تحلیل مسیر فناوری آروماتیک‌ها (بخش اول)

Thread Content

تحلیل مسیرهای فناورانه آروماتیک‌ها (بخش اول)
نویسنده/منبع: روزنامه صنعت شیمی چین
تاریخ: ۲۵-۰۸-۲۰۱۶
تعداد کلیک‌ها: ۱۶

—— مسیر نفتی: فناوری جداسازی PX، هسته اصلی است
در حال حاضر، آروماتیک‌ها در کشور ما عمدتاً از طریق مسیر نفتی تولید می‌شوند؛ تحقیقات مربوط به فرآیندهای تولید آروماتیک‌ها نیز عمدتاً بر روی واحد تولیدی اصلی یعنی جداسازی دی‌متیل‌بنزن (PX) متمرکز است. PX محصول کلیدی در زنجیره تولید هیدروکربن‌های آروماتیک است که نقش پیونددهنده بین مراحل مختلف این زنجیره را ایفا می‌کند. مواد اولیه آن عمدتاً از فرآورده‌های نفت سفید به دست می‌آیند؛ در این فرآیند، دی‌متیل‌بنزن از نفت سفید جدا شده، سپس از طریق ایزومریزاسیون، دوباره جداسازی و خالص‌سازی می‌شود تا PX به دست آید. این اطلاعات توسط خبرنگار روزنامه صنعت شیمی چین، از کنفرانس توسعه زنجیره صنعت آروماتیک‌های چین که در تاریخ ۱۱ اوت به پایان رسید، به دست آمده است. جداسازی از طریق جذب: فرآیند پرکاربرد در صنعت نفت
در فرآیند تولید PX از نفت خام، چالش‌های فنی زیادی وجود دارد؛ از جمله توسعه کاتالیست‌های جدید برای فرآیندهای دیسمیاسیون و ایزومریزاسیون، همچنین جداسازی و تصفیه مؤثر PX. در فرآیندهای کامل تولید آروماتیک‌ها در مسیر پتروشیمی، جداسازی PX مهم‌ترین فناوری واحد است؛ اغلب از روش جداسازی از طریق جذب برای این منظور استفاده می‌شود. به دلیل سطح بالای یکپارچگی سیستم و دشواری در توسعه آن، این فناوری نیز آخرین فناوری واحدی است که در فرآیندهای تولید آروماتیک‌ها به صورت داخلی تولید می‌شود. 　　موسسه تحقیقات علوم پتروشیمی شرکت پتروشیمی چین، مسئول حل مشکلات فنی این واحد است. وانگ دهوا، مهندس ارشد آن مؤسسه، توضیح داد که برای انجام این وظیفه، آن‌ها چندین نسل از جذب‌کننده‌ها را توسعه داده‌اند. توسعه نسل اول جاذب‌ها در سال ۱۹۹۶ آغاز شد؛ از طریق تولید الکل‌های مولکولی، تدوین فرمولاسیون‌های جاذب و روش‌های فرم‌دهی، همچنین فرآیندهای پس‌پردازش، در سال ۲۰۰۴ استفاده صنعتی از جاذب نسل اول RAX-2000A ممکن شد و خلوص محصول، بازدهی و ظرفیت تولید به طور قابل توجهی افزایش یافت. پس از آن، با بهینه‌سازی بیشتر شرایط فرآیندهای سنتز الکترولیت مولکولی و پردازش با قلیا، آن‌ها جذب‌کننده نسل دوم RAX-3000 را توسعه دادند و در سال ۲۰۱۱ آن را در صنعت مورد استفاده قرار دادند. 　　در سال ۲۰۱۱، شرکت صنایع پتروشیمی چین با استفاده از جذب‌کننده داخلی نوع RAX-3000 و فرآیندهای مربوطه، اولین تجهیزات نمونه‌ای صنعتی با ظرفیت ۳۰ هزار تن در سال را در کارخانه پتروشیمی یانگزی ساخت؛ این امر نشان‌دهنده موفقیت این شرکت در غلبه بر آخرین مانع در توسعه فناوری تولید آروماتیک‌ها، یعنی فناوری جداسازی از طریق جذب، و در اختیار گرفتن کل مجموعه فناوری‌های لازم برای تولید آروماتیک‌ها بود. “پیش از ظهور فناوری خودکارسازی، تمامی فناوری‌های مربوط به