تركز مسار الفحم على تحسين تقنية إنتاج الهيدروكربونات العطرية من الميثانول — تحليل مسار تقنية الهيدروكربونات العطرية (الجزء الأوسط)

Thread Content

يتمثل التركيز في مسار الفحم في تحسين عملية تحويل الميثانول إلى الهيدروكربونات العطرية — تحليل لمسار تقنية الهيدروكربونات العطرية (الجزء الأوسط) المؤلف/المصدر: صحيفة الصناعة الكيميائية الصينية تاريخ النشر: 25 أغسطس 2016 عدد المشاهدات: 9 المصدر: يُعتبر استخدام الميثانول في تحويل الفحم إلى هيدروكربونات عطرية خيارًا ضروريًا لتقليل الاعتماد على المصادر الخارجية للهيدروكربونات العطرية وتوسيع مصادر المواد الخام. علم مراسل صحيفة “الصين للكيماويات” من مؤتمر تطوير سلسلة صناعة الأروماتيكات في الصين عام 2016، أنه في إنتاج الأروماتيكات عبر مسار الفحم، فإن مرحلة تحويل الفحم إلى الميثانول قد أصبحت ناضجة إلى حد كبير، بينما يركز البحث بشكل أساسي على مرحلة تحويل الميثانول إلى الأروماتيكات. تعد بلادنا من الدول التي بدأت في دراسة استخدام الميثانول لإنتاج المركبات العطرية مبكرًا، وتعتبر التقنيات المستخدمة في هذا المجال من بين الأفضل على مستوى العالم. حاليًا، تمتلك البلاد تقنيات مستقلة ذات حقوق ملكية فكرية، ومن أبرز هذه التقنيات: تقنية إنتاج المركبات العطرية باستخدام الميثانول في الأسرّة الثابتة، وتقنية إنتاج المركبات العطرية باستخدام الميثانول في الأسرّة السائلة، بالإضافة إلى تقنية إنتاج المركبات العطرية عن طريق ميثيلة الميثانول والتولوين. تقنية السرير الثابت: أعلى مستوى لكفاءة استخدام الطاقة في البلاد. إن تحويل الميثانول إلى الهيدروكربونات العطرية هو عملية يتم فيها تحويل الميثانول، تحت تأثير المحفزات، من خلال سلسلة من التفاعلات، ليتحول في النهاية إلى هيدروكربونات عطرية، وتكون المنتجات الرئيسية هي البنزين والتولوين والكسيлен. تعتبر تقنية تحويل الميثانول إلى الهيدروكربونات العطرية باستخدام السرير الثابت، والتي طورها معهد علوم الفحم في شانشي التابع لأكاديمية العلوم الصينية وغيره، من تقنيات التحويل الكبيرة النطاق للميثانول. حيث يُستخدم مرشح الجزيئات MoHZSM-5 (المبني على تبادل الأيونات) كمحفز، والميثانول كمادة خام، والمنتج المرغوب فيه هو الهيدروكربونات العطرية. وقد تم تحقيق أول تحويل للميثانول إلى هيدروكربونات عطرية عالية الجودة في ظروف السرير الثابت على مستوى البلاد. تم تطبيق هذه التقنية بنجاح في فبراير 2012، خلال الإنتاج التجريبي الأول لمصنع إنتاج الهيدروكربونات العطرية من الميثانول بطاقة 100 ألف طن سنويًا، والذي صممته شركة سايدينغ، في مجموعة تشينغهوا في منطقة منغوليا الداخلية. هذا هو أول مجمع في الصين لإنتاج الهيدروكربونات العطرية من الميثانول باستخدام العملية التي طورتها شركة سايدينغ بالتعاون مع معهد شانشي للكيماويات الفحمية. ووفقًا للدكتور ليو بينغ من المختبر الرئيسي لتحويل الفحم في معهد شانشي للكيماويات الفحمية، فقد تم استخدام هذه التقنية لاحقًا في مناطق