Дегидрирование пропана

Дегидрирование пропана (ДГП, propane dehydrogenation, pdh) - эндотермическая реакция, проводимая в присутствии платиновых и хромовых катализаторов на специальных носителях.
Селективность реакции - 85-92 %.
ДГП - это альтернативная технология производства пропилена, особенно для регионов с запасами дешевого природного газа.
Впрочем, пропилен можно получать путем газификации угля до синтеза метанола, который затем превращать в этилен и пропилен.
Основной метод получения пропилена - все -таки пиролиз нефтяного сырья в трубчатых печах,использование депропанизатора.

Условия проведения дегидрирования пропана:

• t = 500-700 °С;
• давление - атмосферное или чуть более низкое.

Это обусловлено тем, что хотя согласно принципу Ле-Шателье, выход пропилена повышается при увеличении температуры и уменьшении давления, но рост t приводит к побочному процессу разложения пропана на метан и этилен, а также к образованию пропадиена.

Процесс ДГП состоит из 2 основных этапов:

• дегидрирование исходного пропана;
• разделение продукта - удаление водорода.

Техпроцесс ДГП характеризуется следующими ключевыми параметрами:

• выход и селективность пропилена;
• время реакции и конверсия (%);
• конфигурация реактора;
• энергоемкость процесса (Т и Р);
• срок службы катализатора.

Известны 3 коммерциализированные технологии дегидрирования пропана:

• CATOFIN PDH, лицензированного Lummus Technology;
• Oleflex PDH, лицензированного UOP;
• STAR PDH с оксидегидрированием, лицензированного ThyssenKrupp Uhde.

Источник фото: Lummis

Процесс Catofin компании Lummis, к примеру, представляет собой непрерывный процесс ДГП:

• используется циклическая работа нескольких реакторов с неподвижным слоем;
• каждый реактор имеет свой цикл реакции и регенерации катализатора;
• на стадии реакции пропановое сырье:
• дегидрируется до пропилена,
• также образуется кокс на поверхности катализаторов.

ДГП характеризуется значительно более высоким выходом пропилена по сравнению с другими существующими техпроцессами, что делает его привлекательной альтернативой.
Несмотря на простоту химического состава, промышленное внедрение ДГП очень сложно из-за побочных реакций:

• глубокое дегидрирование;
• гидрогенолиз и крекинг;
• полимеризация;
• коксообразование.

Исторически прорывы в разработке катализаторов внесли значительный вклад в развитие коммерческих технологий производства ДГП.
Это не новый техпроцесс, но инвестиции в НИОКР и новые разработки в последнее время увеличились.
Предпринимаются значительные усилия по совершенствованию технологических конфигураций и составов катализаторов.
Каталитическая система лежит в основе процесса, поскольку она в первую очередь управляет экономикой процесса.
Экономика также определяется типом используемое сырье и, соответственно, себестоимостью.
Производство варьируется от региона к региону.
По состоянию на 2021 г., себестоимость производства пропилена технологией ДГП:

• в США и Европе - 930-950 долл США/т.;
• в странах АТР - 990-1050 долл США/т.

Производство ДГП в мире, всего около 18 млн т/год пропилена:

• Китай - 48%;
• США - 13 %;
• Саудовская аравия - 10%;
• Южная Корея - 8%,