丙烷脫氫制丙烯工藝技術(shù)

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1、·1丙烷脫氫制丙烯工藝技術(shù)多產(chǎn)丙烯的丙烷脫氫技術(shù)具有一系列的優(yōu)點：首先一套裝置只生產(chǎn)丙烯一種產(chǎn)品，因此可以直接用于生產(chǎn)丙烯衍生物；其次，該裝置的生產(chǎn)費用只受制于丙烷的價格；最后，丙烯衍生物裝置的最合適建造地點可以不臨近丙烯，建設(shè)地點靈活。但是該技術(shù)也存在一定的缺點：丙烷脫氫是一種強吸熱反應(yīng)，受熱力學(xué)平衡限制，單程轉(zhuǎn)化率難以提高，高溫又導(dǎo)致副反應(yīng)增多，丙烯選擇性低，催化劑容易結(jié)焦失活，需要及時再生，因此導(dǎo)致裝置投資大，能耗高，生產(chǎn)成本高。為了解決這些問題，正在開發(fā)丙烷氧化脫氫和采用膜反應(yīng)的技術(shù)。丙烷脫氫技術(shù)目前工業(yè)化應(yīng)用不多，除了以上原因外，關(guān)鍵是

2、必須有廉價的丙烷資源，否則將使該工藝無法與其他增產(chǎn)丙烯的技術(shù)相競爭。丙烷脫氫技術(shù)的最大優(yōu)勢在于只產(chǎn)丙烯，在丙烷資源較多、價格穩(wěn)定的中東地區(qū)的發(fā)展前景很好，也是對中東乙烷裂解裝置缺少丙烯的一種補充，如沙特阿拉伯Alujain公司將在Yanbu地區(qū)建一套42萬t／a聚合級丙烷脫氫制丙烯裝置。AIZamil公司最近計劃在AIJubail地區(qū)建一套采用丙烷脫氫生產(chǎn)45萬t／a丙烯的裝置。因此，丙烷脫氫技術(shù)在特定的地區(qū)，如中東地區(qū)等，對特定的石化廠商，具有獨特的競爭力。目前韓國、馬來西亞、泰國和沙特阿拉伯等已經(jīng)建成或正在建設(shè)的丙烷脫氫工業(yè)化裝置有l(wèi)5套以上

3、，總生產(chǎn)能力已超過300萬t／a。最大丙烷脫氫裝置規(guī)模為46萬t／a，由沙特阿拉伯聚烯烴公司采用ABB魯姆斯公司的Carotin工藝已于2004年在沙特阿拉伯的朱拜勒建成投產(chǎn)。丙烷脫氫制丙烯技術(shù)一直在持續(xù)不斷地改進。工藝方面，主要是通過優(yōu)化設(shè)計降低投資和減少操作費用、通過操作條件和設(shè)計的優(yōu)化提高工藝收率。催化劑方面，不斷開發(fā)了新一代催化劑。如UOP公司已經(jīng)開發(fā)出第四代、正在研制第五代催化劑體系。新的催化劑體系鉑含量降低，但收率和使用壽命提高。丙烷脫氫裝置規(guī)模也不斷提高，工業(yè)化初期的規(guī)模為l0萬t／a左右，20世紀末期達到25萬t／a，到本世紀初期

4、進一步提高到30～35萬t／a，從2004年開始一些40萬t／a以上的大型丙烷脫氫裝置開始建設(shè)，UOP公司正在建設(shè)的3套裝置其中有2套在40萬t／a以上[6]。丙烷脫氫制丙烯工藝技術(shù)主要有UOP公司的Oleflex工藝、Lummus公司Catofin工藝、Uhde公司的Star工藝、linde公司的PDH工藝、Snamprogetti—Yarsintez公司的FBD-4工藝，其主要工藝技術(shù)特點見表l。表l丙烷脫氫工藝的基本特點[7]1．1UOP公司的Oleflex工藝UOP公司的Oleflex工藝采用移動床工藝和Pt-Al203催化劑，催化劑可連

5、續(xù)再生，類似煉廠連續(xù)重整裝置。反應(yīng)溫度550～600℃，反映壓力>0．1MPa。丙烷單程轉(zhuǎn)化率35％～40％，丙烯選擇性為84％。該工藝包括反應(yīng)、連續(xù)催化劑再生和產(chǎn)品分離工序。通常一套裝置包括4臺串聯(lián)反應(yīng)器，各反應(yīng)器之間設(shè)有加熱器。催化劑連續(xù)再生(CCR)單元有四項主要功能：燒掉催化劑上積炭，重新分配催化劑上的鉑，除去過量水蒸氣和還原催化劑。反應(yīng)區(qū)和再生區(qū)各自獨立，以保證再生器停工時反應(yīng)器可繼續(xù)運行(圖1)。Oleflex工藝最新的改進是實現(xiàn)反應(yīng)工序較低壓力降，以提高收率；采用較小的加熱器，以降低反應(yīng)工序的費用。近期工作集中在催化劑方面，其壽命更

6、長，選擇性更高。由于新一代的Oleflex催化劑具有高活性和高穩(wěn)定性，允許操作空速在比原設(shè)計高20％的條件下進行，反應(yīng)器可設(shè)計得更小，中間加熱器操作溫度還可降低。此外，設(shè)計的改進還降低了再生部分的費用。工業(yè)數(shù)據(jù)表明，待生催化劑上的結(jié)焦量比第一代設(shè)計的低得多，新一代再生器的大小只有第～代的一半，催化劑再生部分的設(shè)計更為合理和簡單。再生條件的優(yōu)化可省去鼓風(fēng)機、加熱器和一些外部管道。單箱反應(yīng)器流出物壓縮機的設(shè)計已在本工藝操作中得到驗證，此設(shè)計方案降低了回收工序的投資和操作費用。圖10leflex丙烷脫氮裝置工藝流程圖(1)反應(yīng)部分丙烷原料與富含氫氣的循

7、環(huán)丙烷氣混合，然后加熱到反應(yīng)器所需的進口溫度并在高選擇性鉑催化劑作用下反應(yīng)，生成丙烯。反應(yīng)部分由徑向流動式反應(yīng)器、級間加熱器和反應(yīng)器原料一排放料熱交換器組成。脫氫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，通過對前一反應(yīng)器的排放料再加熱，脫氫反應(yīng)繼續(xù)進行，反應(yīng)排放料離開最后一臺反應(yīng)器后，與混合原料進行熱交換，送到產(chǎn)品回收部分。(2)產(chǎn)品回收部分反應(yīng)器排放料(生成氣)經(jīng)冷卻、壓縮及干燥，然后被送到冷卻箱；排放料在冷卻箱內(nèi)部分冷凝，離開冷卻箱的氣體分成兩股：循環(huán)氣和純凈氣，純凈氣是摩爾分數(shù)近90％的氫氣，雜質(zhì)主要是甲烷和乙烷。在冷卻箱中被冷凝的液體主要是丙烯和未反應(yīng)丙烷的混合物

8、，此液體被泵到下游精餾部分：濰此回收丙烯和再循環(huán)的丙烷。(3)再生部分再生部分(見圖2)和應(yīng)用在PlafformingTM工藝中CCRT