Анализ технологического пути ароматических углеводородов (часть 1)

Thread Content

Анализ технологического пути производства ароматических углеводородов (часть 1) Автор/источник: Газета «Китайская химическая промышленность» Дата: 25.08.2016 Количество просмотров: 16 —— Нефтяной путь: ключевой элемент — технология разделения PX В настоящее время в Китае ароматические углеводороды в основном производятся с использованием нефтяного пути. Исследования, связанные с технологией производства ароматических углеводородов по этому пути, в основном сосредоточены на ключевом этапе производства – разделении диоксибензола (PX). PX является ключевым продуктом в промышленной цепочке ароматических углеводородов, связывающим предыдущие и последующие этапы производства. Его сырьем служат фракции нейтрального нефтяного газа; из них выделяется смешанный диметилбензол, который затем исомеризуется и дополнительно очищается для получения PX. Эта информация была получена репортером газеты «Китайская химическая промышленность» на конференции по развитию промышленной цепочки ароматических углеводородов в Китае, которая завершилась 11 августа 2016 года. Адсорбционное разделение: основной метод в нефтеперерабатывающей промышленности. При производстве PX из нейтрального нефтяного газа существует множество технических сложностей, таких как разработка новых катализаторов для дисметилизации и изомеризации, а также эффективное разделение и очистка PX. В технологическом комплексе производства ароматических углеводородов на основе нефти наиболее важной составляющей является процесс разделения PX. Для этой цели чаще всего используется метод адсорбционного разделения. Из-за высокой степени интеграции системы и сложности её разработки, именно этот процесс стал последним из элементов технологического комплекса производства ароматических углеводородов, который был полностью адаптирован для использования в отечественных условиях. 　　За техническое решение задач этого модуля отвечает Научно-исследовательский институт нефтехимии Китайской национальной нефтегазовой корпорации (Институт нефтехимии). Ван Дэхуа, старший инженер этого института, рассказал, что для выполнения этой задачи они разработали несколько поколений адсорбентов. Разработка первого поколения адсорбентов началась в 1996 году. Благодаря исследованиям в области синтеза молекулярных сит, формулировки состава адсорбентов и технологий их формовки, а также процессов последующей обработки, в 2004 году было достигнуто промышленное применение первого поколения адсорбентов RAX-2000A. Чистота продукта, его выход и производственная мощность значительно улучшились. Впоследствии, путем дальнейшей оптимизации процессов синтеза молекулярных сит и обработки щелочью, они разработали второе поколение адсорбентов RAX-3000, который был введен в промышленное использование в 2011 году. 　　В 2011 году компания Sinopec использовала отечественный адсорбент модели RAX-3000 и соответствующие технологии для строительства первого промышленного установления мощностью 30 тысяч тонн в год на заводе в Янцзы. Это стало свидетельством того, что компания Sinopec сумела преодолеть последнее препятствие на пути к самостоятельному производству ароматических углеводородов – технологию адсорбционной сепарации. Таким образом, компания овладела всем комплексом технологий, необходимых для производства ароматических углеводородов. “До появления самостоятельных технологий только две компании в Европе и США владели комплексом технологий для производства ароматических углеводородов; барьеры на пути к внедрению таких технологий были чрезвычайно высокими, и весь отечественный производственный потенциал полностью зависел от технологий зарубежных компаний. В настоящее время разработанная нами технология автономной переработки ароматических углеводородов уже внедрена на проекте по производству PX мощностью 600 тыс. тонн в год на заводе в Хайнане. Устройства для адсорбционного разделения работают стабильно уже более 30 месяцев; чистота продукта может быть поддерживаемой на уровне 99,7% или даже 99,8% в зависимости от потребностей. ” Так сказал заместитель главного инженера Института наук о камнях Ву Вэй. 　　