丙烷脱氢(PDH)是丙烷催化转化为丙烯和氢气的工艺。本文将全面总结用于执行此吸热反应的工艺技术。

Catofin工艺

Catofin工艺(图1)采用固定床反应器与科莱恩(原南方化学)开发的氧化铬基催化剂。连续过程采用循环反应器操作再热/再生操作。操作条件可进行选择，以优化转化率、选择性和能量消耗之间的关系。丙烷转化为丙烯的总选择性大于86%(摩尔)，工艺如图1所示。

图1 生产丙烯(PSA =变压吸附)的Catofin脱氢工艺

Catofin工艺通过在最佳的反应器压力和温度下进行操作，可以最大化丙烷和异丁烷的转化率，从而实现最高的丙烯和异丁烯产量，同时降低相应的投资和操作成本。这些性能优势在Catofin工艺采用HGM后得到了进一步的提升。

HGM是一款创新的金属氧化物材料，旨在显著增加Catofin装置的选择性和产量。HGM材料与催化剂一同装入反应器床层，在循环操作周期中经历氧化和还原过程，产生热量，从而驱动脱氢反应。这不仅能够提高产量，降低能耗，而且还能减少排放。

2012年，Catofin/HGM概念在工业Catofin装置上获商业规模验证。HGM通过提高烯烃选择性显著增加了烯烃产率和降低了能耗。

Oleflex工艺

霍尼韦尔UOP C3 Oleflex工艺采用催化脱氢的方式将丙烷转化为丙烯，在1990年实现商业化。Oleflex工艺采用完全可回收的铂氧化铝基催化剂体系，与其他同类竞争产品相比， Oleflex技术拥有非常低的生产成本、很高的投资回报以及非常小的环境资源占用。其优异的运营表现体现在资本投入低，丙烯收率高，能源和水资源消耗少，并采用了一套完整的可回收铂基氧化铝催化系统。

Oleflex丙烷脱氢装置如图2、3所示，可将富含丙烷的液化石油气(C3 LPG)原料转化成化学级或聚合级丙烯产品。预处理后的C3 LPG原料被引入到脱丙烷塔。C3 LPG中丁烷或重质组分从脱丙烷塔的底部排出。脱丙烷塔顶送到C3 oleflex单元，产生富含丙烯的液体产物和富氢的气体产物。净氢可以直接输出，用于使PSA氢气改质或作为装置内的燃料。

图2 UOP Oleflex过程方框流程图

图3 UOP Oleflex过程

Oleflex脱氢单元可以很容易地与下游转化过程，如烷基化集成，以生产高辛烷值烷基化油，醚化生产MTBE或ETBE，用于出口市场，或异丁烯二聚，随后通过加氢生产高辛烷值的异辛烷。来自脱氢的氢气可用于使异辛烯加氢生成异辛烷，作为高辛烷值汽油调合组分。这一组合的UOP过程为UOP InAlkTM过程。

巴斯夫/林德工艺

巴斯夫/林德脱氢工艺部分从林德成熟的蒸汽重整技术派生而出，而过程(产品分离)的后端基于采用林德确立的乙烯技术。最新的脱氢催化剂的开发重点是载体和耐蒸汽的铂-锡催化剂，其有良好的选择性和活性。固定床重整器型反应器在550~650 ℃下操作，并使用空气在原位周期性地完成再生。

在等温操作下，工艺可达到超过90%的丙烷选择性。由于减少了积炭和低的催化剂失活，催化剂寿命可超过两年。高的转化率和简单的固定床反应器设计使设备较少，因而投资较低。此外，与其他技术相比，操作高于常压提供了更高的安全标准

STAR工艺

蒂森克虏伯伍德公司于1999年从菲利普石油公司手中收购了STAR过程和STAR催化剂技术，该公司通过从下游的传统反应器增加氧化脱氢部分(图4)而强化了过程。它被认为是唯一的丙烷/丁烷脱氢技术可以使用氧化脱氢的优点。

