丙烷催化脱氢制丙烯工艺研究分析

张玉新 祁小亮（天津渤化石化有限公司，天津 300452）

丙烯是一种重要的化工原材料，是生产聚丙烯、丁醇、环氧丙烷等化学品的必要原材料，市场上对其需要量每年都在增加。丙烯主要来源于石油裂解生产乙烯的副产品，据统计其产量达到丙烯总产量的66%，其他主要来源是炼油厂的催化裂化装置，只有很少量的丙烯是通过丙烷脱氢制丙烯工艺得到的。随着市场对丙烯的需求越来越大，传统的生产方式已经不能满足市场的要求，因此丙烷催化脱氢制乙烯技术已经成为了制丙烯研究中的重点。

1 丙烷脱氢制丙烯技术的简单介绍

丙烷脱氢制丙烯技术是一门综合性比较高的技术，它包括丙烷催化脱氢技术、丙烷氧化脱氢技术、丙烷膜内反应脱氢技术。丙烷氧化脱氢制丙烯技术能耗比较低，非常符合国家现今节能减排的要求，但由于它的反应过程控制比较难，产量相对比较低。丙烷膜内反应脱氢技术，可以有效利用催化剂的活性，进一步提升丙烯的生产效率，但是该技术工艺相对比较复杂，对无机膜的要求比较高，反应中的吸热、放热、热传导过程也不好控制。丙烷脱氢与水煤气逆变反应生产丙烯能大大降低对技术工艺的要求，但是现今并还没有发现一种比较高效的催化剂，产量相对比较低。本文将对各种丙烷脱氢制丙烯各种工艺进行简单介绍，希望对各丙烯生产企业具体选择技术时能起到帮助作用。

2 丙烷催化脱氢制丙烯工艺的简单介绍

目前国际上比较先进的生产工艺有Oleflex工艺、Catofin工艺、Star工艺、Linde工艺。Catofin工艺的主要流程为，新鲜气相丙烷加热到590℃左右后，通入装有催化剂的反应器，经过一段时间的反应后，进入产品气压缩单元，然后经过干燥、深冷处理后变换成液体，经过脱乙烷塔脱除轻组份和产品塔将丙烷丙烯分离后，对丙烯产品进行灌藏，对未反应的丙烷循环利用。该工艺采用绝热性能良好的反应器，每一次生产循环时间在24分钟左右，其整个工序流程包括反应器内进行反应、蒸汽吹扫、催化剂的再生、抽空还原、产品气的压缩、干燥、深冷、精馏等。

为了提高丙烯的产量，我们应将反应器保持为负压，约为50KpaA。该技术对丙烯的选择性保持在百分之九十左右，丙烷转化率保持在43%左右。

Oleflex工艺采用移动床式的反应容器，它能对反应的放热有效利用，大大降低对能源的消耗。整个工艺流程包括三步，首先反应器进行加温，并加注催化剂，后通入原料充分进行反应，反应结束后对催化剂进行循环再生利用，最后进行产品的分离提纯。丙烷再与氢气充分混合后，由氢气流带动依次进入四个反应器进行反应，此过程中应保证它们与催化剂充分接触，反应结束后催化剂进入循环再利用装置，接着重复对其利用，丙烯产品则被有效收集起来。反应器在生产中要提供500℃的反应温度，且反应压力要维持到0.1MPaG，该工艺的丙烯选择性在80%左右，丙烷转化率在40%左右。

Linde的工艺主要应用顶烧转化炉作为反应器，该反应器侧壁上装有多条催化剂棒，在生产过程中不用给反应器进行加温。该技术至少要用到三台反应器，其中两台用于生产运转，最后一台用于生产再生。原料气体在反应器经过充分反应后，把得到的半成品通入分馏塔，从塔底分离出杂物，从塔侧壁得到含有一定杂质量的丙烯，最后通入分离装置得到高纯度丙烯，并将反应不完全的丙烷分离出来，重新对其循环利用。该工艺的丙烷转化率在50%左右，丙烯选择性可到达90%左右。

Star工艺采用并联多相固定床反应器，每个反应器都可以成为独立的生产单位，且反应器采用循环生产方式。反应器内装有多根催化剂棒，并应在反应器内通入一定量的蒸汽，主要用于稀释原材料和保持反应器压力作用，有助于提高原材料转化率。该工艺丙烷的一次循环转化率为35%左右，丙烯选择性在85%左右。

Oleflex工艺属于连续方式，生产可以连续进行，而其它工艺属于间歇生产。Oleflex具有生产稳定、能大大降低工作的劳动量的优点，但是它对催化剂的要求相对比较高，要求其有较高的抗磨损、抗高温能力。此外Oleflex工艺采用移动式反应器，而其他几种采用固定式反应器。由于丙烷催化脱氢制丙烯技术无法完全避免催化剂烧结现象，因此在固定式反应器使用中就必须经常对催化剂进行更换，这严重降低了生产效率，但因其对催化剂的翻动较少，催化剂磨损现象较少发生。移动式反应器的生产效率相对比较高，但是生产过程的控制比较复杂，生产设备的价格也比较高。

3 结语

伴随着国家工业的高速发展，对丙烯产品的需要量与日俱增，传统的丙烯生产技术已经无法满足要求，丙烷催化脱氢制丙烯技术因为生产效率高、技术发展速度快，越来越受到生产企业的关注。目前该技术的生产工艺方法很多，它们各具特点，生产企业应该根据自身需要选择最适合自身的工艺。目前该技术主要由外国企业所垄断，希望我国科技工作者对其加大研究力度，使我国的丙烯生产走向世界的前列。

[1]赵金里。增产丙烯的技术及其进展[J]。炼油技术与工程，2004，34（4）：1-4.

[2]王海南，王虹。丙烷氧化脱氢制丙烯催化剂研究进展[J]。天然气化工，2003，28（6）：25-29.

[3]钱伯章。丙烯工业的市场与科技动向。中国化工报，2007-09-01.

[4]吴泽彪等。无机膜反应器中丙烷脱氢制丙烯的数学模型。催化学报，2007（01）.