هل يحتوي الميثانول الخام على البنزين؟

إذا تم تصنيعه من الميثانول، فمن المستحيل تقريبًا ظهور المتولين، حيث يتطلب تفاعل تحويل الميثانول إلى مركبات عطرية استخدام محفزات مخصصة، كما أن درجة حرارة التفاعل تختلف عن درجة حرارة تصنيع الميثانول. يُنصح بفحص ما إذا كان هناك اختلاط في المراحل اللاحقة

تم تصميم جهاز تصنيع الميثانول في هذه الشركة بضغط 6.0 ميجا باسكال، ويحتوي الكاتاليزر المستخدم على 73 مترًا مكعبًا من المادة الكاتاليتية، كما أن نسبة الميثان في الغاز الطازج تبلغ 11%. تم تشغيله في مارس 2013، وبسبب صغر مساحة جهاز تبادل الحرارة للغاز الوارد إلى الخزان، كانت درجة حرارة الغاز عند الدخول منخفضة. حاليًا، درجة الحرارة عند الخروج من البرج هي 235 درجة مئوية، ودرجات الحرارة عند الدخول إلى البرج هي 188 درجة مئوية و191 درجة مئوية. في بداية القيادة، تبلغ درجة حرارة المخرج 215 درجة مئوية، بينما تكون درجة حرارة المدخل أقل من ذلك. غالبًا ما يحدث تكون الشمع في مبادلات التبريد بالهواء، بل وقد تظهر مواد لزجة أيضًا، ويتطلب الأمر استخدام بخار عالي الضغط لتنظيفها أثناء توقف التشغيل.

كانت القدرة التصميمية لهذه الشركة على إنتاج الميثانول 200 ألف طن سنويًا، ولا توجد مشكلة في الإنتاج حاليًا. الضغط التشغيلي الحالي هو 5.9 ميجا باسكال، وتركيب الغاز المدخل إلى البرج كالتالي: الهيدروجين 43.29%، أول أكسيد الكربون 17.22%، ثاني أكسيد الكربون 2.74%، الميثان 34.11%، النيتروجين 2.63%. أما بالنسبة للهيدروجين فهو 55.59%، وأول أكسيد الكربون 29.54%، وثاني أكسيد الكربون 2%. 17%، ميثان 10.02%، نيتروجين 2.57%

