Угольный путь: акцент на модернизацию производства ароматических углеводородов из метанола — анализ технологического пути получения ароматических веществ (часть 2)

Thread Content

Угольный путь направлен на совершенствование производства ароматических углеводородов из метанола — анализ технологического пути получения ароматических веществ (часть 2) Автор/Источник: China Chemical Industry News Дата: 25.08.2016 Количество просмотров: 9 Источник: Производство ароматических углеводородов из угля через метанол считается в отрасли неизбежным выбором для снижения зависимости от импорта ароматических веществ и расширения их сырьевой базы. Корреспондент газеты «Китайская химическая промышленность» узнал на Конференции по развитию промышленной цепочки ароматических углеводородов в Китае в 2016 году, что в процессе производства ароматических углеводородов с использованием угля этап производства метанола из угля уже достиг значительного уровня зрелости, тогда как основное внимание исследований сосредоточено на этапе преобразования метанола в ароматические углеводороды. Наша страна является **одной из первых**, кто начал исследования по получению ароматических углеводородов из метанола; соответствующие технологии находятся на ведущем в мире уровне. В настоящее время в стране существуют следующие технологии с собственной интеллектуальной собственностью: технология получения ароматических углеводородов из метанола на неподвижном слое, технология получения ароматических углеводородов из метанола в псевдоожиженном слое, а также технология метилирования толуола и метанола для получения ароматических углеводородов. Технология с фиксированным слоем: уровень энергоэффективности среди самых высоких в стране. Производство ароматических углеводородов из метанола — это процесс, при котором метанол под действием катализатора претерпевает ряд реакций с конечным результатом преобразования в ароматические углеводороды; основной продукт — бензол, толуол и диметилбензол. Технология получения ароматических углеводородов из метанола на фиксированном слое, разработанная Институтом угольной химии при Китайской академии наук в Шаньси и другими организациями, относится к технологиям переработки метанола в крупном масштабе. В качестве катализатора используется молекулярный сит МoHZSM-5 (с ионным обменом); сырьем служит метанол. Целевым продуктом являются ароматические углеводороды. Впервые в стране было достигнуто прямое преобразование метанола в высококачественные ароматические углеводороды при использовании фиксированного слоя в качестве реактора. Эта технология была успешно протестирована в феврале 2012 года в производственном оборудовании для получения ароматических углеводородов мощностью 100 тысяч тонн в год, разработанном компанией Сайдинг, на предприятии группы Цинхуа в Внутренней Монголии. Это первый в Китае комплекс для производства ароматических углеводородов методом прямого преобразования метанола, разработанный компанией Сайдинг совместно с Институтом угольной химии провинции Шаньси. По словам доктора Лю Пина из **Ключевой лаборатории по преобразованию угля** Института угольной химии провинции Шаньси, впоследствии эта технология была внедрена также в предприятиях в Юньнани, Таншане в провинции Хэбэй, а также в Синьцзяне. Общая производственная мощность составляет 800 тысяч тонн в год. В феврале этого года введен в эксплуатацию новый завод группы Shaanxi Baonit Chemical, способный производить ароматические углеводороды из метанола в объеме 100 тысяч тонн в год. Ежедневная производственная мощность составляет 300 тонн ароматических углеводородов, что близко к запланированной нагрузке. На производство одной тонны продукции тратится 2,46–2,48 тонны метанола; коэффициент энергоэффективности соответствует лучшим показателям среди аналогичных установок в стране. Технология плавающего слоя: продукт превосходит продукт, получаемый с использованием нефти. Технология производства ароматических углеводородов из метанола с использованием циркулирующего плавающего слоя (FMTA) — это технология, разработанная Университетом Цинхуа и привлекающая большое внимание. На Конференции по развитию промышленной цепочки ароматических углеводородов в Китае в 2016 году профессор Цинхуа Университета Цянь Вэйчжун рассказал о ходе разработки этой технологии и о последних достижениях в её сфере. Среди ряда инженерных проблем, которые им удалось решить, была быстрая дезактивация катализатора; для этого потребовалось применить технологию непрерывной регенерации в псевдоожиженном слое ； При однонаправленном преобразовании метанола требуется отдельный реактор для циклического превращения его в ароматические углеводороды ； Из-за сложности процесса регенерации реакции под давлением и прочих факторов в конечном итоге в мире были первыми разработаны катализаторы для превращения метанола в ароматические углеводороды, а также технология непрерывной регенерации реакций в плавающем слое, позволяющая осуществлять производство в крупных масштабах. В январе 2013 года первая в мире промышленная опытная установка по производству ароматических углеводородов из метанола производительностью в десятки тысяч тонн в год, использующая данную технологию, успешно прошла опытную эксплуатацию на углехимической базе «Хуадянь Мэйе» в Юйлине, провинция Шэньси. Коэффициент преобразования метанола с помощью этой технологии превышает 99,99%. Из 3,07 тонн метанола получается 1 тонна ароматических углеводородов. Весь технологический процесс имеет небольшую длину, а качество продукта лучше, чем при использовании нефтяных методов. Недавно группа Huadian Coal Industry сообщила, что подготовительные работы по созданию промышленного пилотного проекта по производству ароматических углеводородов из метанола на основе угля с использованием этой технологии развиваются успешно. Технологический комплекс для производства ароматических углеводородов из метанола уже был разработан совместно компанией Huadian Coal Industry, Университетом Цинхуа и Институтом проектирования ПетроКитая в Восточном Китае. Отчет об оценке воздействия на окружающую среду по этому проекту в ближайшее время будет представлен Министерству охраны окружающей среды для утверждения, а отчет об оценке водных ресурсов уже был представлен для рассмотрения. На установках мощностью в десятки тысяч тонн на производство 1 тонны ароматических углеводородов тратится менее 3 тонн метанола. На установках мощностью в миллионы тонн расход метанола на тонну ароматических