تحليل مسارات تقنيات الهيدروكربونات العطرية (الجزء الأول)

Thread Content

تحليل مسارات تقنيات الأروماتيكات (الجزء الأول)
المؤلف/المصدر: صحيفة الصناعة الكيميائية الصينية
التاريخ: 25 أغسطس 2016
عدد المشاهدات: 16
—— المسار النفطي: تقنية فصل الباراكسيلين هي العنصر الأساسي
في الوقت الحالي، يتم إنتاج الأروماتيكات في بلادنا بشكل أساسي من خلال المسار النفطي، وتركز الأبحاث المتعلقة بعمليات إنتاج الأروماتيكات على تقنية فصل الباراكسيلين كوحدة إنتاجية أساسية. PX هو منتج رئيسي يربط سلسلة إنتاج الهيدروكربونات العطرية، حيث تأتي مواده الخام بشكل أساسي من فصول نفط الغاز. يتم فصل الديميثيل بنزين عن نفط الغاز، ثم يتم تحويل الديميثيل بنزين إلى أشكال أخرى، وبعد ذلك يتم فصله وتنقيته للحصول على PX. هذه المعلومات حصل عليها مراسل صحيفة الصناعات الكيميائية الصينية من مؤتمر تطوير سلسلة صناعة الأروماتيكات في الصين الذي اختتم في 11 أغسطس 2016. الفصل بالامتصاص: التقنية السائدة في صناعة النفط
في عملية إنتاج مادة PX من النافتا، هناك العديد من التحديات التقنية، مثل تطوير محفزات جديدة لعملية الانشطار، ومحفزات لعملية الإيزومرة، بالإضافة إلى ضرورة فصل وتنقية مادة PX بكفاءة عالية. في عمليات معالجة الهيدروكربونات العطرية في مسار البتروكيماويات، يُعد فصل مادة PX أهم تقنية في هذه العمليات. يتم استخدام طريقة الامتصاص لفصل هذه المادة، ونظرًا لارتفاع مستوى التكامل في هذا النظام وصعوبة تطويره، فإنه يُعد أيضًا آخر تقنية يتم تحقيق الاكتفاء الذاتي فيها ضمن تقنيات معالجة الهيدروكربونات العطرية. 　　الجهة المسؤولة عن التغلب على التحديات التقنية في هذا القسم هي معهد العلوم البترولية والكيميائية التابع لشركة الصين للبتروكيماويات. وأوضح وانغ ديهوا، المهندس الأول في المعهد، أنه من أجل إنجاز هذه المهمة، طوروا عدة أجيال من المواد الامتصاصية. بدأ تطوير الجيل الأول من المواد الاستيعابية في عام 1996، ومن خلال تطوير تقنيات تصنيع المسام الجزيئية، وتركيبة المواد الاستيعابية وعمليات تشكيلها، بالإضافة إلى عمليات المعالجة اللاحقة، تمكنت الشركات من استخدام الجيل الأول من المواد الاستيعابية وهو RAX-2000A في الصناعة في عام 2004. وقد شهدت نقاء المنتج ومعدل الإنتاج والقدرة الإنتاجية تحسنًا كبيرًا. بعد ذلك، ومن خلال تحسين شروط تصنيع المرشحات الجزيئية وعمليات المعالجة بالقلويات، تمكنوا من تطوير جيل ثاني من المواد الاستخلاصية وهو RAX-3000، وقد تم استخدامه في الصناعة في عام 2011. 　　