异丁烷脱氢工业化技术概述及其国产化分离工艺开发

概述了国外主流异丁烷脱氢工艺,分析了反应产物分离工艺特点。由于异丁烷脱氢反应产物含有大量的氢气、甲烷、乙烯、丙烯等轻组分,采用精馏分离时,需要较低的温度,因此国外工艺均采用冷箱或低温分离单元。为避免采用冷箱或低温分离单元,在研究中选用了吸收分离方法,开发了一种由吸收塔、解吸塔及脱C4塔组成的吸收分离流程。以10万t/a异丁烷脱氢装置为例,采用C8抽余油作为吸收剂,分析了上述流程的分离效果、公用工程消耗、能耗及操作费用。研究结果表明,吸收分离异丁烷脱氢反应产物,在技术上可行,可以作为国产化异丁烷脱氢工艺技术的一部分。     

乙烯装置低排放开工

目前乙烯装置开工普遍采用有乙烯倒开车方案。先启动丙烯制冷压缩机和乙烯制冷压缩机,再启动裂解气压缩机并进行氮气运行。用氮气作为介质,乙烯和丙烯为冷剂对冷箱、脱甲烷塔等深冷系统进行预冷,同时引进乙烯、丙烯对乙烯精馏塔和丙烯精馏塔进行全回流运转。在深冷系统预冷完成后裂解气压缩机引进天然气提前进行分离系统预开车,打通从裂解气压缩机到冷箱、脱甲烷塔、脱乙烷塔、高压脱丙烷塔及碳二加氢反应器的整个流程。     

流程自动化在丙烯精馏塔上的应用

丙烯精馏塔是乙烯装置分离单元的重要组成部分,精馏塔各工艺指标的控制精度将影响装置的平稳性、装置能耗及分离效果。独山子1 000 kt/a乙烯装置丙烯精馏塔温度无法自动控制,塔底丙烯含量及外送丙烯产品流量波动大。通过采用流程自动化的控制方法对丙烯精馏塔的控制难点进行了优化,成功解决了塔釜丙烯自动控制问题,降低了精馏塔的操作强度,提高了丙烯的控制精度,实现了卡边操作,减少了丙烯产品波动,降低了丙烯损失率。     

高效丙烷脱氢铂基催化剂有望打破垄断

正天津大学能源化学工程团队近日研发出高效丙烷脱氢(PDH)铂基催化剂,将显著提升丙烯生产效能,有望打破西方国家对丙烷脱氢核心技术的长期垄断。工业化生产的丙烯主要来源于5种途径:石脑油蒸汽裂解副产丙烯,炼厂催化裂化装置副产丙烯,丙烷脱氢制丙烯,煤(甲醇)制丙烯(MTP),乙烯和丁烯为原料的烯烃歧化。目前仍以蒸汽裂解副产丙烯和催化裂化副产丙烯为主流,但乙烯原料的轻质化(如乙烷裂解)间接影响了丙烯的供应,促进PDH工艺和MTP工艺快速发     

轻烃回收低温分离单元的提量优化模拟分析

针对中海石油湛江分公司涠洲终端处理厂轻烃回收装置因处理量增加导致干气产品烃的露点偏高的问题,借助ASPENPLUS软件模拟工艺流程,分析了低温分离单元的敏感性因素,确定了丙烷蒸发器的制冷能力不足和丙烷压缩机水冷器的运行不佳,是导致低温分离系统分离效果差的主要原因.将比热高的原油稳定气经预冷后直接送入脱乙烷塔进行气液分离...     

丙烷制冷法影响因素敏感性分析

采用HYSYS软件建立丙烷制冷脱水工艺的流程模型,基于现场数据,模拟分析了各个影响因素对压缩机能耗的敏感性,定量分析各因素对丙烷制冷脱水工艺的影响程度,发现三个温度蒸发后温度、冷凝温度、预冷后温度对压缩机能耗的影响程度明显是不同的,蒸发后温度最为敏感,基本可以等程度的影响压缩机能耗,而预冷后温度最为不敏感。     

前脱丙烷预切割分离MTO粗产品工艺的模拟与优化

选择"前脱丙烷"流程对甲醇制烯烃粗产物进行分离。先利用高低塔脱丙烷工艺, 然后经过脱甲烷塔、脱乙烷塔、乙烯精馏塔、丙烯精馏塔, 最终得到聚合级的烯烃产品, 其中脱甲烷工段采用"预切割-油吸收"脱甲烷工艺, 使用耗能较小的中冷分离, 吸收剂选择产自工艺自身的丙烷产品。丙烯精馏工段采用双塔预分流程, 降低塔高。采用Aspen Plus流程模拟软件对脱甲烷工段进行模拟和优化, 选用Radfrac精馏模型和RKS-BM热力学模型进行计算, 对脱甲烷工艺段进料位置、塔板数、回流比进行灵敏度分析, 并确定出丙烷吸收剂的用量和温度, 最终得到纯度为99.98%的乙烯和99.90%的丙烯。     

