مسیر زغالسنگ بر بهبود فرآیند تولید آروماتیکها از متان تمرکز دارد — تحلیل مسیر فناوری آروماتیکها (بخش میانی)
Thread Content
مسیر زغالسنگ بر بهبود فرآیند تولید آروماتیکها از متان تأکید دارد — تحلیل مسیر فناوری آروماتیکها (بخش میانی) نویسنده/منبع: روزنامه صنایع شیمیایی چین تاریخ: ۲۵-۰۸-۲۰۱۶ تعداد کلیکها: ۹ منبع: استفاده از زغالسنگ برای تولید آروماتیکها از طریق متان، توسط صنعت به عنوان گزینهای ضروری برای کاهش وابستگی به منابع خارجی و تنوعبخشی به مسیرهای تأمین مواد اولیه شناخته شده است. خبرنگار روزنامه «صنعت شیمی چین» در کنفرانس توسعه زنجیره صنعتی آروماتیکهای چین در سال ۲۰۱۶ متوجه شد که در فرآیند تولید آروماتیکها از طریق زغالسنگ، مرحله تولید متانول از زغالسنگ نسبتاً پیشرفته است و تمرکز تحقیقات عمدتاً بر روی مرحله تولید آروماتیکها از متانول است. کشور ما یکی از کشورهایی است که از همان ابتدا به مطالعه تولید آروماتیکها از متان پرداخته است؛ فناوریهای مرتبط با این زمینه در سطح جهانی پیشرو هستند. در حال حاضر، فناوریهای مرتبط با این زمینه که دارای حقوق مالکیت فکری مستقل هستند، عبارتند از: فناوری تولید آروماتیکها از متان در بستر ثابت، فناوری تولید آروماتیکها از متان در بستر جریانی، و فناوری متیلاسیون تولوئن و متان برای تولید آروماتیکها. فرآیند تخت ثابت: بالاترین سطح بازده انرژی در کشور. تولید آروماتیکها از متان، فرآیندی است که در آن متان تحت تأثیر کاتالیزور و از طریق مجموعهای از واکنشها، در نهایت به آروماتیکها تبدیل میشود؛ محصولات اصلی این فرآیند، بنزن، تولوئن و دیمتیلبنزن هستند. فناوری تولید آروماتیکها از متان در بستر ثابت، که توسط مؤسسه فرآوری زغالسنگ شانشی آکادمی علوم چین و سایر مراکز توسعه یافته است، جزو فناوریهای تبدیل متان در مقیاس بزرگ محسوب میشود. در این فناوری، از الکترولیت MoHZSM‑5 به عنوان کاتالیزور و متان به عنوان ماده خام استفاده میشود؛ محصول نهایی، آروماتیکها هستند. این روش برای اولین بار در کشور، تبدیل یکمرحلهای متان به آروماتیکهای با کیفیت بالا را در شرایط بستر ثابت ممکن ساخته است. این فناوری در فوریه ۲۰۱۲، در اولین تولید آزمایشی واحد تولید آروماتیکها از متان با ظرفیت ۱۰۰ هزار تن در سال متعلق به گروه چینگهوا در منچوری، که توسط شرکت سایدینگ طراحی شده بود، با موفقیت به کار گرفته شد. این اولین تجهیزات تولید آروماتیکها از متان با روش یکمرحلهای در کشور است که سایدینگ با همکاری موسسه فرآوری زغالسنگ شانشی طراحی کرده است. به گفته دکتر لیو پینگ، رئیس آزمایشگاه مرکزی تبدیل زغالسنگ در مؤسسه تحقیقات زغالسنگ و شیمی استان شانشی، این فناوری پس از آن به ترتیب در مناطقی مانند یونان شیانفنگ، تانگشان در استان هبئی و شینیه در استان شینجیانگ نیز مورد استفاده قرار گرفت و ظرفیت تولید کلی آن به ۸۰۰ هزار تن در سال رسید. در ماه فوریه امسال، پروژه تولید آروماتیکها از متان با ظرفیت ۱۰۰ هزار تن در سال که توسط گروه صنعتی شانشی بائونیت ساخته شده بود، با موفقیت راهاندازی شد؛ این پروژه روزانه ۳۰۰ تن آروماتیک تولید میکند که نزدیک به ظرفیت طراحی شده است. برای تولید هر تن محصول، ۲.