图4 STAR工艺

图4为STAR工艺采用的重整反应器与氧化脱氢方案。

在氧化脱氢部分，氧被引入到反应器，在那里它与一些氢气产物反应形成H2O。这使脱氢反应平衡转向，从而提高了转化率。此外，H2O的形成是一个放热反应，因此可向吸热的脱氢反应提供额外的热量。

STAR催化剂基于铝酸锌和钙载体，用各种金属浸渍，具有优良的脱氢性能，在接近平衡的转化率下有高的选择性，具有应用的通用性。该催化剂在蒸汽存在和高温下非常稳定，它为这个过程提供了独特的优势。它已被商用验证，并显示出超过5年的寿命。

该反应器固定床为蒸汽重整器型反应器，蒂森克虏伯伍德技术拥有丰富的经验，拥有超过70套重整和超过40套二次重整或类似的氧化反应器设计经验。

同类技术在接近大气压或甚至更低的压力(在真空)下，以获得可接受的产率。STAR工艺在所有的PDH技术中具有最高的时空产率，并在反应器出口压力约5.8巴下操作，从而可允许有较高的压缩机吸气压力，这显著地节省了粗气体压缩时的投资和运营支出。

FCdh工艺

陶氏化学公司于2016年10月22日宣布开发成功了流化催化脱氢(FCdh)制丙烯技术。陶氏化学公司的FCdh技术从最初开发的乙烯和苯乙烯工艺演变而来。该技术随后被应用于PDH。

FCdh技术的一些关键优点包括：1. 由于有较高的转化率和无氢气循环，压缩机尺寸更小，2. 反应设备少，3. 由于催化剂的稳定性，对进料中杂质去除要求较少，4. 由于采用流化技术，釆用较小的初始催化剂负载，5. 催化剂上釆用较低的贵金属负载量，这些优势预计可以降低25%~50%的投资成本。

陶氏化学公司FCdh技术的操作优势包括：1. 较高的转化率和无氢气循环，2. 在反应温度下减少蒸气停留时间，导致更高的选择性，3. 催化剂可以在线更换，4. 催化剂上较低的贵金属负载量，这些操作优势预计可降低10%~20%的运营成本。

陶氏化学公司已于2015年11月在美国得克萨斯州自由港完成了其PDH装置建设，75万吨/年的Oyster Creek装置利用丙烷生产聚合物级丙烯。

中国石油大学工艺

中国石油大学(华东)2016年6月22日宣布，由该校重质油国家重点实验室研发、中国石油工程建设公司华东设计分公司设计的新型丙烷/丁烷脱氢(ADHO)技术，在山东恒源石油化工股份有限公司工业化试验取得成功。

这项历时七年潜心研究的烷脱氢技术填补了国内空白。目前，我国的丙烷、异丁烷脱氢技术全部从国外引进，工业上丙烷、异丁烷脱氢装置采用的催化剂一般为负载型贵金属铂或有毒铬系催化剂，采用铂系催化剂价格昂贵且原料需要深度净化，采用铬系催化剂存在严重的环保问题。开发环保型非贵金属催化剂，一直是丙烷/丁烷脱氢的一个技术难题。为解决这一难题，中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室课题组经过七年潜心研究，成功开发出无毒无腐蚀性的非贵金属氧化物催化剂，并为之配套开发了高效循环流化床反应器，成功实现脱氢反应、催化剂烧焦再生连续进行。

在山东恒源石油化工股份有限公司工业化试验结果表明，烷烃的单程转化率、烯烃的收率和选择性与国内引进较多的俄罗斯Snamprogetti技术相当，填补了国内该技术领域的空白。

新型丙烷/丁烷脱氢(ADHO)技术具有以下几方面的特点：原料不需要预处理即可直接进装置反应，省去了脱硫、脱砷和脱铅等复杂技术过程;既适用于丙烷、异丁烷单独脱氢，也适用于丙烷与丁烷混合脱氢;反应与催化剂再生连续进行，生产效率高;催化剂无毒，对环境无污染;催化剂为难熔氧化物，无腐蚀性，有利于装置长周期安全稳定运行;催化剂机械强度高，剂耗低。