到熱力限制及時(shí)對(duì)反應(yīng)器做好處理，不斷提高溫度和降低壓力有利于脫氫反應(yīng)，從而獲得更高的丙烷轉(zhuǎn)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(chǎn)品比較單一，生產(chǎn)成本和丙烷之間存在密切聯(lián)系，主要表現(xiàn)是丙烯和丙烷價(jià)格之間差距，需要結(jié)合石油價(jià)格和丙烯市場(chǎng)發(fā)展規(guī)律，幫助企業(yè)合理調(diào)節(jié)原料發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)用比較成熟的丙烷脫氫制丙烯工藝，做到對(duì)于充分運(yùn)用催化劑、反應(yīng)器和催化劑方法，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，利用Catofin工藝進(jìn)行脫氫制丙烯工藝分析。

2）Catofin工藝（見(jiàn)圖1）包括丙烷脫氫反應(yīng)、產(chǎn)品氣壓縮、產(chǎn)品的回收和精制，采用鉻/鋁催化劑的多個(gè)（5～10）固定床反應(yīng)器，通過(guò)順控程序?qū)崿F(xiàn)丙烷脫氫/熱空氣再生循環(huán)、主物料連續(xù)操作。在一個(gè)全循環(huán)中，要進(jìn)行丙烷脫氫、蒸汽吹掃、熱空氣再生、抽真空、還原，開(kāi)始下一次循環(huán)。在～600℃、0.05MPa左右條件下進(jìn)行反應(yīng)，單程轉(zhuǎn)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(guò)程發(fā)生在周期性操作的固定床反應(yīng)器內(nèi)。多反應(yīng)器系統(tǒng)允許主要工藝物流連續(xù)進(jìn)、出料。在每個(gè)完整的循環(huán)內(nèi)，汽化的丙烷進(jìn)行脫氫反應(yīng)，然后用蒸汽吹掃反應(yīng)器，再用熱空氣重新加熱

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

4 丙烷脫氫制丙烯Cation工藝的優(yōu)點(diǎn)

1）基本上Oleflex和Catofin兩種工藝是相同的，唯一區(qū)別就是對(duì)于脫氫和催化劑再生使用部分不同，Oleflex工藝設(shè)計(jì)主要特征是唯一能夠連續(xù)丙烷脫氫工藝，采用移動(dòng)床反應(yīng)器模式，而且反應(yīng)均勻穩(wěn)定，催化劑活性也比較長(zhǎng)，催化劑循環(huán)再生產(chǎn)過(guò)程中，氫氣是主要稀釋劑，需要運(yùn)用抑制熱裂解和作載熱維持脫氫反應(yīng)溫度，然后做好對(duì)于烴類反應(yīng)器的氧氣再生。Catofin工藝采用多個(gè)平行固定床反應(yīng)器循環(huán)操作連續(xù)工藝，開(kāi)車迅速，操作可靠同時(shí)在線效率比較高，反應(yīng)在真空條件下沒(méi)有氫再循環(huán)，如果沒(méi)有蒸汽稀釋，單程轉(zhuǎn)化率就比較高，可以很好降低能耗和操作費(fèi)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(huì)損失，催化劑丙烯選擇性比較高，反應(yīng)器設(shè)計(jì)最優(yōu)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(shù)最主要優(yōu)點(diǎn)：①采用多個(gè)平行固定床反應(yīng)器循環(huán)操作的連續(xù)工藝過(guò)程，開(kāi)車迅速，操作可靠，在線率高；②反應(yīng)在真空條件下進(jìn)行，沒(méi)有氫的再循環(huán)，沒(méi)有蒸汽稀釋，單程轉(zhuǎn)化率最高，降低能耗和操作費(fèi)用；③在Catofin技術(shù)中，催化劑不需要移出，從而使得操作穩(wěn)定可靠；④反應(yīng)器操作條件在綜合考慮高轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)選擇性和催化劑穩(wěn)定性后，進(jìn)一步優(yōu)化；⑤技術(shù)中使用的最新催化劑有著優(yōu)異的性能，在裝置生產(chǎn)中得到證實(shí)，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(zhǎng)催化劑壽命；⑦催化劑對(duì)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(duì)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(chǎn)品精制和兩效制冷系統(tǒng)高度集成，設(shè)備臺(tái)數(shù)少，能耗低。

3）缺點(diǎn)：反應(yīng)器臺(tái)數(shù)多，占地面積大；多個(gè)Catofin反應(yīng)器間歇操作，催化劑裝填量大，對(duì)高溫切換閥門(mén)可靠性要求高。

4）Catofin工藝在反應(yīng)工段，丙烷通過(guò)催化劑床轉(zhuǎn)化成丙烯，丙烷原料來(lái)自于分離塔塔底丙烷循環(huán)進(jìn)料和脫油塔餾出丙烷一同進(jìn)料，進(jìn)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(yīng)器出料在進(jìn)出料熱交換器中進(jìn)行換熱。加熱后氣化物料在進(jìn)料加熱爐中加熱后送至到反應(yīng)器，然后送至裝置的壓縮工段。當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)料結(jié)束系統(tǒng)仍在真空條件下時(shí)，需要用蒸汽徹底吹掃反應(yīng)器，將反應(yīng)器內(nèi)殘余物料吹掃進(jìn)入到壓縮工段。

5 結(jié)束語(yǔ)

從目前丙烷生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，丙烯工業(yè)原料工藝具有多元化和新技術(shù)發(fā)展方向，同時(shí)具有非常高的裂解深度、選擇催化裂化技術(shù)和多種丙烷轉(zhuǎn)化技術(shù)，作為單個(gè)來(lái)源的丙烷脫氫制丙烯技術(shù)需要及時(shí)提高針對(duì)性。對(duì)于技術(shù)廣泛應(yīng)用，保證丙烯增產(chǎn)和技術(shù)措施管理，同時(shí)經(jīng)過(guò)技術(shù)發(fā)展提高對(duì)于丙烯管理合理補(bǔ)充。丙烯是最為非常重要的有機(jī)化工原料，有極高的工業(yè)使用價(jià)值，可以最大限度實(shí)現(xiàn)對(duì)于丁醇、辛醇和丙烯酸的原料分類處理。和其他化學(xué)藥品不同的丙烯一般是以聯(lián)產(chǎn)方式生產(chǎn)，同時(shí)需要不斷提高對(duì)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(chǎn)。

[1] 孫建，余林，郝志峰，等.乙烷氧化脫氫制乙烯反應(yīng)中制備方法及助劑對(duì)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(xué)報(bào)，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?yàn)榛すに嚒?/p>