La ruta del carbón se centra en la mejora de la producción de aromáticos a partir de metanol: Análisis de las tecnologías para la producción de aromáticos (Parte media)

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La ruta del carbón se centra en la mejora de la producción de aromáticos a partir del metanol: Análisis de las tecnologías para la producción de aromáticos (Parte media). Autor/Fuente: China Chemical Industry News. Fecha: 25-08-2016. Número de clics: 9. Fuente: La producción de aromáticos a partir del metanol, derivado del carbón, es considerada por la industria como una opción inevitable para reducir la dependencia de los aromáticos importados y diversificar las fuentes de materias primas. Un periodista del periódico China Chemical Industry se enteró, en la Conferencia sobre el desarrollo de la cadena industrial de aromáticos en China en 2016, que en la producción de aromáticos a partir del carbón, la etapa de producción de metanol a partir del carbón ya está bastante desarrollada. La investigación se centra principalmente en la etapa de conversión del metanol en aromáticos. Nuestro país es uno de los primeros en investigar la producción de aromáticos a partir del metanol; las tecnologías relacionadas se encuentran entre las más avanzadas a nivel mundial. Actualmente, en nuestro país existen tecnologías con derechos de propiedad intelectual propios, como la tecnología de producción de aromáticos a partir del metanol en lecho fijo, la tecnología de producción de aromáticos a partir del metanol en lecho fluidizado, y la tecnología de producción de aromáticos mediante metilación del tolueno y el metanol. Proceso de lecho fijo: El nivel de eficiencia energética es el más alto del país. La producción de aromáticos a partir del metanol consiste en que el metanol, bajo la acción de un catalizador, pasa por una serie de reacciones hasta convertirse finalmente en aromáticos; los productos principales son benceno, tolueno y xileno. La tecnología para la producción de aromáticos a partir de metanol en lecho fijo, desarrollada por el Instituto de Química del Carbón de Shanxi, pertenece a las tecnologías de transformación a gran escala del metanol. Utiliza como catalizador un tamiz molecular MoHZSM-5 (de intercambio iónico), y el metanol sirve como materia prima. El producto deseado son los aromáticos. Por primera vez en el país, se logró la conversión directa del metanol en aromáticos de alta calidad bajo condiciones de lecho fijo. Esta tecnología ya fue probada con éxito en febrero de 2012, durante la primera producción piloto del complejo de producción de aromáticos a partir de metanol, con una capacidad de 100.000 toneladas al año, operado por el grupo Qinghua en Inner Mongolia. Dicho complejo fue diseñado por la empresa Saiding. Se trata del primer complejo de China para la producción de aromáticos a partir de metanol, mediante un proceso desarrollado por Saiding en colaboración con el Instituto de Química del Carbón de Shanxi. Según el Dr. Liu Ping, del **Laboratorio de Investigación sobre Conversión del Carbón** del Instituto de Carbonización del Carbón de Shanxi, posteriormente esta tecnología fue implementada también en lugares como Yunnan Xianfeng, Tangshan en Hebei y Xinjiang Xinye. La capacidad total de producción asciende a 800 mil toneladas al año. En febrero de este año, el nuevo complejo para la producción de aromáticos a partir de metanol, con una capacidad de 100.000 toneladas al año, construido por el grupo Shaanxi Baonit Chemical Industry, comenzó a operar con éxito. La producción diaria de aromáticos es de 300 toneladas, lo cual está cerca de la capacidad diseñada. Por cada tonelada de producto producido, se consumen entre 2,46 y 2,48 toneladas de metanol; esto representa el mejor nivel de eficiencia energética entre las instalaciones similares en el país. Proceso de lecho fluidizado: El producto es superior al obtenido por el método basado en el petróleo. La tecnología FMTA, que consiste en la producción de aromáticos a partir de metanol mediante un lecho fluidizado en ciclo, es una tecnología desarrollada por la Universidad de Tsinghua que ha recibido mucha atención. En la Conferencia sobre el Desarrollo de la Cadena Industrial de Aromáticos en China en 2016, el profesor Qian Weizhong de la Universidad de Tsinghua presentó el progreso en el desarrollo de esta tecnología y las últimas novedades al respecto. La