تعاون معهد الكيمياء الفحمية في شانشي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم مع شركة سايدينغ للهندسة في تطوير تقنية تحويل الميثانول إلى هيدروكربونات أروماتية باستخدام سرير ثابت. حيث يتم استخدام الميثانول كمادة خام، ويُستخدم الزيوليت من نوع ZSM-5 المعدل كمحفز. وتتم عملية التحويل في ظروف ضغط تتراوح بين 0.1 و5.0 ميجا باسكال، ودرجة حرارة تتراوح بين 300 و460 درجة مئوية، بالإضافة إلى معدل تدفق السائل الخام الذي يتراوح بين 0.1 و6.0 ساعةً في الساعة، وذلك للحصول على منتجات تتكون بشكل رئيسي من الهيدروكربونات الأروماتية； يتم فصل المركبات الهيدروكربونية ذات الكربون المنخفض في الطور الغازي عن المركبات الهيدروكربونية من نوع C5+ في الطور السائل، وذلك عن طريق التبريد ； يتم فصل المنتجات السائلة من نوع C5+ عن طريق الاستخلاص، للحصول على الهيدروكربونات الأروماتية وغير الأروماتية. يتمتع هذا الاختراع بميزة اختيارية عالية للهيدروكربونات الأروماتية، بالإضافة إلى مرونة في طرق التشغيل. تنتمي هذه التقنية إلى تقنيات التحويل الكبيرة النطاق للميثانول، والمنتج المستهدف هو الهيدروكربونات الأروماتية التي تتكون بشكل أساسي من مركب BTX. باستخدام مسحوق الزيوليت MoHZSM-5 (للتبادل الأيوني) كمحفز، والميثانول كمادة خام، في ظروف درجة حرارة تتراوح بين 380 و420 درجة مئوية، وضغط جوي طبيعي، ومعدل تدفق الغاز LHSV = 1 ساعة/ساعة، فإن نسبة تحويل الميثانول تزيد عن 99%، ونسبة انتقائية المنتجات السائلة تزيد عن 33% (مقاسة بالكتلة)، بينما نسبة انتقائية المنتجات الغازية تقل عن 10%. تزيد نسبة الهيدروكربونات الأروماتية في المنتج السائل عن 60%. تم إجراء اختبارات تقييم واختيار المحفزات في المختبر بالإضافة إلى اختبارات إعادة التشغيل المتكررة، ويزيد عمر المحفز في كل دورة عن 20 يومًا، ومن المتوقع أن يصل العمر الإجمالي له إلى أكثر من 8000 ساعة. دخل التطوير المشترك لهذه التقنية مرحلة العرض التجريبي الصناعي، وقد اكتمل تصميم وبناء وحدات الاختبار الصناعي (بطاقة إنتاج من 10 آلاف إلى 100 ألف طن سنويًا من الميثانول). في نهاية فبراير 2012، نجحت المحاولة الأولى لتشغيل مصنع إنتاج الهيدروكربونات العطرية من الميثانول بطاقة 100 ألف طن سنويًا، والذي صممته شركة سايدينغ، لصالح مجموعة تشينغهوا في منطقة منغوليا الداخلية، وتم تشغيل المشروع بنجاح. هذا هو أول مجمع في الصين لتحويل الميثانول إلى مركبات هيدروكربونية، وقد تم تصميمه باستخدام تقنية براءة الاختراع التي طورتها شركة سايدينغ بالتعاون مع معهد الكيمياء الفحمية في مقاطعة شانشي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، وهي تقنية “إنتاج المركبات الهيدروكربونية من الميثانول في خطوة واحدة”. في 5 يوليو 2012، بدأ العمل في مشروع مجموعة تشينغهوا لتحويل 500 ألف طن من قطران الفحم إلى منتجات خفيفة، بالإضافة إلى إنتاج 100 ألف طن من المركبات العطرية من الميثانول، وكذلك مشروع الخدمات اللوجستية بطاقة 10 ملايين طن، وذلك في منطقة التنمية في منطقة آلشان في منغوليا الداخلية. يبلغ إجمالي استثمار مشروع تخفيف وزن قطران الفحم الذي تنتجه مجموعة تشينغهوا بمعدل 500 ألف طن سنويًا 4.28 مليار يوان، وتشمل أعمال البناء أجهزة التقطير المسبق للمواد الخام، وأجهزة إزالة الماء وتقطيع النواتج، بالإضافة إلى أجهزة التفاعل وأجهزة التقطير. كما يشمل المشروع أجهزة لتحويل غاز الفحم إلى هيدروجين، وأنظمة تخزين ونقل، بالإضافة إلى مراجل من نوع التدفق الدوراني بسعة 2×75 طن/ساعة، بالإضافة إلى مرافق لتوفير الكهرباء والمياه وحماية البيئة. بعد اكتمال هذا المشروع، سيكون بالإمكان إنتاج 122.2 ألف طن من قطران الفحم الخفيف من النوع الأول، و285 ألف طن من قطران الفحم الخفيف من النوع الثاني، بالإضافة إلى 80.38 ألف طن من القطران الفحمي. بعد بدء تشغيل مشروع إنتاج 100 ألف طن سنويًا من الميثانول لصناعة الهيدروكربونات العطرية، سيكون بالإمكان إنتاج 75 ألف طن سنويًا من الهيدروكربونات العطرية، و22.5 ألف طن من الغاز المسال، و0.34 ألف طن من الغاز الجاف. يتمتع هذا المشروع بمزايا مثل وفرة مصادر المواد الخام، ونضج التقنية المستخدمة، وإمكانية تعديل نسبة الإيثيلين والبروبيلين في المنتج، بالإضافة إلى انخفاض كميات النفايات الناتجة.