По словам Ван Дэхуа, в настоящее время новейший адсорбент RAX-4000, разработанный Институтом геологии, прошел техническую оценку. Этот адсорбент позволяет увеличить производительность устройства более чем на 20%. В Китае в настоящее время разрабатывается несколько крупных установок для производства ароматических углеводородов с использованием технологий компании Sinopec; мощность этих установок может достигать 1 миллиона тонн в год. Кристаллическое разделение: лучший выбор для сырья высокой концентрации. В установках для разделения PX адсорбционное разделение не является единственным способом; кристаллическое разделение также представляет собой важный метод разделения. Ученые по всему миру проводят множество исследований в этой области и разрабатывают различные технологии кристаллического разделения PX. 　　Технология кристаллического разделения основана на различии температур плавления компонентов ароматических углеводородов группы C8 и используется для разделения PX путем кристаллизации в расплавленном состоянии. Технология кристаллического разделения PX имеет такие преимущества, как отсутствие необходимости в использовании «трех реагентов», отсутствие образования «трех видов отходов», высокая чистота продукта, низкие требования к сырью, а также простота и удобство контроля процесса. Однако у нее также есть недостатки: высокое энергопотребление, а также высокие требования к стабильности оборудования и самого процесса. 　　Технология кристаллизационной сепарации PX, разработанная Шанхайским исследовательским институтом нефтехимии, обладает выдающимися особенностями. Доктор Чэнь Лян из этого института пояснил, что разработанный ими новый процесс кристаллизации PX позволяет сократить количество этапов кристаллизации. В качестве сырья для кристаллизации используются продукты дифференциации толуола; качество готовой продукции стабильно, чистота PX превышает 99,8%. Устройство работает стабильно и надежно, а его запуск и остановка осуществляются без проблем. 　　На этой основе Шанхайский исследовательский институт нефтехимии разработал дополнительно комбинированную технологию селективной дихроматизации и кристаллизационной сепарации. Для получения кристаллического сырья не требуется использование колонн с диметилформамидом, а в процессе кристаллизации отсутствует этап глубокого охлаждения, что снижает энергозатраты. Преимущества такой технологии становятся ещё более очевидными. На данный момент в этом институте завершена разработка технологического комплекса мощностью 100 тысяч тонн в год. В то же время этот завод сочетает традиционные методы адсорбции и концентрирования с процессом кристаллизационного разделения, создавая таким образом комбинированную технологию. Для её реализации используется упрощенная схема операций в одной колонне для адсорбционного разделения, а также упрощенный процесс кристаллизационного разделения без необходимости применения низких температур. Преимущество этой технологии заключается в том, что для новых установок можно использовать дешевые специальные адсорбенты и регенерирующие вещества; для старых установок можно применять существующие адсорбционные колонны и адсорбенты. Благодаря этому производственная мощность по производству PX может быть удвоена. На данный момент уже разработана технология с производственной мощностью 600 тысяч тонн в год. 　　Кроме того, институт подготовил два варианта проекта по оценке жизнеспособности: первый вариант направлен на сокращение энергопотребления и инвестиций; при использовании технологии адсорбции и кристаллизации производственная мощность остается прежней, но уровень энергопотребления снижается с 440 кг стандартного нефтяного эквивалента на тонну PX до 166–244 кг стандартного нефтяного эквивалента на тонну PX ； Второй вариант предусматривает соблюдение принципов энергосбережения и увеличения производственных мощностей. До реконструкции производственные мощности по производству PX составляли 100 тысяч тонн в год (с использованием процесса адсорбционного разделения). После реконструкции с применением комбинированного процесса адсорбции и кристаллизации производственные мощности возросли до 240 тысяч тонн в год. Кроме того, благодаря использованию низкотемпературной тепловой энергии, уровень энергопотребления снизился с 440 кг стандартного нефтяного эквивалента на тонну PX до 281 кг стандартного нефтяного эквивалента на тонну PX. 　　