serie de desafíos de ingeniería que resolvieron sucesivamente incluye la rápida desactivación del catalizador, lo que hizo necesario adoptar una tecnología de regeneración mediante reacción continua en lecho fluidizado ； Para la conversión unidireccional del metanol, se necesita un reactor independiente para realizar la conversión en aromáticos de forma cíclica ； Debido a la complejidad del proceso de regeneración de la reacción bajo condiciones de presión, finalmente se logró desarrollar a nivel internacional los catalizadores para la conversión de metanol en aromáticos, así como la tecnología de regeneración continua en lecho fluidizado para dicha conversión, lo que facilita su uso en producciones industriales a gran escala. En enero de 2013, se llevó a cabo con éxito la puesta en marcha del primer equipo industrial a nivel mundial capaz de producir aromáticos a partir de metanol, utilizando esta tecnología. Dicho equipo se encontraba en la base de procesamiento de carbón de Yulin, en Shaanxi, perteneciente a la empresa Huadian Coal Industry. La tasa de conversión del metanol con esta tecnología es superior al 99,99%. Se producen 1 tonelada de aromáticos a partir de 3,07 toneladas de metanol. El proceso completo es breve, y los productos obtenidos son de mejor calidad que los obtenidos mediante el método basado en el petróleo. Hace poco, el grupo Huadian Coal Industry reveló que los trabajos preliminares para el proyecto piloto a escala industrial de producción de aromáticos a partir de metanol obtenido a partir del carbón, utilizando esta tecnología, avanzan sin problemas. El paquete tecnológico necesario para la producción de aromáticos a partir de metanol ya ha sido desarrollado conjuntamente por Huadian Coal Industry, la Universidad de Tsinghua y el Instituto de Diseño de PetroChina en la región del este de China. El informe de evaluación ambiental del proyecto se presentará próximamente al Ministerio de Protección Ambiental para su aprobación; por su parte, el informe de justificación de los recursos hídricos ya ha sido presentado para su aprobación. Un complejo de producción de aromáticos a partir de metanol con capacidad de decenas de miles de toneladas necesita menos de 3 toneladas de metanol para producir 1 tonelada de aromáticos. En los complejos con capacidad de millones de toneladas, se espera que la cantidad de metanol necesaria por tonelada de aromáticos disminuya a entre 2,5 y 2,8 toneladas. Al mismo tiempo, se pueden producir productos de alto valor agregado como gas licuado e hidrógeno. Entre ellos, el hidrógeno producido como subproducto, al ser devuelto a la planta de metanol, permite aumentar su producción en un 12%, lo que a su vez reduce significativamente el costo total de los aromáticos. En ese momento, los aromáticos producidos a partir del carbón no solo tendrán una ventaja de costos significativa en comparación con el método basado en el petróleo, sino que también serán más competitivos que el DMTO. Esto se debe a que los precios de los aromáticos suelen ser más altos que los de los olefinas, mientras que el consumo de metanol como materia prima es similar al del DMTO. Proceso de metilación: Una vía procesual nueva que combina la química del carbón con la química petrolera para producir p-xileno (PX) a través de la síntesis de tolueno metanol metilado. Actualmente, el precio del metanol en el mercado es de menos de 2000 yuanes por tonelada, mientras que el tolueno cuesta alrededor de 5000 yuanes por tonelada. Por lo tanto, la mayor ventaja de esta tecnología es poder utilizar tolueno y metanol a bajo costo como materias primas para producir PX en alta concentración. En la reunión, algunos representantes sostuvieron que la difusión de esta tecnología no solo permitiría abordar de manera efectiva el problema del exceso de capacidad de producción de metanol en el país, sino que también proporcionaría un sólido apoyo técnico para futuras ampliaciones de las instalaciones de producción de aromáticos, así como para la reestructuración de los materiales primos y los productos utilizados en dicho proceso, con el objetivo de diversificar las fuentes de materias primas para la producción de aromáticos. 　 