مثل يونان شيانفنغ وتانغشان في خبي وشينيه في شينجيانغ، حيث بلغ الإنتاج الإجمالي 800 ألف طن سنويًا. في فبراير من هذا العام، بدأ تشغيل مشروع إنتاج الهيدروكربونات العطرية من الميثانول الذي أنشأته مجموعة شانشي باونيان للكيماويات، والذي يبلغ طاقته الإنتاجية 100 ألف طن سنويًا. ويصل إنتاج هذا المشروع إلى 300 طن يوميًا، وهو رقم قريب من الطاقة التصميمية للمشروع. يستهلك إنتاج الطن من المنتجات ما بين 2.46 و2.48 طن من الميثانول، وبذلك يصل كفاءة استخدام الطاقة إلى أعلى مستوى بين المنشآت المماثلة في البلاد. تقنية السرير المتدفق: المنتجات أفضل من تلك المحصلة عبر طريقة النفط. تقنية إنتاج الهيدروكربونات العطرية من الميثان باستخدام السرير المتدفق الدوراني (FMTA) هي تقنية طورتها جامعة تسينغهوا، وقد لاقت اهتمامًا كبيرًا. في مؤتمر تطوير سلسلة صناعة الهيدروكربونات العطرية في الصين لعام 2016، قدم البروفيسور تشيان وي تشونغ من جامعة تسينغهوا عرضًا حول مسار تطوير هذه التقنية وأحدث التطورات المتعلقة بها. من بين سلسلة التحديات الهندسية التي تم حلها، كان هناك مشكلة تدهور فعالية المحفزات بسرعة، مما استدعى استخدام تقنية التجديد المستمر في الأسرّة السائلة ； عند تحويل الميثانول في اتجاه واحد، يلزم وجود مفاعل منفصل لإجراء عملية التحويل المتكرر إلى الهيدروكربونات الأروماتية ； نظرًا لتعقيد عمليات التجديد في ظروف الضغط العالي، فقد تم أولاً تطوير محفزات لتحويل الميثانول إلى الهيدروكربونات العطرية على المستوى الدولي، بالإضافة إلى تقنيات للتجديد المستمر لعمليات التحويل هذه في أفران التدفق، وذلك لتسهيل الإنتاج الصناعي على نطاق واسع. في يناير 2013، تمت تجربة أول وحدة صناعية في العالم لإنتاج الهيدروكربونات المعطرة من الميثانول بطاقة عشرة آلاف طن، باستخدام هذه التقنية، وقد نجحت التجربة في مجمع شركة هواديان للفحم الواقع في يولين بمقاطعة شنشي. معدل تحويل الميثانول باستخدام هذه التقنية يزيد عن 99.99%، حيث يتم إنتاج طن واحد من الهيدروكربونات العطرية من 3.07 أطنان من الميثانول. كما أن سلسلة العمليات الخاصة بهذه التقنية قصيرة، والمنتجات الناتجة أفضل من تلك المنتجة عبر الطريقة البترولية. كشفت مجموعة هواديان لصناعة الفحم مؤخرًا أن الأعمال التحضيرية لمشروعها التجريبي الصناعي لإنتاج الهيدروكربونات المعطرة من الميثانول المستخلص من الفحم، والذي يستخدم هذه التقنية في بنائه، تسير على ما يرام. وقد تم تطوير حزمة التقنيات الخاصة بإنتاج الهيدروكربونات المعطرة من الميثانول بشكل مشترك من قبل مجموعة هواديان لصناعة الفحم، وجامعة تسينغهوا، ومعهد تصميم بتروتشاينا في منطقة شرق الصين. سيتم تقديم تقرير التقييم البيئي لهذا المشروع قريبًا إلى وزارة حماية البيئة للموافقة عليه، كما تم تقديم تقرير تقييم الموارد المائية للموافقة أيضًا. تستهلك وحدات إنتاج الهيدروكربونات العطرية من الميثانول بسعة عشرة آلاف طن أقل من 3 أطنان من الميثانول لإنتاج طن واحد من