هیدروکربن‌های آروماتیک تنها در دست دو شرکت در اروپا و آمریکا بود؛ موانع فنی بسیار بالا بود و تقریباً کل توان تولید داخلی به فناوری شرکت‌های خارجی وابسته بود. امروزه، مجموعه فناوری‌های خودکار تولید آروماتیک‌هایی که توسط ما توسعه یافته است، در پروژه تولید PX با ظرفیت ۶۰۰ هزار تن در سال در هاینان به کار گرفته شده است. دستگاه‌های جداسازی از طریق جذب، بیش از ۳۰ ماه است که به طور پیوسته و بدون مشکل کار می‌کنند؛ خلوص محصول نیز می‌تواند بسته به نیاز، در حدود ۹۹.۷٪ یا بالاتر کنترل شود. ” وو وی، معاون مهندس ارشد آکادمی علوم سنگ، چنین گفت. 　　به گفته وانگ دهوا، در حال حاضر، جدیدترین نسل از جذب‌کننده RAX-4000 که توسط آکادمی علوم سنگ توسعه یافته است، مورد ارزیابی فنی قرار گرفته است؛ این جذب‌کننده می‌تواند توانایی پردازش دستگاه را بیش از ۲۰ درصد افزایش دهد. چندین واحد بزرگ مبتنی بر فناوری هیدروکربن‌های آروماتیک در شرکت صنایع پتروشیمی چین در حال طراحی است و حداکثر ظرفیت آن‌ها می‌تواند به ۱ میلیون تن در سال برسد. جداسازی کریستالی: گزینه‌ای بی‌نظیر برای مواد خام با غلظت بالا. در واحدهای جداسازی PX، جداسازی از طریق جذب تنها روش مورد استفاده نیست؛ جداسازی کریستالی نیز روش مهمی برای جداسازی محسوب می‌شود. پژوهشگران داخلی و خارجی نیز در این زمینه تحقیقات زیادی انجام داده‌اند و فرآیندهای جداسازی کریستالی مختلفی را توسعه داده‌اند. 　　فناوری جداسازی کریستالی، بر اساس تفاوت نقاط ذوب اجزای مختلف هیدروکربن‌های آروماتیک C8، برای جداسازی PX از طریق کریستال‌زایی در حالت مذاب استفاده می‌کند. فناوری جداسازی کریستالی PX دارای مزایایی مانند عدم نیاز به «سه ماده شیمیایی»، تولید هیچ «سه نوع پسماند»، خلوص بالای محصول، الزامات کم برای مواد اولیه، و فرآیند ساده و قابل کنترل است؛ اما در عین حال، معایبی نیز دارد مانند مصرف انرژی زیاد و الزامات بالا برای پایداری تجهیزات و فرآیند. 　　فناوری جداسازی کریستالی PX که توسط مؤسسه تحقیقات نفت و شیمی شانگهای توسعه یافته، بسیار منحصربه‌فرد است. دکتر چن لیانگ از این موسسه توضیح داد که فرآیند جدید تبلور PX که آن‌ها توسعه داده‌اند، تعداد مراحل تبلور را کاهش داده است؛ مواد خام مورد استفاده برای تبلور، محصولات حاصل از واکنش تقسیم شکل‌دهی تولوئن هستند. کیفیت محصول پایدار بوده و خلوص PX بیشتر از ۹۹.۸٪ است. دستگاه نیز به طور پایدار و قابل اعتماد کار می‌کند و راه‌اندازی و توقف آن آسان است. 　　بر اساس این پایه، موسسه تحقیقات نفت و شیمی شانگهای فناوری ترکیبی «دیسمیتاسیون انتخابی و جداسازی کریستالی» را توسعه داد؛ در این روش، نیازی به جداسازی مواد خام با استفاده از برج دی‌متیل‌بنزن نیست و واحدهای کریستالیزاسیون نیز از فرآیند کریستالیزاسیون در دماهای بسیار پایین، که مصرف انرژی زیادی دارد، صرف‌نظر می‌کنند؛ بنابراین مزایای این روش حتی بیشتر خواهد بود. در حال حاضر، این موسسه توسعه بسته