تقنية تحويل الميثانول إلى الهيدروكربونات العطرية باستخدام سرير التدفق الدوراني في جامعة تسينغهوا (FMTA)، ومشروع إنتاج حمض البيروفيك المكرر بمعدل 1 مليون طن سنويًا الذي تنفذه شركة داتانغ الدولية في منطقة دولون في منغوليا الداخلية. التقنية الأساسية لهذا المشروع هي تقنية تحويل الميثانول إلى الهيدروكربونات العطرية (FMTA) التابعة لجامعة تسينغهوا، حيث يتم استخدام مفاعلات السرير السائل. ويبلغ حجم المنشأة التجريبية 10 آلاف طن سنويًا من الهيدروكربونات العطرية (الكسيлен)، وتستخدم هذه المنشأة الميثانول الناتج عن مشروع تكرير الفحم في مرحلته الأولى لإنتاج الهيدروكربونات العطرية. كما تعاونت جامعة تسينغهوا مع شركة هوالو لبناء جهاز تجريبي صناعي لإنتاج الهيدروكربونات الأروماتية من الميثانول بطاقة 30 ألف طن سنويًا. تخطط مجموعة هواديان الصينية لبناء أول محطة تجريبية لتحويل الفحم إلى الهيدروكربونات الأروماتية، بالإضافة إلى مشروع صناعي في منطقة يوهينغ الصناعية للطاقة والكيماويات في شمال شنشي، وذلك بهدف فتح طريق جديد كليًا لإنتاج الهيدروكربونات الأروماتية. وفقًا لخطة بناء المشروع، ستقوم شركة الصين للطاقة الكهربائية أولاً ببناء محطة تجريبية لإنتاج الهيدروكربونات المشبعة من الفحم بطاقة إنتاجية تبلغ عشرة آلاف طن، كما ستبدأ في تنفيذ مشروع تجريبي صناعي بطاقة إنتاجية تبلغ 3 ملايين طن سنويًا من الميثانول المُنتج من الفحم، و1 مليون طن سنويًا من الهيدروكربونات المشبعة. تمكنت جامعة تسينغهوا من تطوير تقنية إنتاج الهيدروكربونات العطرية من الفحم باستخدام سرير تدفق دوراني، وهي تقنية تمتلك حقوق ملكية فكرية مستقلة. يتم استخدام الميثانول كمادة خام في هذه التقنية، وقد عمل الجهاز التجريبي الذي تبلغ طاقته 100 طن في السنة بشكل مستمر ومستقر لآلاف الساعات، مما يجعله جاهزًا للاستخدام في الصناعة على نطاق أكبر. 　 في نهاية مارس 2011، بدأ تنفيذ مشروع يوهونغ لتحويل الفحم إلى هيدروكربونات عطرية في مقاطعة شنشي، في مدينة يولين. يبلغ إجمالي استثمارات هذا المشروع حوالي 38.1 مليار يوان، ويستخدم التقنية المبتكرة في الصين لإنتاج الهيدروكربونات العطرية من الميثانول، وهي تقنية تم تطويرها في جامعة تسينغهوا وتمتلك حقوق ملكية فكرية خاصة بها. كما يُخطط لبناء محطات لإنتاج الهيدروكربونات العطرية من الميثانول باستخدام الفحم، بطاقة إنتاجية تصل إلى ملايين الأطنان سنويًا. في عام 2011، تم استثمار مليار يوان أولاً في مشروع تجريبي صناعي بطاقة إنتاجية تبلغ عشرة آلاف طن. أصدرت شركة دونغهوا للتكنولوجيا في منتصف يناير 2013 بيانًا تفيد فيه بأن أول وحدة تجريبية في العالم لتحويل الفحم إلى هيدروكربونات عطرية، والتي تقوم الشركة بتنفيذ مشروعها الإجمالي لها في شركة شانشي هواديان يوهونغ للكيماويات الفحمية، قد بدأت في إنتاج هذه الهيدروكربونات عطرية. وقد نجحت المحاولة الأولى لتشغيل الوحدة، مما سمح بإتمام العملية بأكملها. ووفقًا للمعلومات المتوفرة، فإن مشروع هواديان يخطط لبناء منشأة لإنتاج الهيدروكربونات العطرية من الميثانول المستخلص من الفحم، بطاقة إنتاجية تصل إلى مليون طن. وتُعد هذه المنشأة جزءًا من المرحلة الأولى من المشروع التجريبي الصناعي لإنتاج الهيدروكربونات العطرية من الميثانول، بطاقة إنتاجية تصل إلى عشرة آلاف طن. في أوائل فبراير 2013، نجح مشروع التجربة الصناعية لإنتاج المركبات الأروماتية من الميثانول باستخدام سرير تدفق بسعة عشر ألف طن، والذي تم تمويله من قبل مجموعة هواديان لصناعة الفحم، وتم تطويره بالتعاون بين شركة هواديان لصناعة الفحم وجامعة تسينغهوا، في منطقة يولين يوهينغ للصناعات الكيميائية القائمة على الفحم في مقاطعة شانشي. في المرة الأولى لاستخدام المواد الخام، بلغت نسبة تحويل الميثانول أكثر من 99.99٪، كما بلغت نسبة المواد الزيتية في المنتجات ** (والتي تشمل بشكل رئيسي الأنيثيلين والديميثيلين والتريميثيلين) أكثر من 90٪. حتى تاريخ 15 يناير، بلغ إجمالي كمية الميثانول الخام المستخدمة حوالي 100 طن، وقد عمل الجهاز بشكل مستقر لمدة 54 ساعة. كما نجحت التجارب الصناعية في إجراء عملية إشعال ناجحة واحدة، بالإضافة إلى عملية اختبار التشغيل الناجحة أيضًا، مما ساعد في إتمام العمليات الأساسية بنجاح.

