¿Contiene benceno el metanol crudo?

Si se produce a partir del metanol, es prácticamente imposible que aparezca tolueno. La aromatización del metanol requiere catalizadores selectivos, y la temperatura de reacción también difiere de la temperatura necesaria para la síntesis del metanol. Se recomienda verificar si hay alguna mezcla proveniente de etapas posteriores

La planta de síntesis de metanol de esta empresa está diseñada para operar a una presión de 6,0 MPa. Los catalizadores se encuentran en dos torres, y su volumen total es de 73 metros cúbicos. El contenido de metano en el gas fresco es del 11%. En marzo de 2013, debido a que el área de intercambio térmico del intercambiador de calor en la entrada de la torre de síntesis era insuficiente, la temperatura de entrada a la torre resultó ser baja. Actualmente, la temperatura al salir de la torre es de 235 °C, mientras que la temperatura al entrar en la torre es de 188 °C y 191 °C. Al principio de la operación del motor, la temperatura en la salida de la torre es de 215 °C, mientras que la temperatura en la entrada es aún más baja. Los intercambiadores de calor por convección suelen presentar fenómenos de formación de cera, e incluso pueden aparecer sustancias gelatinosas; por lo tanto, es necesario utilizar vapor a alta presión para limpiarlos durante las paradas del equipo.

La capacidad de producción diseñada para el metanol en esta empresa es de 200,000 toneladas al año; actualmente, la producción no presenta ningún problema. La presión de operación actual es de 5,9 MPa. La composición del gas que ingresa a la torre es la siguiente: hidrógeno 43,29%, monóxido de carbono 17,22%, dióxido de carbono 2,74%, metano 34,11% y nitrógeno 2,63%. En otro caso, la composición es: hidrógeno 55,59%, monóxido de carbono 29,54% y dióxido de carbono 2%. 17%, metano 10.02%, nitrógeno 2.57%

El Instituto de Química del Carbón de Shanxi, perteneciente a la Academia China de Ciencias, en colaboración con la empresa Saiding Engineering, ha desarrollado una tecnología para la conversión de metanol en aromáticos mediante un lecho fijo. En esta técnica, el metanol sirve como materia prima, y se utiliza un zeolita ZSM-5 modificado como catalizador. La conversión tiene lugar a una presión operativa de 0,1 a 5,0 MPa y a una temperatura operativa de 300 a 460 °C. La velocidad de flujo del líquido reactivo es de 0,1 a 6,0 h⁻¹. El resultado de esta conversión son productos compuestos principalmente por aromáticos； Mediante enfriamiento y separación, se separan los hidrocarburos de bajo peso molecular del producto gaseoso de los hidrocarburos C5+ del producto líquido ； Los productos de fase líquida C5+ se separan por extracción, obteniéndose así hidrocarburos aromáticos y no aromáticos. Esta invención presenta la ventaja de una alta selectividad total hacia los aromáticos y de una operación del proceso flexible. Esta tecnología pertenece a las técnicas de transformación a gran escala del metanol, y el producto deseado son los aromáticos, principalmente BTX. Utilizando el tamiz molecular MoHZSM-5 (intercambio iónico) como catalizador y metanol como materia prima, en condiciones de T = 380–420 °C, presión atmosférica y LHSV = 1 h⁻¹, la tasa de conversión del metanol es superior al 99 %, la selectividad del producto en fase líquida es mayor del 33 % (en base a la masa de metanol), y la selectividad del producto en fase gaseosa es inferior al 10 %. El contenido de aromáticos en el producto de fase líquida es superior al 60 %. Se han completado las pruebas de selección y evaluación de catalizadores en el laboratorio, así como los ensayos de regeneración repetida. La vida útil de un solo ciclo del catalizador es superior a 20 días, y se estima que su vida útil total será superior a 8000 horas. El desarrollo conjunto de esta tecnología ya ha entrado en la fase de demostración industrial; el diseño e instalación de las plantas de demostración a escala industrial (10,000 a 100,000 toneladas/año de metanol) ya se han completado. A finales de febrero de 2012, la planta para la producción de aromáticos a partir de metanol, con una capacidad de 100.000 toneladas al año, desarrollada por la empresa Saiding, funcionó correctamente durante su prueba inicial. De este modo, el proyecto pudo entrar en operación sin problemas. Se trata del primer complejo de China para la producción de aromáticos a partir de metanol, desarrollado por Saiding en colaboración con el Instituto de Química del Carbón de Shanxi, perteneciente a la Academia China de Ciencias. Se trata de una tecnología patentada que permite obtener productos hidrocarburíos a partir del metanol en un solo paso. El 5 de julio de 2012, comenzaron las obras en la zona de desarrollo de Alxa, en Inner Mongolia, para el proyecto fase II del Grupo Qinghua: la transformación de 500.000 toneladas de alquitrán de carbón en productos ligeros, la producción de aromáticos a partir de 100.000 toneladas de metanol, y otras actividades relacionadas con la logística. El proyecto de ligerización del alquitrán de hulla, con una capacidad anual de 500.000 toneladas, de Qinghua Group cuenta con una inversión total de 4,28 mil millones de yuanes. Las obras de construcción incluyen un dispositivo de predestilación de materias primas, dispositivos de deshidratación y corte de cola, un reactor y un dispositivo de destilación; además, se incluyen instalaciones complementarias como un sistema de producción de hidrógeno a partir de gas de horno de coque, un sistema de almacenamiento y transporte, dos calderas de lecho fluidizado circulante de 75 toneladas/hora cada una, así como instalaciones auxiliares para suministro eléctrico, abastecimiento de agua y protección ambiental. Una vez terminado, el proyecto podrá producir anualmente 122.200 toneladas de alquitrán de carbón ligero tipo 1, 285.000 toneladas de alquitrán de carbón ligero tipo 2 y 80.380 toneladas de alquitrán de carbón. Una vez en funcionamiento el proyecto de producción anual de 100.000 toneladas de aromáticos a partir de metanol, se podrán producir 75.000 toneladas de aromáticos, 22.500 toneladas de gas licuado y 3.400 toneladas de gas seco al año. Este proyecto cuenta con ventajas como fuentes abundantes de materias primas, tecnología madura, la posibilidad de ajustar la proporción de etileno y propileno en el producto, y bajas emisiones de residuos.

