丁烷燃烧

丁烷

无色气体，有轻微的不愉快气味。不溶于水，易溶醇、氯仿。易燃易爆。用作溶剂、致

冷剂和有机合成原料。油田气、湿天然气和裂化气中都含有正丁烷，经分离而得。

分子式：C4H10相对分子质量：58.12化学品类别：有机物--烷烃管制类型：不管制

储存：密封保存

理化性质

物理性质

外观与性状：无色气体，有轻微刺激性气味。熔点(℃)：-138.4相对密度（水=1）：0.58

沸点(℃)：-0.5相对蒸气密度（空气=1）：2.05分子量：58.12制冷剂名称：R600饱和蒸气

压(kPa)：106.39(0℃)燃烧热(kJ/mol)：2653临界温度(℃)：151.9临界压力(MPa)：3.79

闪点(℃)：-60爆炸上限%(V/V)：8.5引燃温度(℃)：287爆炸下限%(V/V)：1.5溶解性：不

溶于水，易溶于醇、氯仿。

化学性质

易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与氧化剂接

触猛烈反应。气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。[2]

作用与用途

正丁烷除直接用作燃料外，还用作溶剂、制冷剂和有机合成原料。丁烷在催化剂存在下

脱氢生成丁烯或丁二烯，在硫酸或无水氢氟酸存在下异构成为异丁烷，异丁烷催化脱氢生成

异丁烯，异丁烷可作为烃化剂与烯烃反应生成抗爆性能好的支链烃。丁烷经催化氧化可制顺

丁烯二酸酐、乙酸、乙醛等；经卤化可制卤代丁烷；经硝化可得硝基丁烷；在高温下催化可

制取二硫化碳；经水蒸气转化可制取氢气。此外，丁烷还可做马达燃料掺和物以控制挥发成

分；也可做重油精制脱沥青剂；油井中蜡沉淀剂；用于二次石油回收的流溢剂，树脂发泡剂，

海水转化为新鲜水的致冷剂，以及烯烃剂格勒聚合溶剂等。

异丁烷脱氢

1.异丁烷脱氢反应原理在接近大气压580℃600℃条件下异丁烷在细粒铝铬

催化剂流化床发生异丁烷脱氢生生成异丁烯的反应。反应为可逆反应随着温度升高或

压力下降原理向生成有用产品方向的转换。深度加大反应温度但随着温度升高热

分解等副反应速度也加快并生成以下物质:软烃、重烃、芳烃、树脂、焦炭等。裂解、

聚合反应。

2.再生过程的化学反应生成的焦炭沉积在催化剂表面覆盖了催化剂活性中心

其结果降低了催化剂活性和选择性。为还原催化剂用空气中的氧气对催化剂进行再生。

再生过程中催化剂表面的焦炭被烧掉产生一氧化碳和二氧化碳通过燃烧焦炭和送往

再生器的燃料气来加热催化剂。并且由于过剩氧的存在三价铬氧化到六价

2Cr

2

O

3

+3O

2

=4CrO

3

,六价铬不具脱氢反应需要的活性和选择性因此在催化剂送回反应

器之前用烃进行还原（C3和C4）。

3.流态化原理流态化是一种使微粒固体通过与气体或液体接触而转变成类似流体状

态的操作借助于固体流态化完成某种过程的技术称之为流态化技术在流化床装

置中主要是微粒、固体催化剂颗粒、与气体、工业风或蒸汽、接触并转化成类似流体状

态的情况称之为气-固流态化催化剂固体颗粒与气体或油气等流体接触，使固体颗粒具

有流体的性质，该操作过程称为固体流态化简称流化或流态化。一般流化是在容器内进

行，如再生器、沉降器、外取热器等。我们就把容器和呈现流化状态的固体颗粒一起称

为流化床。

4.吸收解析及蒸馏原理：吸收是一种分离气体混合物的过程。用适宜的液体溶剂

处理气体混合物，根据体中各组分在液体溶剂中的溶解度不同，使其中的一个或几个组

分溶于溶剂，从而达到分离气体混合物的目的，被吸收的气体组分称为溶质或吸收质，

未被吸收的组分称为惰性气体。所用的液体溶剂称为吸收剂，吸收了溶质的吸收剂称为

饱和吸收剂。混合气体中某一组分可以被溶液吸收的程度，即取决于气体中该组分的分

压，也取决于溶液里该组分的平衡分压。气体吸收的推动力就是两者的差。传质的方向

取决于气相组分与其溶液的平衡分压大小。只要气相中的分压大于溶液的平衡分压，吸

收过程便会进行下去，直到气液两相达到平衡。反之，如果溶液中某一组分的平衡分压

大于混合气体中该组分的分压，该组分便要从液相转移到气相，称之为解析过程。简而

言之，从吸收剂中分离已被吸收的气体的操作称为解吸。对于同一种烃，温度越低，压

力越高，吸收效果越好，解吸过程与吸收过程相反，分子量小的烃易解吸，温度高压力

低对解吸有利。吸收过程有化学吸收与物理吸收两种，在本装置，用重烃吸收C4的过

程没有化学反应发生是物理吸收过程。

蒸馏过程：蒸馏是把完全互溶而沸点不同的液体混合物分离开的一种物理过程。该

分离操作是通过气液相之间的传质来实现的。蒸馏是在蒸馏塔内进行。从塔的侧线抽出

的冷凝液叫馏出物，将馏出物按不同沸点收集叫做分馏，所收集的馏出物叫馏分。因低