مشروع تطوير تقنية تحويل الميثانول المستخلص من الفحم إلى الهيدروكربونات العطرية، والذي تم تطويره بالتعاون بين معهد أبحاث مجموعة هينان للفحم والكيماويات وجامعة بكين للكيماويات، قد اجتاز التقييم المؤقت في نهاية أغسطس 2011. يسمح هذا المشروع بتحويل عملية إنتاج الهيدروكربونات العطرية من الطريقة التقليدية المعتمدة على النفط إلى طريقة تعتمد على الفحم. منذ بدء تنفيذ المشروع في يونيو 2010، قام معهد أبحاث مجموعة هينان للكيماويات الفحمية وجامعة بكين للكيماويات بإجراء العديد من الأبحاث حول تحسين خصائص محفزات تحويل الميثانول إلى مركبات عطرية، بالإضافة إلى تطوير عمليات تحويل الكسين إلى مركبات أخرى، وعمليات تعديل البنزين والتولوين، وكذلك تصميم عمليات إنتاج المركبات العطرية من الميثانول المستخلص من الفحم. وقد تم تحقيق نتائج ملموسة في هذه الأبحاث. لقد حدد هذا المشروع أفضل المحفزات والظروف المناسبة للتفاعل، كما قدم معلومات حول حجم المنشأة والتصميم الأولي للمفاعلات ومعايير المعدات الرئيسية، مما ساعد في تشكيل تقنية شاملة نسبيًا لإنتاج الهيدروكربونات العطرية من الفحم. وقد بلغت المؤشرات التقنية الأهداف المرجوة، حيث تجاوزت مؤشرات مثل عمر الحفاز في كل دورة ومعدل تحويل البنزين إلى مركبات ألكيلية القيم المتوقعة ووصلت إلى مستويات مرتفعة. بعد ذلك، سيسرع الباحثون من تصميم حزمة التقنيات ذات القدرة الإنتاجية البالغة عشرة آلاف طن، وذلك لوضع الأساس للمرحلة التالية المتمثلة في إنتاج الهيدروكربونات العطرية من الميثانول. بالإضافة إلى ذلك، قامت شركة الصين لهندسة الحلقات الخمس بتطوير تصميم تجريبي لتحويل الميثانول إلى هيدروكربونات عطرية باستخدام العوامل المحفزة.