الهيدروكربونات العطرية، ومن المتوقع أن تنخفض كمية الميثانول المستخدمة في الوحدات بسعة مليون طن إلى ما بين 2.5 و2.8 طن لكل طن من الهيدروكربونات العطرية، مع إنتاج منتجات ذات قيمة مضافة عالية مثل الغاز المسال والهيدروجين في نفس الوقت. ومن بين ذلك، يمكن للهيدروجين الناتج كمنتج ثانوي أن يُعاد إلى مصنع الميثانول، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج الميثانول بنسبة 12%، وبالتالي تقليل التكلفة الإجمالية للهيدروكربونات الأروماتية بشكل كبير. في ذلك الوقت، سيتمتع الهيدروكربونات الأروماتية المصنوعة من الفحم بميزة تكلفة كبيرة مقارنة بطريقة استخدام النفط، وحتى مقارنةً بتقنية DMTO، فإنها ستكون أفضل لأن أسعار الهيدروكربونات الأروماتية عادةً ما تكون أعلى من أسعار الهيدروكربونات الألكينية، بينما يظل استهلاك الميثانول كمادة خام مماثلاً لذلك في تقنية DMTO. عملية الميثيلة: ربط صناعة الفحم الكيميائية بصناعة البتروكيماويات؛ يُعد تصنيع الباراكسيلين (PX) عن طريق ميثيلة التولوين والميثانول طريقة جديدة لدمج صناعة الفحم الكيميائية مع صناعة البتروكيماويات من أجل إنتاج هذه المادة. حاليًا، يقل سعر الميثانول في السوق عن 2000 يوان للطن، بينما يبلغ سعر التولوين حوالي 5000 يوان للطن. لذلك، فإن أكبر ميزة لهذه التقنية هي استخدام التولوين والميثانول ذو التكلفة المنخفضة كمواد خام لإنتاج PX ذو التركيز العالي. اعتبر بعض الحاضرين أن تطبيق هذه التكنولوجيا يمكن أن يساعد بفعالية في التخفيف من مشكلة الفائض في قدرات إنتاج الميثانول محليًا، كما يوفر دعمًا تقنيًا قويًا لزيادة إنتاج وحدات إنتاج الأروماتيكات في المستقبل، وكذلك لتعديل تركيبة المواد الخام والمنتجات خلال عملية إنتاج الأروماتيكات، بهدف تنويع مصادر المواد الخام المستخدمة في إنتاجها. 　 في 23 أكتوبر 2012، تمت الموافقة على تقنية إنتاج الأوليفينات منخفضة الكربون من تولوين والميثانول، وهي التقنية التي طورها معهد داليان للكيمياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم. تستخدم هذه التقنية عملية السرير المتدفق الدوري، لإنتاج مركب PX والإيثيلين والبروبيلين وغيرها من الأوليفينات ذات الكربون المنخفض بدقة عالية في نفس النظام التفاعلي وتحت تأثير نوع واحد من العوامل المساعدة. يمكن استخدام هذه التقنية كتقنية لتحسين المنشآت القائمة لإنتاج الهيدروكربونات العطرية، مما يزيد من إنتاج مادة PX ويقلل من استهلاك الطاقة في تلك المنشآت ； يمكن أيضًا تطبيقه في محطات إنتاج الهيدروكربونات العطرية الجديدة، حيث يقلل، مقارنةً بتقنيات إنتاج PX التقليدية، من تكاليف الاستثمار وتكاليف التشغيل المتعلقة بعمليات الانشطار والتحول البنيوي ； إذا تم بناء محطة جديدة مستقلة لإنتاج PX والأوليفينات منخفضة الكربون من التولوين والميثانول، فيمكن استخدام وحدات التبلور البسيطة بدلاً من وحدات الامتصاص المكلفة، **مما يقلل من تكلفة إنتاج PX. ووفقًا لما علمه الصحفيون، فإن شركة البتروكيماويات الصينية