La tecnología FMTA de la Universidad de Tsinghua para la producción de aromáticos a partir de metanol, y el proyecto de Tangda International para la fabricación de 1 millón de toneladas al año de ácido p-tolueno sulfónico (PTA) en Dolun, en Inner Mongolia. La tecnología clave de este proyecto es la tecnología FMTA de la Universidad de Tsinghua para la producción de aromáticos a partir de metanol. Se utiliza un reactor de lecho fluidizado, y se trata de una planta piloto con una capacidad de 10 mil toneladas al año de aromáticos (xileno). La materia prima, el metanol, proviene de la primera fase de la planta química basada en el carbón de Tonglun. La Universidad de Tsinghua también se ha unido a la empresa Hualu para construir un dispositivo experimental a escala industrial para la producción de aromáticos a partir de metanol, con una capacidad de 30.000 toneladas al año. El grupo China Huadian planea construir en la zona industrial de química del carbón de Yuheng, dentro de la base energética y química del norte de Shaanxi, el primer equipo piloto para la producción de aromáticos a partir del carbón, así como proyectos a escala industrial. De esta manera, se buscará abrir una nueva vía tecnológica para la producción de aromáticos. De acuerdo con el plan de desarrollo del proyecto, China HuaDian comenzará primero por construir una planta piloto para la producción de aromáticos a partir del carbón, con una capacidad de 10 mil toneladas al año. Al mismo tiempo, se iniciará un proyecto industrial a gran escala, con una capacidad de 3 millones de toneladas al año para la producción de metanol a partir del carbón y 1 millón de toneladas al año para la producción de aromáticos. La tecnología FMTA para la producción de aromáticos a partir del carbón, desarrollada con éxito por la Universidad de Tsinghua y que cuenta con derechos de propiedad intelectual propios, utiliza metanol como materia prima. El equipo experimental, capaz de producir 100 toneladas al año, ha funcionado de manera estable durante miles de horas, lo que demuestra que ya cumple con los requisitos necesarios para su implementación a escala industrial. 　 A finales de marzo de 2011, comenzó la construcción del proyecto piloto de producción de aromáticos a partir de carbón de Huadian Yuheng en Yulin, Shaanxi. La inversión total en este proyecto asciende a aproximadamente 38.1 mil millones de yuanes. Se utiliza la tecnología de producción de aromáticos a partir de metanol en lecho fluidizado, desarrollada por la Universidad de Tsinghua y que cuenta con derechos de propiedad intelectual propios. Se planea construir una planta capaz de producir millones de toneladas anuales de aromáticos a partir de metanol obtenido a partir del carbón. En 2011, se invirtieron 100 millones de yuanes para llevar a cabo un proyecto de prueba industrial a escala de diez mil toneladas. A mediados de enero de 2013, la empresa Donghua Technology publicó un comunicado en el que indicaba que el primer prototipo del mundo para la producción de aromáticos a partir del carbón, construido por la empresa Shaanxi Huadian Yuheng Coal Chemical Co., Ltd. dentro de la base energética e industrial de Shaanxi Norte, ya había comenzado a producir aromáticos. La prueba de funcionamiento tuvo éxito desde la primera vez que se introdujo la materia prima, lo que permitió completar todo el proceso. Se informa que el proyecto de HuaDian prevé la construcción de una planta para la producción de aromáticos a partir de metanol derivado del carbón, con una capacidad de un millón de toneladas al año. Dicha planta piloto forma parte del proyecto experimental a escala industrial para la producción de aromáticos a partir de metanol, cuya capacidad inicial es de diez mil toneladas al año. A principios de febrero de 2013, el proyecto experimental a escala industrial para la producción de aromáticos a partir de metanol en lecho fluidizado, con una capacidad de producción de diez mil toneladas por año, fue desarrollado en colaboración entre Huadian Coal Industry Group y la Universidad de Tsinghua. Este proyecto, financiado por Huadian Coal Industry Group, tuvo éxito en el Parque Industrial Químico de Carbón de Yulin-Yuheng, en la provincia de Shaanxi. En la primera carga de materia prima, la tasa de conversión del metanol fue superior al 99,99 %. El contenido de los productos en fase oleosa** (principalmente tolueno, xileno y triclorotolueno) alcanzó más del 90 %. Hasta el 15 de enero, se había introducido un total de unas 100 toneladas de metanol como materia prima. La instalación funcionó sin problemas durante 54 horas. El dispositivo de pruebas industriales logró encenderse con éxito en una sola ocasión, y también tuvo éxito en su primer intento de funcionamiento con materiales reales, lo que permitió completar los procesos clave.