沸点组分比高沸点组分容易汽化，高沸点组分比低沸点组分容易冷凝，蒸汽中低沸点组

分含量高，而高沸点组分的含量比液体中低，蒸馏就是根据这一规律把混合物分开的。

5.异丁烷脱氢装置的主要设备及作用介绍：

脱氢和净化单元：

反应器——原料与催化剂在反应器内接触反应，生成反应气脱除大部分催化剂后进

入余热回收系统。

再生器——与原料反应后的乏催化剂在再生器内与空气接触烧掉焦炭，并为催化剂

提供热量。

加热器——通过燃烧燃料气来加工热原料，并对余热锅炉产生蒸汽进行过热。

辅助燃烧室——在开工阶段燃烧燃料气加热主风送来的空气，给反应器和再生器升

温烘干衬里。

主风机——提供空气，在开工阶段作为介质被加热后，供两器升温，生产时为催化

剂再生提供氧气。

余热锅炉——利用反应气和再生气的余热发生蒸汽，并使之升温。

外置旋风除尘器——对反应气和再生气中催化剂进行精细回收。

水洗塔——给反应气降温，并最终净化反应气所夹带的催化剂。

催化剂罐——储存新鲜和乏催化剂，为再生器补充新鲜催化剂。

反应气分离单元：

反应气压缩机——对反应气压缩升压，脱除部分水和凝液。

吸收塔——吸收压缩富气中没被冷凝的烃组分，未吸收气体送去氢气回收。

解析塔——对吸收塔底来饱和吸收剂进行解吸，回收C4烃组分。

稳定塔——脱除轻组分，分离压缩反应气中C3以下组分。

脱重塔——脱除C5以上重组分作吸收剂，顶部C4组分做为产品。

换热器——包括重沸器、冷却器、空冷器、氨冷器、换热器等。重沸器以蒸汽为加

热介质加热物料。冷却器是用循环水对物料进行冷却。空冷器是通过改变空气流速来冷

却物料。氨冷器是用氨液做冷却介质对物料极冷。换热器是高温物料对低温物料进行换

热。

6.异丁烷脱氢装置的原则工艺流程：

脱氢单元：

自罐区来的原料（新鲜异丁烷和再循环异丁烷馏分）首先进入原料缓冲罐4D-102。

在罐底设有原料汽化器4E-103，汽化的原料通过罐体进入原料过热器4E-157，经过换

热器的原料进入反应器4R-105内的换热盘管与反应气换热。换热后的原料一部分作为

输送气体送往反应器内的再生催化剂立管，大部分原料送往原料加热炉4H-104，加热

后的原料经过原料分配器进入反应器下部与反应器内的再生催化剂分配器下来的催化

剂逆流接触进行反应生成反应气。反应气在反应器内经初步分离回收大部分催化剂，催

化剂经反应器顶部进入反应气余热回收系统4E-107A/B，回收热量后的反应气进入外置

旋风分离器4X-117，进一步回收催化剂后的反应气进入水洗塔4C-108，在水洗塔内反

应气被冷却并进行最终净化除去催化剂粉末后进入异丁烷异丁烯分离单元的（四段八

级）气压机入口分凝罐4D-201。

与反应气逆流接触反应后的催化剂进入反应器气提段，用氮气吹出吸附在催化剂上

面的石油烃。然后进入待生U形管，为保证催化剂流化正常输送在待生U形管上分多点

注入松动介质，U形管来的催化剂在输送介质（工厂风）的作用下通过再生器内的待生

剂立管进入待生催化剂分配器。均匀分布后与再生器下部的空气逆流接触，烧掉催化剂

表面的焦炭，烧焦后的催化剂进入再生器的还原段，恢复催化剂的活性后进入再生U

形管，为保证催化剂的流化并正常输送在再生U形管上分多点注入松动介质。U形管来

的催化剂在输送介质工艺（氮气）的作用下，通过反应器内的再生催化剂立管进入再生

催化剂分配器。为了保证催化剂的活性，在再生器底部有催化剂卸料线卸出乏催化剂，

在向再生器中部有催化剂加料线补充新鲜催化剂，以此保证脱氢反应需要的催化剂活

性。

再生过程需要的空气通过主风机4V-115提供。主风机的出口设有辅助燃烧室

4H-120，在再生器和反应器衬里烘干及开工升温时空气经辅助燃烧室加热后送到再生器

和反应器内。正常生产时通过辅助燃烧室的副线送入到再生器。主风机出口的空气经分

配器进入再生器下部与待生催化剂逆流接触进行烧焦生成再生烟气。再生烟气经过再生

器内经初步的分离回收大部分催化剂后经再生气余热回收系统4E-116A/B。回收热量后

的反应气进入外置旋风分离器4X-117进一步回收催化剂。再生烟气经过烟气过滤器

4F-118后从烟囱放空。系统来的除氧水进入除氧罐4D-123，经除氧泵4P-122A/B加压

后加压后送到余热锅炉汽包4D-180A/B,与再生气余热锅炉4D-181A/B分别在反应气余

热锅炉4E-107A/B与反应气换热。再生气余热锅炉4E-116A/B与再生气换热发生蒸汽，

蒸汽经原料加热炉4HH-104过热后并入系统。异丁烷异丁烯分离单元吹扫的轻烃组分送

到反应器4R-105用作输送气体的备用气源。异丁烷异丁烯分离单元吹扫的燃料气送到

原料加热炉4H-104、辅助燃烧室4H-120(开工时用)。系统来的柴油送到燃烧油4D-124

经燃烧油泵4PC-125加压送到再生器（开工时用）。

正丁烷脱氢