في عام 2011، استخدمت شركة الصين للبتروكيماويات مادة الترشيح المحلية من نوع RAX-3000 والتقنيات المرتبطة بها، لإنشاء أول محطة تجريبية صناعية بطاقة إنتاج 30 ألف طن سنويًا في مصنع يانغزي للبتروكيماويات. ويُعد ذلك دليلاً على نجاح الشركة في التغلب على آخر عائق أمام تطوير تقنيات إنتاج الأروماتيكات بشكل مستقل، وهو تقنية الترشيح، كما ساعدها ذلك في امتلاك التقنيات الكاملة اللازمة لإنتاج الأروماتيكات. “قبل ظهور التقنيات المستقلة، كانت تقنيات الهيدروكربونات العطرية محصورة في شركتين أوروبيتين وأمريكيتين فقط، وكانت الحواجز التقنية مرتفعة للغاية، بحيث اعتمد الإنتاج المحلي بالكامل تقريبًا على تقنيات الشركات الأجنبية. في الوقت الحالي، تم تطبيق التقنية المستقلة لمعالجة الهيدروكربونات العطرية التي طورناها في مشروع تكرير الباراكسيلين بطاقة 600 ألف طن سنويًا في هاينان، وقد استمر جهاز الفصل بالامتصاص في العمل بشكل مستقر لأكثر من 30 شهرًا، كما يمكن الحفاظ على نقاء المنتج عند مستوى 99.7% أو 99.8% أو أعلى حسب الحاجة. ” هكذا قال وو وي، نائب كبير المهندسين في أكاديمية العلوم الصخرية. 　　ووفقًا لما ذكره وانغ ديهوا، فإن أحدث جيل من مواد الامتصاص RAX-4000 التي طورها معهد علوم الصخور قد خضع بالفعل للتقييم التقني، ويمكن لهذه المواد أن تزيد من كفاءة الأجهزة في معالجة المواد بنسبة تزيد عن 20%. يتم حاليًا تصميم عدة وحدات كبيرة لتقنيات الهيدروكربونات العطرية التابعة لشركة البتروكيماويات الصينية، ويمكن أن يصل حجم هذه الوحدات إلى 1 مليون طن سنويًا. الفصل بالتبلور: الخيار المثالي للمواد ذات التركيز العالي. في وحدة فصل PX، لا يُعد الفصل بالامتصاص الطريقة الوحيدة المستخدمة، فالفصل بالتبلور يُعد أيضًا طريقة مهمة جدًا للفصل. وقد قام الباحثون في الداخل والخارج بالعديد من الأبحاث في هذا المجال، وطوروا عمليات فصل PX بالتبلور ذات الخصائص المميزة. 　　تعتمد تقنية الفصل بالتبلور على الاختلافات في نقاط الانصهار لمكونات الهيدروكربونات الأروماتية من فئة C8، وذلك من خلال التبلور أثناء الانصهار لفصل مادة PX. تتميز تقنية التبلور والفصل PX بمزايا مثل عدم الحاجة إلى “المواد الثلاثية”， وعدم إنتاج “النفايات الثلاثية”， وارتفاع نقاء المنتج، وانخفاض متطلبات المواد الخام، بالإضافة إلى بساطة العملية وسهولة التحكم فيها. لكن في الوقت نفسه، هناك عيوب مثل ارتفاع استهلاك الطاقة، والحاجة إلى معدات وعمليات ذات استقرار عالٍ. 　　تتميز تقنية فصل بلورات PX التي طورها معهد شانغهاي للبتروكيماويات بخصائص فريدة للغاية. وأوضح الدكتور تشن ليانغ من المعهد أن العملية الجديدة لتكرير PX التي طوروها قللت من عدد مراحل التكرير، كما استخدموا منتجات التفكك الانتقائي للتولوين كمواد خام للتكرير، مما أدى إلى استقرار جودة المنتج، حيث بلغت نسبة نقاء PX أكثر من 99.8%. بالإضافة إلى ذلك، فإن الجهاز يعمل بشكل مستقر وموثوق، كما أن بدء تشغيله وإيقافه سهلان. 　　