۴۶ تا ۲.۴۸ تن متانول مصرف میشود و بازدهی انرژی آن در بهترین سطح میان تأسیسات مشابه در کشور قرار دارد. فرآیند تخت جریانی: محصول آن بهتر از روش نفتی است. فناوری تولید آروماتیکها از متان در تخت جریانی چرخشی (FMTA)، فناوریای است که توسط دانشگاه تسینگهوا توسعه یافته و مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در کنفرانس توسعه زنجیره صنعتی آروماتیکها در چین در سال ۲۰۱۶، پروفسور چیان ویژونگ از دانشگاه تسینگهوا، روند توسعه این فناوری و پیشرفتهای اخیر آن را تشریح کرد. مجموعهای از چالشهای مهندسی که آنها به ترتیب برطرف کردند، شامل فرسودگی سریع کاتالیست و لزوم استفاده از فناوری بازسازی پیوسته در راکتورهای جریان متخلخل بود ； در فرآیند تبدیل یکطرفه متان، برای تبدیل مداوم آن به آروماتیکها، به یک راکتور جداگانه نیاز است ； به دلیل پیچیدگی فرآیندهای تولید مجدد در شرایط فشار بالا و موارد دیگر، سرانجام کاتالیستهایی برای تبدیل متان به آروماتیکها و همچنین فناوری تولید مداوم و تولید مجدد در رختهای جریانی برای تبدیل متان به آروماتیکها، که مناسب تولید صنعتی در مقیاس بزرگ هستند، با موفقیت در سطح بینالمللی توسعه یافتند. در ژانویهٔ ۲۰۱۳، اولین دستگاه آزمایشی صنعتی در سطح هزار تن برای تولید آروماتیکها از متان، با استفاده از این فناوری، در پایگاه صنایع شیمیایی زغالسنگ یولین در استان شانشی متعلق به شرکت هوادیان کوئی، با موفقیت راهاندازی شد. نرخ تبدیل متانول توسط این فناوری بیشتر از ۹۹.۹۹٪ است؛ همچنین، از ۳.۰۷ تن متانول، ۱ تن آروماتیک تولید میشود. فرآیند کلی این فناوری کوتاه است و محصولات تولید شده نسبت به روشهای مبتنی بر نفت، با کیفیت بهتری دارند. گروه صنعتی زغالسنگ هوادیان اخیراً اعلام کرد که فعالیتهای مقدماتی پروژه نمونهای صنعتی تولید آروماتیکها از متان مبتنی بر زغالسنگ، که با استفاده از این فناوری ساخته میشود، به خوبی پیش میرود. بسته فرآیندی تولید آروماتیکها از متان، که مهمترین بخش این پروژه است، توسط گروه صنعتی زغالسنگ هوادیان، دانشگاه تسینگهوا و موسسه طراحی پتروچای در منطقه شرق چین توسعه یافته است. گزارش ارزیابی تأثیرات زیستمحیطی این پروژه به زودی برای تصویب به وزارت محیط زیست ارسال خواهد شد و گزارش بررسی منابع آبی آن نیز برای تصویب ارائه شده است. در تأسیسات تولید آروماتیکها با ظرفیت ده هزار تن، برای تولید ۱ تن آروماتیک، کمتر از ۳ تن متانول مصرف میشود؛ انتظار میرود در تأسیسات با ظرفیت میلیون تن، میزان متانول مصرفی برای تولید هر تن آروماتیک به ۲.۵ تا ۲.