日本开发丙烷制环氧丙烷工艺

日本日触公司和日本工业科技协会的科学家们正在开发丙烷制环氧丙烯工艺。研究者们对包括 3步催化反应 (丙烷脱氢、环氧化以及氢和氧生成水 )和 1个分离 -循环步骤在内的丙烷高效转化制环氧丙烷工艺进行了研究。丙烷制环氧丙烷工艺的原料比传统的丙烯工艺更具有经济性。日本开发丙烷制环氧丙烷工艺     

钒基催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯研究进展:从有氧到无氧

与已经工业化的丙烷直接脱氢制丙烯技术相比,丙烷氧化脱氢制丙烯因其放热反应的特点,可以在较低的温度下完成反应从而降低了能耗,且氧气的存在抑制了催化剂的积炭等优点而备受关注。然而,在过去三十年的研究历程里,丙烯的低选择性和低收率始终是该技术工业化面临的主要问题。本文从钒基催化剂上丙烷氧化脱氢的反应机理入手,对比了有氧和无氧条件下的丙烷氧化脱氢反应,分析了氧气的存在对丙烯选择性造成的不利影响,介绍了近几年所采用的提高丙烯选择性和收率的新的工艺方法,简述了颇具工业化前景的流化床反应器和膜反应器在丙烷氧化脱氢反应中的应用。氧气的存在是造成丙烯选择性低的重要原因,实现无氧条件下的丙烷氧化脱氢反应过程和催化剂的循环再生过程同时进行有望成为新的研究趋势。     

丙烷脱氢制丙烯技术研究

介绍了几种丙烷脱氢制丙烯技术：催化脱氢、氧化脱氢、膜反应器脱氢。综述了丙烷催化脱氢制丙烯催化剂的研究现状，虽然丙烷催化脱氢生产丙烯虽已实现了工业化，但其催化剂的性能需进一步提高；综述了丙烷氧化脱氢制丙烯反应催化剂的研究现状及膜反应器在丙烷脱氢反应上所具有的优越性，认为研发具有高稳定性和高透氢性能的氢分离膜，将有望能大幅度提高丙烯的收率。     

大型丙烷脱氢装置丙烯压缩机的工艺方案研究

丙烷脱氢制丙烯因其原料易得、廉价和工艺流程短,已成为重要的丙烯生产技术。丙烯制冷压缩机是丙烷脱氢的重要设备之一,它的优化设计对降低丙烷脱氢的能耗具有重要意义。本文采用Aspen Plus模拟软件,对600 kt/a丙烷脱氢装置配套丙烯压缩机的8种可能工艺流程进行研究,最终提出了优化的节能设计方案。本研究为今后丙烯压缩机工艺流程的优化设计提供了重要的依据。     

乙烯分离与复叠制冷系统用能的综合优化

乙烯装置的分离过程要在低温下进行,由乙烯制冷系统提供所需冷量。乙烯制冷系统为封闭式循环,独立于分离单元之外。将乙烯分离单元与制冷系统同时优化,能有效提高装置用能效率。复叠式制冷级数是当前乙烯工业中使用最为广泛的制冷技术。本文针对乙烯分离过程和配套的复叠制冷系统,采用Aspen Hysys进行模拟并进行(火用)分析,发现系统主要的(火用)损失发生在换热与压缩两部分,其占总(火用)损失的83%,为节能的重点。进而通过夹点技术对冷剂配置进行分析,发现-56℃以上各温位的冷量配置不合理,远超过理论最小值,-56℃以下各温位的冷量基本达到理论最小值。提出了采用多股流换热器的换热网络理论设计方法,并对冷剂进行重新配置,该理论方案可以降低丙烯制冷压缩机约30%的功耗,并节约部分乙烯制冷压缩机功耗,显著降低了乙烯深冷分离能耗。     

丙烷脱氢反应气分离提纯丙烯和氢气过程严格模拟与能效评估

丙烷脱氢(PDH)是生产丙烯产品的重要方式之一,丙烷脱氢反应气组分复杂,为获得聚合级丙烯和纯度不小于99.90 mol/mol的氢气产品,在Aspen软件中对丙烷脱氢反应气分离和富氢尾气回收氢气的过程进行建模和模拟,分离过程包括醇胺脱碳、压缩深冷、脱乙烷、丙烯精馏和变压吸附单元。为了合理利用丙烯精馏塔的能量,对丙烯精馏塔进行能量集成,采用变压吸附工艺回收氢气并对分离过程工艺参数进行灵敏度分析及优化工艺参数,以提高经济性和能效。模拟结果可得到符合要求的丙烯和氢气产品,单位产品能耗分别为267.46 kg标准油/t丙烯产品,474.44 kg标准油/t氢气产品。     

乙烯装置开车时冷箱高温原因分析及处理

抚顺乙烯装置检修后开车过程中针对冷箱高温的情况,对丙烯制冷系统、乙烯制冷系统开车时各参数进行分析,结合丙烯制冷系统和乙烯制冷系统及甲烷-氢系统的复迭制冷关系,判断开车过程中冷箱温度过高的原因,通过采取相应措施使装置尽快恢复开车并开车成功.     