تُعد أيضًا من الجهات النشطة في تطبيق عملية تحويل التولوين والميثانول إلى مادة PX. في مارس 2015، تم تشغيل أول وحدة صناعية في العالم لإنتاج الكسين من خلال عملية الميثيلة باستخدام تقنيات شركة سينوبك، بطاقة إنتاجية تبلغ 200 ألف طن سنويًا، وذلك في مصنع يانغزي للبتروكيماويات. وقد نجحت هذه الوحدة في إنتاج كميات كبيرة من مادة PX، بالإضافة إلى كميات قليلة جدًا من المنتجات الثانوية مثل البنزين وC9. في العملية الجديدة، يساهم إدخال الميثانول في رفع كفاءة استخدام التولوين؛ فمن الناحية النظرية، يكفي استخدام طن واحد من التولوين لإنتاج طن واحد من مادة PX، بينما في العملية التقليدية لتحويل التولوين، يلزم استخدام حوالي 2.5 طن من التولوين لإنتاج طن واحد من مادة PX، كما أن هناك كميات كبيرة من المنتجات الثانوية من البنزين. لذلك، فإن العملية الجديدة تتميز بمعدلات استخلاص عالية وتكاليف منخفضة، كما أنها تربط بين صناعة البتروكيماويات وصناعة الكيماويات القائمة على الفحم. تقنيات أخرى: تحسين التفاصيل استعدادًا للتصنيع الصناعي. بالإضافة إلى التقنيات المذكورة أعلاه، يتعاون معهد أبحاث مجموعة هينان للكيماويات الفحمية مع جامعة بكين للكيمياء في تطوير تقنية تحويل الميثانول المستخلص من الفحم إلى هيدروكربونات عطرية، وقد تم تطوير تقنية كاملة إلى حد ما ； يستخدم معهد شنغهاي للبتروكيماويات التابع لشركة الصين للبتروكيماويات محفزات عبارة عن مرشحات جزيئية تحتوي على أكسيدات مُزالة (ZSM-5). وقد أكمل المعهد حتى الآن الدراسات المخبرية على هذه المحفزات، حيث بلغت نسبة تحويل الهيدروكربونات الأروماتية في كل دورة تحويل أكثر من 50%، بينما بلغت نسبة الاختيارية أكثر من 80%. وفي الوقت الحالي، يعمل المعهد مع الجهات ذات الصلة على إجراء دراسات تجريبية لتطوير تقنية تحويل الميثانول إلى هيدروكربونات أروماتية. على الرغم من التقدم المستمر في تطوير تقنيات إنتاج الهيدروكربونات العطرية من الفحم، إلا أن تطبيق هذه التقنيات على نطاق صناعي لا يزال غير مرضٍ حتى الآن. وقال بعض المندوبين للصحفيين إن السبب الرئيسي في ذلك يعود إلى انخفاض أسعار النفط حاليًا، مما يزيد من تنافسية مسارات إنتاج الهيدروكربونات، بينما يواجه تطور المسارات القائمة على الفحم صعوبات. لكن يرى بعض الخبراء أن الموارد المتوفرة في بلادنا، بالإضافة إلى مستوى الاعتماد على الواردات الذي يصل إلى 57%، هي ما يحدد الأهمية الاستراتيجية لإنتاج الهيدروكربونات العطرية من الفحم. في الوقت نفسه، مقارنةً بطريقة إنتاج الهيدروكربونات العطرية عبر النفط، يمكن لطريقة إنتاجها من الميثانول تخفيض التكاليف بنحو 20%، كما أن الهيدروكربونات العطرية الناتجة تحتوي على نسبة عالية من الكسين، ولا تحتوي على عناصر ضارة مثل الكبريت والنيتروجين، مما يجعلها أكثر ملاءمة لإنتاج PX. لذلك، فإن المهمة العاجلة للباحثين هي تحسين تفاصيل العمليات ذات الصلة في أسرع وقت ممكن، والقيام بكل التحضيرات اللازمة لتحويلها إلى منتجات صناعية.