۸ تن کاهش یابد و در عین حال، محصولاتی با ارزش افزوده بالا مانند گاز مایع و هیدروژن نیز تولید شوند. در این فرآیند، هیدروژن تولیدشده به عنوان محصول جانبی، پس از بازگشت به تأسیسات تولید متانول، میتواند میزان تولید متانول را ۱۲ درصد افزایش دهد؛ در نتیجه هزینه کلی تولید آروماتیکها به طور قابل توجهی کاهش مییابد. در آن زمان، آروماتیکهای تولیدشده از زغالسنگ نه تنها از نظر هزینه نسبت به روش استفاده از نفت مزیت قابل توجهی خواهند داشت، بلکه حتی در مقایسه با DMTO نیز به دلیل اینکه قیمت آروماتیکها معمولاً بالاتر از الکنهاست و میزان مصرف متانول به عنوان ماده خام نیز مشابه DMTO است، مزیت بیشتری خواهند داشت. فرآیند متیلاسیون: اتصال صنعت زغالسنگ و صنعت پتروشیمی؛ سنتز پارا-دیکسیلن (PX) از تولوئن، متانول و متیلها، روش جدیدی برای ادغام سازمانیافته صنعت زغالسنگ و صنعت پتروشیمی در تولید PX است. در حال حاضر قیمت متانول در بازار کمتر از ۲۰۰۰ یوان بر تن است، در حالی که قیمت تولوئن حدود ۵۰۰۰ یوان بر تن میباشد. بنابراین، بزرگترین مزیت این فناوری، استفاده از تولوئن و متانول با هزینه پایین به عنوان مواد اولیه برای تولید PX با غلظت بالا است. در این جلسه، برخی از نمایندگان معتقد بودند که گسترش این فناوری نه تنها میتواند مشکل مازاد ظرفیت تولید متانول در کشور را به طور مؤثر کاهش دهد، بلکه پشتوانه فنی قویای برای افزایش ظرفیت تأسیسات تولید آروماتیکها و همچنین برای تغییر ساختار مواد خام و محصولات در فرآیند تولید آروماتیکها، و در نتیجه تنوعبخشی به منابع مواد خام مورد استفاده، فراهم خواهد کرد. در تاریخ ۲۳ اکتبر ۲۰۱۲، فناوری تولید الکنهای کمکربن از تولوئن و متانول، که توسط موسسه شیمی دالیان آکادمی علوم چین توسعه یافته بود، مورد ارزیابی قرار گرفت و تأیید شد. این فناوری از فرآیند تخت پراکنده چرخشی استفاده میکند تا به طور همزمان و با انتخابپذیری بالا، PX و الکنهای کربنی کموزنی مانند اتیلن و پروپیلن را در یک سیستم واکنش و با یک کاتالیزور تولید کند. این فناوری میتواند هم به عنوان تکنولوژی اصلاحات فنی در تأسیسات موجود تولید آروماتیکها مورد استفاده قرار گیرد تا تولید PX افزایش یابد و مصرف انرژی تأسیسات کاهش یابد ； همچنین میتوان آن را در تأسیسات جدید ترکیبی آروماتیکها به کار برد؛ در مقایسه با فناوری سنتی تولید PX، هزینههای سرمایهگذاری و عملیاتی مربوط به واحدهایی مانند دیسمیاسیون و ایزومریزاسیون کاهش مییابد ； در صورت ساخت مجزا و جدید یک تأسیسات برای تولید PX از تولوئن-متانول همراه با تولید الکنهای کمکربن، میتوان از واحدهای ساده تبلوری به جای واحدهای گرانقیمت جذبی برای جداسازی استفاده کرد تا **هزینههای تولید PX کاهش یابد.