El 23 de octubre de 2012, la tecnología desarrollada por el Instituto de Química de Dalian, perteneciente a la Academia China de Ciencias, para la producción conjunta de PX y olefinos de bajo carbono a partir de tolueno y metanol, fue sometida a evaluación y aprobada. Esta tecnología utiliza el proceso de lecho fluidizado cíclico para producir, con alta selectividad y simultáneamente, PX y olefinos de bajo carbono como el etileno y el propileno, todo ello en un mismo sistema de reacción y con un único catalizador. Esta tecnología puede utilizarse como una solución para mejorar las instalaciones existentes dedicadas a la producción de aromáticos, lo que permite aumentar la producción de PX y reducir el consumo energético de dichas instalaciones ； También puede aplicarse en nuevas plantas integradas de aromáticos; en comparación con la tecnología tradicional de producción de PX, reduce los costos de inversión y operación en unidades de disociación e isomerización ； Si se construye de forma independiente una planta para la producción conjunta de PX y olefinas de bajo carbono a partir de tolueno y metanol, se puede reemplazar la costosa unidad de separación por adsorción con una sencilla unidad de separación por cristalización, **reduciendo así el costo de producción del PX. Según lo averiguado por los periodistas, Sinopec también es un actor activo en la implementación del proceso de producción de PX a partir de tolueno y metanol. En marzo de 2015, la única planta industrial a nivel mundial capaz de producir xileno a partir de tolueno y metanol, con una capacidad de 200.000 toneladas al año, utilizando la tecnología de Sinopec, comenzó a funcionar con éxito en Yangzi Petrochemical. Esta planta no solo produjo PX en altas concentraciones, sino que también generó solo pequeñas cantidades de subproductos como benceno y C9. En el nuevo proceso, la adición de metanol aumenta el rendimiento del tolueno. En teoría, para producir 1 tonelada de PX se necesita solo 1 tonelada de tolueno. En cambio, en el proceso tradicional de disociación del tolueno, se requieren unas 2,5 toneladas de tolueno por cada tonelada de PX producida, además de que se generan muchas cantidades de benceno como subproducto. Por lo tanto, el nuevo proceso presenta un alto rendimiento y bajos costos, y conecta la industria petroquímica con la industria del carbón. Otras tecnologías: perfeccionamiento de los detalles para su industrialización. Además de las tecnologías mencionadas anteriormente, el Instituto de Investigación de Henan Coal Chemical Group y la Universidad Química y Tecnológica de Beijing también colaboran en el desarrollo de tecnologías para producir aromáticos a partir de metanol derivado del carbón; ya se ha logrado desarrollar una tecnología bastante completa en esta área ； El Instituto de Investigación en Petroquímica de Shanghái, perteneciente a Sinopec, utiliza catalizadores a base de zeolitas cargadas con óxidos de deshidrogenación (ZSM-5). Ya se han completado los estudios de laboratorio sobre estos catalizadores; la tasa de conversión de los aromáticos es superior al 50%, y la selectividad puede alcanzar más del 80%. Actualmente, colaboran con otras instituciones para llevar a cabo estudios a escala piloto sobre la tecnología de producción de aromáticos a partir de metanol. Aunque se han logrado avances constantes en la investigación y desarrollo de tecnologías para producir aromáticos a partir del carbón, su industrialización actual no es del todo satisfactoria. En la reunión, un representante comentó a los periodistas que esto se debe principalmente a que los bajos precios del petróleo actuales aumentan la competitividad de la ruta petroquímica para la producción de aromáticos, mientras que el desarrollo de la ruta basada en el carbón se ve frenado. Sin embargo, también hay expertos que sostienen que las características de los recursos de nuestro país, así como la alta dependencia externa del 57% en relación con el PX, determinan la importancia estratégica de los aromáticos obtenidos a partir del carbón. Además, en comparación con la producción de aromáticos a partir del petróleo, el método de producción de aromáticos a partir del metanol permite reducir los costos en aproximadamente un 20%. Además, el aromático obtenido contiene una alta proporción de xileno, y no contiene elementos impuros como azufre o nitrógeno; por lo tanto, es más adecuado para la producción de PX. Por lo tanto, la prioridad urgente para los investigadores es perfeccionar cuanto antes los detalles del proceso correspondiente y hacer todos los preparativos para su industrialización.