丙烯是仅次于乙烯的重要的有机石油化工基础原料，广泛运用于生产聚丙烯、丙烯醛、甘油、丙烯酸、异丙醇、聚丙烯腈、丁辛醇等化工产品。受丙烯下游产品的拉动影响，国内外对丙烯的需求量逐年增加。丙烯主要来源于石油的催化裂化和柴油、石脑油的裂解，但由于石油资源的日益匮乏无法满足全球工业对丙烯的需求，因此研究丙烷脱氢制丙烯工艺十分重要。

石油裂解法受到丙烷-乙烯联产比例的限制，催化裂化法则受到轻烃进一步制取高辛烷值汽油的制约^[1]；并且随着石油资源的日渐匮乏，传统的丙烯生产技术已无法满足日益增长的丙烯需求，寻求新的丙烯生产技术已成为石油化工行业的主要发展趋势。丙烷脱氢制丙烯成为增加丙烯来源的主要途径之一。天然气和石油资源中含有大量的丙烷，如油田中丙烷约含6%，液化石油气中约含60%，湿天然气中可达15%^[2]，炼厂气中也含有一定量的丙烷等。然而目前丙烷的主要用途是作为燃料，或者被直接放空，造成很大的资源浪费；反之将丙烷转化为丙烯，然后制成其他化工产品，这将会极大地提高丙烷的利用效率。

近年来随着丙烯市场需求量的不断增大，传统的以蒸汽裂解制乙烯联产丙烯为主的工艺路线已经无法满足市场需求^[3]。因此，丙烷脱氢制丙烯工艺作为增产丙烯的最主要技术得到了国内外普遍的关注^[4~5]。目前，全球相对完善的丙烷脱氢技术有5种^[6]，包括了UOP公司的Oleflex工艺、Lummus公司的Catofin工艺、林德/巴斯夫公司的PDH工艺、Uhde公司的STAR工艺和Snamprogetti-Yarsintez公司的FBD工艺，这之中Oleflex和Catofin工艺在工业上应用得较多，国内在建的装置中都有应用。Oleflex工艺采用铂（Pt）系催化剂，脱氢反应器为移动床反应器；Catofin工艺使用铬（Cr）系催化剂，反应器采用固定床反应器。两种工艺的分离流程基本相似。反应器出口物料经冷却、压缩、干燥后进入冷箱，丙烯和未反应得丙烷的混合物在冷箱中被冷凝下来，并在下游精馏单元进行回收丙烯和再循环丙烷。目前，国内在建的丙烷脱氢生产工艺装置的产能已达数百万吨^[7]。

工艺流程

典型的丙烷脱氢制丙烯流程可分为：原料预处理、脱氢反应、产品压缩干燥、低温分离及产品精制(包括脱乙烷塔和脱丙烷塔)等单元^[8]，具体流程示意图见图1。

图1 丙烷脱氢制丙烯流程

反应器出口物料的压力一般为微正压(甚至负压)，需要由压缩机增压到下游产品分离所需要的压力，在确定压缩机出口得压力时需要综合考虑制冷方式、丙烷/丙烯收率、氢气用户所需压力以及操作费用等因素，力求找到最佳平衡点。低温分离的目的是为了将反应物中的氢气、CH4等与轻烃最大程度地分离，尽可能多地回收丙烷和丙烯。一般来说，压力越高、温度越低，越有利于烃类的分离，低温分离排放气中的丙烷和丙烯夹带量越少，氢气的纯度也就越高。为了达到较为理想的分离效果，减小下游产品精馏单元的负荷，低温分离温度一般在-90℃到-100℃。在此温度区间内可以选择的制冷方式有：丙烯 乙烯级联制冷、丙烯预冷 混合制冷以及丙烯预冷 富氢气体膨胀制冷。在比较了其他两种制冷方式之后，我们发现丙烯 乙烯级联制冷具有投资小、能耗低、技术成熟和操作简便等特点。

丙烯 乙烯级联制冷