** بنا بر اطلاعات خبرنگار، شرکت چاینا پتروکیمیک نیز یکی از اجراکنندگان فعال روش تولید PX از طریق متیلاسیون تولوئن-متانول است. در مارس ۲۰۱۵، تنها واحد نمونه صنعتی جهان برای تولید دیکسیلن از طریق متیلاسیون تولوئن-متانول، با ظرفیت ۲۰۰ هزار تن در سال و با استفاده از فرآیند شرکت سینوپک، در کارخانه یانگزی پک استارت خورد. این واحد نه تنها PX با غلظت بالا تولید کرد، بلکه مقدار بسیار کمی از محصولات جانبی مانند بنزن و C9 نیز تولید شد. در فرآیند جدید، استفاده از متانول باعث افزایش بازدهی تولید تولوئن شده است؛ به طور تئوری، برای تولید ۱ تن PX، تنها نیاز به ۱ تن تولوئن وجود دارد. در حالی که در فرآیند سنتی تجزیه تولوئن، برای تولید ۱ تن PX، حدود ۲.۵ تن تولوئن مصرف میشود و مقدار زیادی بنزن به عنوان محصول جانبی تولید میگردد. بنابراین، فرآیند جدید دارای بازدهی بالا و هزینه کمی است و صنایع پتروشیمی و زغالشیمی را به یکدیگر متصل میکند. فرآیندهای دیگر: بهبود جزئیات برای آمادهسازی تولید صنعتی. علاوه بر فناوریهای ذکر شده، موسسه تحقیقاتی گروه هنان کوئلشیمی نیز با دانشگاه شیمی پکن بر روی توسعه فناوری تولید آروماتیکها از متان مبتنی بر زغالسنگ همکاری میکند و در حال حاضر یک فناوری نسبتاً کامل شکل گرفته است ； موسسه تحقیقات پتروشیمی شانگهای، متعلق به گروه صنایع پتروشیمی چین، از کاتالیستهای الیاف مولکولی حاوی اکسیدهای آبزداییشده (ZSM-5) استفاده میکند. در حال حاضر، مطالعات آزمایشگاهی مربوط به این کاتالیستها به پایان رسیده است؛ نرخ تبدیل آروماتیکها در هر مسیر بیش از ۵۰٪ و بازدهی انتخابی آنها بیش از ۸۰٪ است. در حال حاضر، این موسسه در حال همکاری با سازمانهای مرتبط برای انجام مطالعات پیشصنعتی مربوط به تولید آروماتیکها از متان است. اگرچه پیشرفتهای مداومی در تحقیق و توسعه فناوری تولید آروماتیکها از طریق زغالسنگ حاصل شده است، اما صنعتیسازی فعلی آن هنوز به آنچه که انتظار میرود نرسیده است. در این جلسه، برخی نمایندگان به خبرنگاران گفتند که این موضوع عمدتاً ناشی از قیمت پایین فعلی نفت است؛ زیرا این وضعیت باعث افزایش رقابتپذیری ترکیبات آروماتیک در مسیرهای تولید مبتنی بر نفت شده، در حالی که توسعه مسیرهای مبتنی بر زغالسنگ محدود شده است. اما برخی کارشناسان معتقدند که ویژگیهای منابع کشورمان و وابستگی بالای ۵۷ درصدی به واردات PX، اهمیت استراتژیک تولید آروماتیکهای مبتنی بر زغالسنگ را تعیین میکند. همچنین، در مقایسه با روش تولید آروماتیکها از نفت، روش تولید آروماتیکها از متان میتواند هزینهها را حدود ۲۰ درصد کاهش دهد؛ علاوه بر این، نسبت تولید میکسودیکسان در این روش بالاتر است و این محصول فاقد عناصر ناخالصی مانند گوگرد و نیتروژن بوده و خودش نیز برای تولید PX مناسبتر است. بنابراین، وظیفه فوری پژوهشگران، بهبود هرچه سریعتر جزئیات فرآیندهای مربوطه و آمادهسازی کامل برای صنعتیسازی است.
پیشتجزیه با دمای پایین، بهترین روش برای تولید آروماتیکها از تار
تولید آروماتیکها از تار چوبسنگ، مقدار زیادی سمولسیت تولید میکند که بازار چندانی برای آن وجود ندارد.