فرآیندی با ظرفیت ۱۰۰ هزار تن در سال را به پایان رسانده است. در عین حال، این موسسه روش‌های سنتی جذب و غلظت‌سازی را با فرآیند تبلور و جداسازی ترکیب کرده تا یک فناوری ترکیبی ایجاد شود. از فرآیندهای ساده‌شده جداسازی با استفاده از برج‌های جذب و همچنین فرآیندهای تبلور و جداسازی بدون نیاز به سرمایش شدید استفاده می‌شود. مزیت این روش این است که برای تأسیسات جدید می‌توان از جذب‌کننده‌ها، مواد حل‌کننده و فرآیندهایی با قیمت پایین استفاده کرد؛ همچنین برای تأسیسات قدیمی نیز می‌توان از برج‌های جذب و جذب‌کننده‌های موجود استفاده کرد تا ظرفیت تولید PX دوبرابر شود. در حال حاضر، این فناوری ترکیبی منجر به توسعه یک پکیج فرآیندی با ظرفیت ۶۰۰ هزار تن در سال شده است. 　　علاوه بر این، این مؤسسه دو طرح برای مطالعات امکان‌سنجی تهیه کرده است: طرح اول با هدف صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش سرمایه‌گذاری است؛ در این طرح، ظرفیت تولید PX قبل از اصلاحات ۱۰۰ هزار تن در سال بود (با استفاده از فرآیند جداسازی از طریق جذب)، اما پس از استفاده از فرآیند ترکیبی جذب و کریستالیزاسیون، در حالی که ظرفیت تولید تغییری نکرد، میزان مصرف انرژی از ۴۴۰ کیلوگرم نفت معادل بر تن PX به ۱۶۶ تا ۲۴۴ کیلوگرم نفت معادل بر تن PX کاهش یافت ； طرح دوم با هدف تلفیق صرفه‌جویی در مصرف انرژی و افزایش ظرفیت تولید طراحی شده است؛ پیش از اصلاحات، ظرفیت تولید PX ۱۰۰ هزار تن در سال بود (با استفاده از فرآیند جداسازی از طریق جذب)، اما پس از به‌کارگیری فرآیند ترکیبی جذب و کریستالیزاسیون، این ظرفیت به ۲۴۰ هزار تن در سال افزایش یافت. همچنین، به دلیل استفاده از انرژی حرارتی در دماهای پایین، میزان مصرف انرژی از ۴۴۰ کیلوگرم نفت معیار بر تن PX به ۲۸۱ کیلوگرم نفت معیار بر تن PX کاهش یافت. 　　چن لیانگ معتقد است که جداسازی تبلوری برای جداسازی مواد خام PX با غلظت بالا بسیار مناسب است؛ فرآیندهای جدید تبلوری PX و تجهیزات مربوطه که توسط موسسه تحقیقات پتروشیمی شانگهای توسعه یافته‌اند، هنگام گسترش و بهسازی تأسیسات تولید PX، می‌توانند مصرف انرژی در تولید PX را کاهش دهند و از نظر اقتصادی مزایای قابل توجهی داشته باشند. شرکت‌های خارجی: بهبود فرآیندها برای کاهش مصرف انرژی و هزینه‌ها
به عنوان پیشگامان فرآیندهای تولید آروماتیک، شرکت‌های دارنده حق اختراع در خارج از کشور، یعنی UOP آمریکا و Axens فرانسه، همواره در زمینه فناوری جداسازی از طریق جذب، در صدر پیشروها بوده‌اند. با بهبود مداوم جذب‌کننده‌ها، فرآیندها، تجهیزات ویژه و سیستم‌های کنترل، آن‌ها توانسته‌اند خلوص محصول را از ۹۹.۲ درصد در ابتدا به ۹۹.۸ درصد افزایش دهند و بازدهی هر بار تولید را از ۹۰ درصد به ۹۸ درصد برسانند. 　　