El proyecto de desarrollo de tecnología para la producción de aromáticos a partir de metanol derivado del carbón, desarrollado en colaboración entre el Instituto de Investigación de Henan Coal Chemical Group y la Universidad Química y Tecnológica de Pekín, superó la evaluación intermedia a finales de agosto de 2011. Este proyecto permite que el proceso de fabricación de aromáticos pase de utilizar como materia prima el petróleo, a utilizar como materia prima el carbón. Desde su puesta en marcha en junio de 2010, el Instituto de Investigación del Grupo Henan Coal Chemical y la Universidad Química y Tecnológica de Beijing han llevado a cabo numerosas investigaciones relacionadas con este proyecto. Estas investigaciones se centran en la mejora de las propiedades de los catalizadores utilizados en la aromatización del metanol, así como en el desarrollo de procesos de isomerización del xileno, alquilación del benceno y el tolueno. También se ha trabajado en el diseño de procesos para producir compuestos aromáticos a partir del metanol obtenido a partir del carbón. Se han logrado avances significativos en estos campos. El proyecto identificó los mejores catalizadores y las condiciones de proceso adecuadas para la reacción, propuso el tamaño del equipo, el diseño preliminar del reactor y los parámetros de los equipos clave, lo que permitió desarrollar una tecnología bastante completa para la producción de aromáticos a partir de metanol derivado del carbón. Los diversos indicadores técnicos han alcanzado los objetivos esperados; parámetros como la vida útil del catalizador en un ciclo completo y la tasa de conversión en la alquilación del benceno superan las expectativas y alcanzan niveles elevados. A continuación, los investigadores acelerarán el diseño de los paquetes tecnológicos de diez mil toneladas, con el fin de sentar las bases para las pruebas a escala piloto en la producción de aromáticos a partir de metanol. Además, la empresa China Five Rings Engineering Co., Ltd. también llevó a cabo un diseño a escala piloto para la conversión catalítica del metanol en aromáticos.