على هذا الأساس، طور معهد شنغهاي للبتروكيماويات تقنية متكاملة تجمع بين عمليتي التفريق حسب الشكل والتبلور، بحيث لا يلزم فصل المواد الخام المستخدمة في التبلور باستخدام أبراج الديكستيلين، كما يتم التخلي عن خطوة التبلور في درجات حرارة منخفضة جدًا والتي تتطلب استهلاكًا كبيرًا للطاقة، مما يجعل المزايا أكثر وضوحًا. لقد أنجزت المؤسسة حاليًا تطوير حزمة التكنولوجيا بسعة 100 ألف طن سنويًا. في الوقت نفسه، دمجت هذه المؤسسة بين تقنيات الامتصاص التقليدية والتركيز وتقنيات التبلور لإنشاء تقنية متكاملة. وتستخدم هذه التقنية عمليات بسيطة للامتصاص والفصل في أبراج واحدة، بالإضافة إلى عمليات تبلور بسيطة لا تتطلب درجات حرارة منخفضة جدًا. من مزايا هذه التقنية أنها تسمح باستخدام مواد امتصاص ومواد تفكيك رخيصة الثمن في المنشآت الجديدة، كما يمكن استخدام أبراج الامتصاص ومواد الامتصاص والتفكيك الموجودة مسبقًا في المنشآت القديمة، مما يسمح بمضاعفة قدرة إنتاج PX. حتى الآن، تم تطوير حزمة تقنية بسعة 600 ألف طن سنويًا باستخدام هذه التقنية المتكاملة. 　　بالإضافة إلى ذلك، أعدت المؤسسة مخططين لدراسة الجدوى: يهدف المخطط الأول إلى توفير الطاقة وتقليل التكاليف الاستثمارية، حيث كانت القدرة الإنتاجية لمادة PX قبل التحسين 100 ألف طن سنويًا (باستخدام تقنية الفصل بالامتصاص). أما بعد التحسين باستخدام تقنية الامتصاص والتبلور معًا، فإن القدرة الإنتاجية لا تتغير، لكن استهلاك الطاقة ينخفض من 440 كيلوغرام من النفط المكافئ لكل طن من مادة PX إلى 166–244 كيلوغرام من النفط المكافئ لكل طن من مادة PX ； أما المخطط الثاني، فهو يهدف إلى تحقيق التوازن بين توفير الطاقة وزيادة الإنتاج. فقبل التحسينات، كانت قدرة إنتاج مادة PX 100 ألف طن في السنة (باستخدام تقنية الفصل بالامتصاص)، وبعد تطبيق تقنية الامتصاص مع التبلور، ارتفعت القدرة الإنتاجية إلى 240 ألف طن في السنة. كما أن استخدام الحرارة عند درجات حرارة منخفضة ساعد في خفض استهلاك الطاقة من 440 كيلوغرام من النفط المكافئ لكل طن من مادة PX إلى 281 كيلوغرام فقط. 　　يعتقد تشن ليانغ أن عملية التبلور مناسبة بشكل خاص لفصل المواد الخام ذات التركيز العالي من مادة PX. ويمكن للتقنيات والمعدات الجديدة لتبلور مادة PX، التي طورها معهد شنغهاي للبتروكيماويات، أن تساعد في تحسين كفاءة أجهزة إنتاج مادة PX الحالية، مما يؤدي إلى تقليل استهلاك الطاقة في عملية الإنتاج، وبالتالي تحقيق فوائد اقتصادية كبيرة. الشركات الأجنبية: تحسين عمليات توفير الطاقة وخفض الاستهلاك
كرواد في مجال تقنيات المعالجة الكيميائية للهيدروكربونات، تظل الشركات الأجنبية صاحبة براءات الاختراع مثل UOP الأمريكية وAxens الفرنسية في طليعة تطوير تقنيات الفصل بالامتصاص. مع التحسينات المستمرة في المواد الماصة والعمليات والمعدات المتخصصة وأنظمة التحكم، تمكنوا من رفع نقاء المنتج من 99.2% إلى 99.8%، كما ارتفع معدل الإنتاج لكل دورة من 90% إلى 98%. 　　