في إحدى الشركات، يتم في خطوات عملية تصنيع الزيت الاصطناعي، ضخ الميثانول المخصص للاستخدام من خزانات التخزين باستخدام مضخة الميثانول، حيث يتم رفع الضغط إلى 2.0 ميجا باسكال، ومعدل التدفق هو 38.8 متر مكعب في الساعة. بعد ذلك، يدخل الميثانول إلى أنابيب جهاز التسخين المسبق، حيث يتم تبادل الحرارة مع الغازات الناتجة عن التفاعلات الكيميائية، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة إلى 160 درجة مئوية والضغط إلى 1.95 ميجا باسكال. بعد ذلك، يدخل الميثانول إلى أنابيب جهاز التبخير، حيث يتم تبادل الحرارة مرة أخرى مع الغازات الناتجة عن التفاعلات الكيميائية، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة إلى حوالي 162 درجة مئوية والضغط يظل عند 1.9 ميجا باسكال. بعد ذلك، يمر الميثانول عبر أنابيب جهاز التسخين الزائد، حيث يتم تبادل الحرارة مع الغازات الناتجة عن التفاعلات الكيميائية، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة إلى 340 درجة مئوية، ثم يدخل الميثانول إلى مفاعل تصنيع الزيت الاصطناعي. تحت تأثير العامل المحفز، يتم تصنيع مزيج من الماء والهيدروكربونات والهيدروجين. بعد خروج خليط التفاعل من البرج، يتم توجيهه إلى النظام الخلفي عبر مسارين: يذهب المسار الأول إلى جهاز تسخين الميثانول لإجراء عملية تبادل الحرارة (ويذهب جزء صغير منه إلى جهاز توليد البخار لإنتاج بخار إضافي) ； المسار الثاني يتجه إلى مسار أنابيب مبدل حرارة الغاز المتداول لإجراء عملية التبادل الحراري (ويذهب جزء منه إلى نظام أخذ العينات لتحليل البيانات) ； ومن بين الأمور الأساسية، يجب أولاً ضمان أن درجة حرارة الغاز الخارج من أنابيب المرحلة الساخنة للميثانول، بعد التبادل الحراري مع غازات مبدل الحرارة، تظل فوق 320 درجة مئوية عند دخولها إلى مفاعل تصنيع الزيت. أما الغاز المتبقي، فيتم توجيهه إلى جهاز توليد البخار لإنتاج بخار إضافي. يتم دمج الغازات القادمة من مخرج جدار السخان المستخدم لتسخين الميثانول، ومخرج جدار سخان الميثانول المفرط التسخين، بالإضافة إلى مخرج خزان مفاعل الزيت الصناعي، عند درجة حرارة تقارب 110 درجات مئوية. ثم يدخل هذا الغاز إلى جهاز التبريد الهوائي للغاز، حيث تنخفض درجة حرارته إلى 80 درجة مئوية، ثم يدخل إلى جهاز تبريد الغاز الآخر، حيث تنخفض درجة حرارته أكثر إلى 40 درجة مئوية. وأخيرًا، يتم فصل الغاز عن السائل والماء في جهاز فصل الزيت عن الماء. يتم ضخ البنزين الخام عبر مضخة التغذية في برج إزالة الغازات إلى عملية فصل المواد النفطية لإجراء عملية التقطير، وبذلك يتم الحصول على المنتج النهائي. يتم رفع ضغط معظم الغازات باستخدام مضخة الضغط الدورانية إلى 2.0 ميجا باسكال، ثم يدخل إلى جزء التبادل الحراري في جهاز التبادل الحراري الدوراني حيث يتم تسخينه إلى درجة حرارة تزيد عن 320 درجة مئوية، ومن ثم يندمج مع الميثانول المسخن ليدخل إلى مفاعل تصنيع الزيت. يتم إرسال جزء منه كغاز تفريغ إلى خزان التغذية في برج الامتصاص في عملية فصل المنتجات النفطية، لامتصاص الهيدروكربونات، وذلك للحفاظ على مستوى معين من الغازات الخاملة في النظام، مما يساعد على سير عمليات التخليق بشكل فعال. يتم إرسال الماء المستخدم في العمليات الصناعية عبر مضخات المياه إلى وحدة المعالجة البيولوجية.

بناءً على التحليل أعلاه، يجب ألا يحدث إنتاج للبنزين خلال عملية تصنيع الميثانول، لكن تبين أن مبدل حرارة الغازات في خزان تصنيع الميثانول التابع للشركة قد انسد بسبب مواد لزجة، وتم استخدام بخار عالي الضغط لتنظيفه أثناء توقف العملية. يستحق البحث المعمق.

الأمر يعتمد بشكل أساسي على محتوى البنزين. يحتوي ثاني أكسيد الكربون الذي يتم إزالته من الغاز المُصنع على كميات ضئيلة من البنزين