En cierta empresa, parte del proceso de síntesis de aceites sintéticos consiste en tomar el metanol puro proveniente de los tanques de almacenamiento, presionarlo mediante una bomba a 2,0 Mpa, con un caudal de 38,8 m3/h. Este metanol pasa luego al interior de los tubos del precalentador de metanol, donde intercambia calor con el gas reactivo a una temperatura de 160°C y una presión de 1,95 Mpa. A continuación, el metanol entra al interior del evaporador, donde se vaporiza y vuelve a intercambiar calor con el gas reactivo a una temperatura de aproximadamente 162°C y una presión de 1,9 Mpa. Finalmente, el metanol pasa por el sobrecalentador, donde se calienta a 340°C antes de mezclarse con el gas de circulación y entrar al reactor de síntesis de aceites sintéticos. Bajo la acción del catalizador, se sintetiza una mezcla de agua, hidrocarburos e hidrógeno. Después de que la mezcla de reacción sale de la torre, se divide en dos ramas que van al sistema posterior: la primera rama se dirige al sobrecalentador de metanol para intercambiar calor (una pequeña parte va al generador de vapor para producir vapor adicional) ； La segunda vía se dirige al lado de las tuberías del intercambiador de calor de aire de circulación para realizar el intercambio térmico (una parte de este flujo entra en el sistema de muestreo para el análisis de datos) ； El más importante de ellos es garantizar que, tras el intercambio de calor entre el gas que sale del lado de las tuberías del sobrecalentador de metanol y el gas resultante del intercambio de calor en el intercambiador de aire de circulación, la temperatura combinada sea superior a 320 °C antes de que este gas ingrese al reactor de síntesis de aceite. El gas restante se utiliza para generar vapor en el generador de vapor. Los gases provenientes de la salida del intercambiador de calor del precalentador de metanol, de la salida del intercambiador de calor del sobrecalentador de metanol y de la tubería principal de salida del reactor de aceite sintético se combinan a una temperatura de 110 °C. Luego, pasan por el enfriador de gas de syngas, donde su temperatura disminuye a 80 °C. Después, entran en el intercambiador de calor del enfriador de syngas, donde su temperatura sigue bajando hasta los 40 °C. Finalmente, en el separador de aceite y agua, se separan los gases, los líquidos y el agua. La gasolina cruda es bombeada mediante una bomba de alimentación hacia la torre de eliminación de gases, donde se procede a su destilación para obtener el producto final. La mayor parte del gas es presurizada a 2,0 Mpa por medio de un compresor de gas de circulación; posteriormente, pasa por el intercambiador de calor del gas de circulación, donde su temperatura se eleva a más de 320 °C. Allí, se mezcla con metanol sobrecalentado y entra al reactor de síntesis de aceites. Una parte se envía como gas de despresurización al tanque de alimentación de la torre de absorción en el proceso de separación de productos petrolíferos, donde se absorben los hidrocarburos. De esta manera, se mantiene un cierto nivel de gas inerte en el sistema, lo cual es favorable para las reacciones de síntesis. El agua de proceso es enviada al tratamiento biológico mediante bombas de proceso.

Tras el análisis anterior, se debería evitar la producción de benceno durante el proceso de síntesis del metanol. Sin embargo, en el intercambiador de calor gaseoso de la torre de síntesis de metanol de esta empresa se produjo obstrucción debido a sustancias gelatinosas; para solucionarlo, se utilizó vapor a alta presión durante los periodos de parada del equipo. Merece un estudio más profundo.

Lo importante es el contenido de benceno. En el CO2 extraído del gas de síntesis hay trazas de benceno