مدیر ارشد شرکت هانیول UOP، پیشرفت‌های جدیدی را که در زمینه جداسازی توسط جذب آروماتیک‌ها دست یافته‌اند، معرفی کرد. با تکیه بر تجربیات چندین ساله در زمینه تولید جاذب‌ها و فناوری‌های فرآیندی، شرکت UOP در سال ۲۰۱۵ فرآیند جداسازی PX با استفاده از جاذب LD Parex را توسعه داد. این فرآیند با ایجاد تغییرات جزئی بر پایه جاذب ADS-47، سازگار با سیستم جاذب‌های سبک (تولوئن) شده است ； همزمان، با عدم استفاده از جذب‌کننده‌های سنگین و کاهش الزامات دقت جداسازی، از فرآیندهای تقطیر بهینه‌شده استفاده می‌شود؛ این اقدام می‌تواند ۲۰ درصد از تجهیزات و صفحات برج تقطیر را کاهش دهد. در نتیجه، سرمایه‌گذاری در تأسیسات ۱۵ تا ۱۷ درصد کاهش می‌یابد، در حالی که مزیت کارایی بالای تأسیسات تولید آروماتیک‌های UOP حفظ می‌شود. در حال حاضر، تمامی اجزای LD ParexParex با موفقیت در مقیاس صنعتی تولید شده‌اند و عملکرد قابل اطمینانی دارند؛ این امر منجر به پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه سرمایه‌گذاری و مصرف انرژی در تأسیسات آروماتیک شده است. 　　فناوری جداسازی کریستالی PX که توسط اتحادیه فناوری BP سیبیه معرفی شده، نیز دارای ویژگی‌های پیشرفته و صرفه‌جویی در مصرف انرژی است. وانگ جیانگو، مهندس ارشد شرکت CB&I Lummus، گفت که فناوری جداسازی کریستالی PX که توسط شرکت BP فراهم شده و شرکت CB&I مجوز انحصاری جهانی برای استفاده از آن را دریافت کرده است، در حال حاضر در بزرگترین تأسیسات تولید آروماتیک‌های شرکت سیتی در هند و کارخانه PX با مقیاس جهانی شرکت GS Caltex در کره جنوبی مورد استفاده قرار گرفته است. در واقع می‌توان گفت که فناوری تبلور BP، نسبت به فناوری جداسازی از طریق جذب انتخابی، مزیت کمتر بودن مصرف انرژی و هزینه‌های تولید را دارد. 　　علاوه بر این، در کنفرانس توسعه زنجیره صنعتی آروماتیک‌ها در چین در سال ۲۰۱۶، شرکت AXENS پیشرفت‌های جدید خود را در زمینه توسعه و ترویج فناوری مجموعه‌ای تأسیسات تولید آروماتیک‌ها – یعنی AXENS ParamaX – نیز معرفی کرد. این فرآیند از فناوری بازسازی پیوسته با شرایط سخت، فناوری ایزومریزاسیون دی‌متیل‌بنزن، و فناوری جداسازی PX با استفاده از الکترولیز مولکولی بهره می‌برد؛ از طریق نوآوری در فناوری‌های کلیدی و همچنین کاتالیست‌ها و جاذب‌ها، می‌توان هزینه‌های سرمایه‌گذاری و عملیاتی تأسیسات تولید آروماتیک‌ها را به طور قابل توجهی کاهش داد. در سال‌های اخیر، به دلیل تغییر بسیاری از تأسیسات اولفین در منطقه خاورمیانه به استفاده از گازهای اتان و پروپان که در آنجا به وفور یافت می‌شوند و هزینه کمتری دارند، مقدار بیشتری نفت خام برای صادرات در دسترس قرار گرفته است ； آفریقا و مناطق آمریکای مرکزی و جنوبی نیز از جمله مناطق اصلی صادرکننده نفت سفید در جهان هستند؛ شرکت‌های تولیدکننده آروماتیک‌ها در کشور نیز می‌توانند در نظر بگیرند که نفت سفید را از این مناطق وارد کرده و از آن برای تولید آروماتیک‌ها استفاده کنند. علاوه بر این، می‌توان به طور فعال استفاده از سایر مواد خام مانند نفت خام را نیز گسترش داد. به طور کلی، باید منابع مواد اولیه را گسترش داد تا تولید آروماتیک‌ها تأمین شود.