Modeling of propane dehydrogenation combined with chemical looping combustion of hydrogen in a fixed bed reactor

A redox process combining propane dehydrogenation (PDH) with selective hydrogen combustion (SHC) is proposed, modeled, simulated, and optimized. In this process, PDH and SHC catalysts are physically mixed in a fixed-bed reactor, so that the two reactions proceed simultaneously. The redox process can be up to 177.0% higher in propylene yield than the conventional process where only PDH catalysts are packed in the reactor. The reason is twofold:firstly, SHC reaction consumes hydrogen and then shifts PDH reaction equilibrium towards propylene; secondly, SHC reaction provides much heat to drive the highly endothermic PDH reaction. Considering propylene yield, operating time, and other factors, the preferable operating conditions for the redox process are a feed temperature of 973 K, a feed pressure of 0.1 MPa, and a mole ratio of H₂ to C₃H₈ of 0.15, and the optimal mass fraction of PDH catalyst is 0.5. This work should provide some useful guidance for the development of redox processes for propane dehydrogenation.     

CATALYTIC CONVERSION OF METHANOL TO LOW MOLECULAR WEIGHT OLEFINS

Methanol is converted by use of an ion exchanged Chabazite catalyst to ethylene, propylene and propane with yields of 35, 30 and 25%respectively. The presence of water in the feed increases the selectivity towards ethylene. An increase in pressure from one to 27 atmospheres decreases the yield of ethylene while increasing the yields of propylene and propane. Carbon disulfide in the feed at 6000 ppm changes the character of the catalyst from an olefin producing catalyst to a dehydrogenation catalyst. Carbon disulfide in the feed at 2000 ppm, increases the life of the catalyst in producing olefins. Dimethyl ether accelerates the deactivation process in conversion to olefins. The use of a chabazite catalyst as described herein offers an attractive alternative route for producing olefins from coal based methanol.     

丙烷脱氢制丙烯研究新进展

介绍了丙烷催化转化制丙烯的研究状况,综述了丙烷催化脱氢制丙烯的铬系催化剂、铂系催化剂及其助剂Sn的研究进展;评述了丙烷氧化脱氢反应机理低温和高选择性的催化剂及膜反应器在丙烷脱氢反应上所具有的优越性,认为研发具有高稳定性和高透氢性能的氢分离膜,将有望能大幅度提高丙烯的收率。     

氧对丙烷脱氢反应体系影响的热力学分析

针对丙烷氧化脱氢和脱氢氧化两种反应体系进行了热力学分析,并与无氧丙烷脱氢体系进行了比较.考虑了丙烷裂解、部分氧化和深度氧化过程的27种产物,应用Aspen模拟软件,计算了体系压力为0.1MPa、温度范围为300～700℃的等温等压吉布斯平衡反应器内的各物质含量,讨论了进料氧气/丙烷摩尔比对目的产物丙烯产量及产物组成分布的影响.结果表明,无论先加氧脱氢,还是脱氢后再加氧反应,氧气加入对丙烯生成都非常不利,反应温度越高、氧气加入量越大,丙烯平衡生成量就越少,原料损耗也越严重;最主要的副产物是甲烷和一氧化碳,而非二氧化碳和水.     

Process synthesis for cascade refrigeration system based on exergy analysis

Refrigeration system holds an important role in chemical/petrochemical processes. The traditional cascade refrigeration system (CRS) used in ethylene plants contains multiple refrigerants working at multiple temperature/pressure levels. In this study, a general methodology is developed for the optimal process synthesis of a CRS based on exergy analysis. This procedure involves four stages: (1) refrigeration system exergetic analysis; (2) optimization model development for simultaneous synthesis of refrigeration system and heat exchanger network (HEN); (3) HEN configuration; and (4) final solution validation. The exergy–temperature chart is used to comprehensively analyze a CRS. A mathematical model is presented to minimize total compressor shaft work of the HEN‐considered CRS, where multiple recycling loops satisfying all cooling/heating demands are simultaneously addressed. The optimal solution is examined by rigorous simulations to verify its feasibility and consistency. The efficacy of the developed methodology is demonstrated by a case study of a propylene CRS in an ethylene plant. © 2015 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 2471–2488, 2015     

丙烷预冷混合制冷剂液化工艺原料气敏感性分析

液化天然气液化后的体积仅为原体积的1/625,十分有利于运输和储存。丙烷预冷混合制冷剂液化工艺是目前最常用的天然气液化工艺,该工艺结合了级联式液化流程与混合制冷剂液化流程的优点,既高效又简单,目前世界上80%以上的基本负荷型天然气液化装置采用了此流程。由于实际情况中原料气的入口压力、温度、组分均存在变化的可能,需要针对工艺的原料气敏感性进行动态仿真分析。通过分别添加原料气压力、温度、组分的扰动,得到了各个工艺系统的动态响应。结果表明:当丙烷预冷混合制冷剂液化工艺分别存在原料气压力、温度、组分扰动时,各个系统均能在一段时间后重新恢复稳定,稳定时间为20~250 min。验证了丙烷预冷混合制冷剂液化工艺在原料气入口条件扰动时的稳定性和可靠性。