углеводородов может снизиться до 2,5–2,8 тонн. При этом производятся также продукты с высокой добавленной стоимостью, такие как сжиженный газ и водород. При этом водород, получаемый в качестве побочного продукта, может быть возвращен в установку по производству метанола, что позволяет увеличить его выход на 12%, тем самым значительно снижая совокупную стоимость ароматических углеводородов. К тому времени ароматические углеводороды, получаемые из угля, будут обладать значительными преимуществами по цене по сравнению с процессом получения на основе нефти. Даже по сравнению с технологией DMTO они окажутся более привлекательными, поскольку цены на ароматические углеводороды обычно выше, чем на алифатические углеводороды, в то время как потребление сырья — метанола — будет таким же, как и при использовании технологии DMTO. Процесс метилирования: сочетание угольной и нефтеперерабатывающей промышленности. Синтез пара-дифенилэфира (PX) путем метилирования толуола и метанола представляет собой новый способ объединения угольной и нефтеперерабатывающих технологий для производства PX. В настоящее время цена метанола на рынке составляет менее 2000 юаней за тонну, в то время как цена толуола — около 5000 юаней за тонну. Следовательно, главное преимущество этой технологии заключается в использовании толуола и недорогого метанола в качестве сырья для производства PX высокой концентрации. На собрании некоторые участники высказали мнение, что внедрение этой технологии позволит не только эффективно решить проблему избыточных мощностей по производству метанола в стране, но и станет мощной технической основой для увеличения производства на предприятиях по производству ароматических углеводородов, а также для корректировки структуры сырья и готовой продукции в процессе их производства, что способствует диверсификации источников сырья. 　 23 октября 2012 года технология совместного получения ПХ и низкомолекулярных олефинов из толуола и метанола, разработанная Даляньским институтом химической физики Китайской академии наук, прошла аттестацию. Эта технология использует процесс циркуляционной пылевой камеры для высокоселективного производства PX, а также этилена, пропилена и других низкосодержащих углерода алкиленов в одной реакционной системе с использованием одного катализатора. Эта технология может использоваться в качестве средства для модернизации существующих установок по производству ароматических углеводородов: она позволяет увеличить объем производства PX и снизить энергопотребление установок ； Также может применяться при строительстве новых комплексов по производству ароматических углеводородов; по сравнению с традиционными технологиями производства PX это снижает затраты на строительство и эксплуатацию установок для процессов диспропорционирования, изомеризации и т. д ； Если создавать отдельное оборудование для производства PX путем синтеза из толуола и метанола с одновременным получением низкоуглеродных алкенов, то вместо дорогостоящих устройств для адсорбционной сепарации можно использовать простые устройства для кристаллизационной сепарации, **что позволит снизить затраты на производство PX**. По информации журналистов, China Petrochemical также является активным применителем технологии получения PX путем метилирования толуолметанола. В марте 2015 года на заводе Янцзы Стил успешно запущена единственная в мире промышленная пилотная установка для производства диметилксилена путем метилирования толуола метанолом с использованием технологии китайской компании Sinopec. Благодаря этой установке удалось получить продукт высокой концентрации PX; при этом образовалось лишь небольшое количество побочных продуктов – бензола и C9. При использовании нового процесса введение метанола повышает эффективность использования толуола: теоретически для производства 1 тонны ПХТ требуется всего 1 тонна толуола. В то же время при традиционном процессе диспропорционирования толуола для получения 1 тонны ПХТ необходимо около 2,5 тонн толуола; кроме того, образуется значительное количество побочного продукта — бензола. Таким образом, новый процесс характеризуется высоким выходом продукции и низкой стоимостью, объединяя нефтехимию и углехимию. Другие технологии: совершенствование деталей в целях внедрения в промышленное производство. Помимо вышеупомянутых технологий, Исследовательский институт группы Henan Coal Chemical совместно с Пекинским университетом химической инженерии также занимается разработкой технологии получения ароматических углеводородов из метанола на основе угля; на данный момент уже сформирована довольно полная технологическая база ； Исследовательский институт нефтехимии в Шанхае, принадлежащий китайской компании Sinopec, использует катализаторы на основе молекулярных сит с нагруженными дегидроксидами (ZSM-5). В настоящее время завершены лабораторные испытания этих катализаторов: выход ароматических углеводородов при однократной переработке превышает 50%, а степень селективности составляет более 80%. В настоящее время специалисты института совместно с соответствующими организациями занимаются пилотными исследованиями по технологии получения ароматических углеводородов из метанола. Несмотря на постоянный прогресс в разработке технологий производства ароматических углеводородов из угля, их внедрение в промышленную практику пока не соответствует ожиданиям. На встрече представители заявили журналистам, что это в первую очередь связано с нынешними низкими ценами на нефть, которые повышают конкурентоспособность процессов получения ароматических углеводородов по нефтяной схеме, тогда как развитие процессов на основе угля сталкивается с трудностями. Однако некоторые эксперты считают, что ресурсный потенциал нашей страны, а также высокая степень зависимости от импорта в размере 57% для производства PX определяют стратегическую значимость производства ароматических углеводородов из угля. Кроме того, по сравнению с производством ароматических углеводородов по нефтяному пути, метод производства ароматических углеводородов из метанола позволяет снизить затраты примерно на 20%. К тому же при этом получаемая смесь ароматических углеводородов содержит большое количество диметилбензола, в ней отсутствуют примеси, такие как сера и азот; это делает данный метод более подходящим для производства PX. Поэтому первоочередной задачей исследователей является как можно скорее доработать соответствующие технологические детали и полностью подготовиться к промышленному внедрению.