قدم مدير تنفيذي في شركة هونيويل UOP عرضًا عن الإنجازات الجديدة التي حققتها الشركة في مجال امتصاص وفصل الهيدروكربونات العطرية. استنادًا إلى سنوات من الخبرة في تصنيع المواد الماصة وتقنيات العمليات، طورت شركة UOP في عام 2015 عملية فصل الباراكسين باستخدام مادة LD Parex كمادة ماصة خفيفة الوزن. تعتمد هذه العملية على مادة الامتصاص ADS-47 مع إجراء تعديلات بسيطة عليها، لتتناسب مع أنظمة المذيبات الخفيفة (التولوين) ； في الوقت نفسه، دون استخدام مواد التحلل الثقيلة، يتم تقليل متطلبات دقة الفصل، وذلك عن طريق استخدام عملية التقطير المُحسّنة. ويمكن لهذا الأمر أن يقلل من عدد المعدات وألواح التقطير بنسبة 20%، مما يؤدي إلى تقليل تكلفة التجهيزات بنسبة 15% إلى 17%. كما يظل النظام يحافظ على مزاياه في كفاءة استخدام الطاقة، مثلما هو الحال في أنظمة UOP لمعالجة الهيدروكربونات العطرية. حاليًا، تم تصنيع جميع مكونات LD ParexParex بنجاح على نطاق صناعي، كما أنها تعمل بكفاءة عالية، مما ساعد في تحقيق تقدم كبير في مجال الاستثمارات واستهلاك الطاقة في محطات تصنيع المركبات الأروماتية. 　　تتميز تقنية الفصل بالتبلور PX التي طورها تحالف تقنيات سيبيير BP أيضًا بخصائص متقدمة في مجال توفير الطاقة. وقال وانغ جيانغوو، المهندس الأول في شركة CB&I Lummus، إن تقنية فصل بلورات PX، التي توفرها شركة BP وحصلت عليها شركة CB&I بحقوق حصرية عالمية، قد تم تطبيقها بالفعل في أكبر مجمع لإنتاج المركبات الأروماتية التابع لشركة سينثل في الهند، وكذلك في مصنع PX الضخم التابع لشركة GS Caltex في كوريا الجنوبية. يمكن القول، بمعنى ما، إن تقنية تكرير BP تتمتع بميزة أقل استهلاك للطاقة وتكاليف إنتاج أقل مقارنةً بتقنية الامتصاص الانتقائي للفصل. 　　علاوة على ذلك، في مؤتمر تطوير سلسلة صناعة الهيدروكربونات العطرية في الصين لعام 2016، قدمت شركة AXENS أيضًا أحدث التطورات التي حققتها في مجال تطوير وترويج تقنيات المجمعات المتكاملة لإنتاج الهيدروكربونات العطرية، وهي تقنية AXENS ParamaX. تستخدم هذه العملية تقنيات التكرير المستمر ذات المعايير الصارمة، بالإضافة إلى تقنية تحويل الكسيлен إلى مركبات أخرى، وتقنية الفصل باستخدام المرشحات الجزيئية. ومن خلال الابتكار المستمر في التقنيات الأساسية والمحفزات والمواد المستخدمة في عملية الفصل، يمكن تقليل تكاليف الاستثمار وتكاليف التشغيل لمنشآت تصنيع المركبات الأروماتية بشكل كبير. في السنوات الأخيرة، وبسبب تحول معظم مصانع الإيثيلين في منطقة الشرق الأوسط إلى استخدام غاز الإيثان والبروبان المتوفر بكميات كبيرة وبتكلفة منخفضة في المنطقة، فقد تم استبدال كميات أكبر من النافتا التي كان يمكن تصديرها ； تعتبر مناطق أفريقيا وأمريكا الوسطى والجنوبية أيضًا من المناطق الرئيسية لتصدير النافثا في العالم، ويمكن لشركات الهيدروكربونات المتعددة الحلقات المحلية أن تفكر في استيراد النافثا من هذه المناطق لإنتاج هذه المركبات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا التوسع بشكل فعّال في استخدام مواد خام أخرى مثل النفط المكثف. باختصار، يجب توسيع مصادر المواد الخام لضمان إنتاج الهيدروكربونات العطرية.