Чэнь Лян считает, что кристаллизационная сепарация особенно подходит для разделения сырья PX высокой концентрации. Новые технологии кристаллизации PX и соответствующее оборудование, разработанные Шанхайским институтом нефтехимических технологий, позволяют снизить энергопотребление при производстве PX в процессе модернизации существующих установок для его адсорбционного производства, что обеспечивает хорошую экономическую эффективность. Зарубежные компании: совершенствование технологий энергосбережения и снижения расходов. Будучи лидерами в области технологий производства ароматических углеводородов, зарубежные патентообладатели — американская компания UOP и французская компания Axens — постоянно находятся в авангарде в области технологий адсорбционного разделения. Благодаря постоянному совершенствованию адсорбентов, технологий, специального оборудования и систем управления им удалось повысить чистоту продукта с первоначальных 99,2% до 99,8%, а выход продукта при одном процессе переработки — с 90% до 98%. 　　Старший менеджер компании Honeywell UOP рассказал о новых достижениях, которых они добились в области адсорбционной сепарации ароматических углеводородов. Благодаря многолетнему опыту в производстве адсорбентов и разработке технологий, в 2015 году компания UOP создала технологию адсорбционного разделения PX с использованием легкого адсорбента LD Parex. Эта технология представляет собой небольшие изменения по сравнению с адсорбентом ADS-47, сделанные для адаптации его к системе с легким десорбентом (толуолом) ； В то же время, без использования тяжелых десорбентов и с сниженными требованиями к точности разделения, путем оптимизации процесса дистилляции можно сократить количество оборудования и решеток на 20%. Это позволяет снизить затраты на оборудование на 15–17%, при этом сохраняется преимущество низкого энергопотребления, характерное для первоначального комплекса по производству ароматических веществ от UOP. В настоящее время все компоненты LD ParexParex были успешно внедрены в промышленное производство и работают надежно, что позволило добиться значительного прогресса в области инвестиций и энергопотребления в установках для производства ароматических углеводородов. 　　Технология кристаллического разделения PX, разработанная технологическим альянсом Sibie BP, также обладает преимуществами в виде высокой энергоэффективности. Ван Цзяньго, старший инженер компании CB&I Lummus, рассказал, что технология кристаллизационной сепарации PX, предоставленная компанией BP и на которую компания CB&I получила эксклюзивные права во всем мире, в настоящее время уже применяется на крупнейшем в мире заводе по производству ароматических углеводородов компании Reliance Industries в Индии, а также на крупнейшем в мире заводе по производству PX компании GS Caltex в Южной Корее. В некотором смысле можно сказать, что технология кристаллизации BP обладает преимуществами в виде более низкого энергопотребления и производственных затрат по сравнению с технологией селективной адсорбционной сепарации. 　　Кроме того, на Конференции по развитию промышленной цепочки ароматических углеводородов в Китае в 2016 году компания AXENS также рассказала о последних достижениях в области разработки и внедрения комплексной технологии для производства ароматических углеводородов — AXENS ParamaX. В этом процессе используются технологии высокоэффективной непрерывной ректификации, изомеризации диметилбензола, а также технология адсорбционного разделения PX с применением молекулярных сит. Благодаря постоянным инновациям в области ключевых технологий, катализаторов и адсорбентов удается значительно снизить затраты на строительство и эксплуатацию установок по переработке ароматических углеводородов. В последние годы, поскольку на Ближнем Востоке производственные установки для получения олефинов все чаще используют местный этан и пропан, которые имеются в больших количествах и стоят недорого, это позволяет использовать больше нейтрального нефтяного фракта для экспорта ； Африка, а также Центральная и Южная Америка также являются основными регионами-экспортерами нефтяного негента в мире. Местные производители ароматических углеводородов также могут рассмотреть возможность импорта негента из вышеуказанных регионов для его переработки в ароматические углеводороды. Кроме того, можно активно расширять использование других сырьевых материалов, таких как конденсат. В общем, необходимо расширить источники сырья для производства ароматических углеводородов.