การวิเคราะห์แนวทางเทคโนโลยีอาร์เอน (ภาค 1)

Thread Content

การวิเคราะห์แนวทางเทคโนโลยีอาร์อีน (ภาค 1) ผู้เขียน/แหล่งที่มา: หนังสือพิมพ์จีนเคมิคัล วันที่: 25 สิงหาคม 2016 จำนวนครั้งที่มีคนคลิก: 16 —— แนวทางจากน้ำมัน: เทคโนโลยีการแยก PX คือหัวใจสำคัญ ปัจจุบัน ประเทศจีนใช้แนวทางการผลิตอาร์อีนจากน้ำมันเป็นหลัก โดยการวิจัยเกี่ยวกับกระบวนการผลิตอาร์อีนจากน้ำมันนั้น มุ่งเน้นไปที่ขั้นตอนการแยกไดไอโมธิลเบนซีน (PX) ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในการผลิต PX เป็นผลิตภัณฑ์สำคัญที่ทำหน้าที่เชื่อมโยงห่วงโซ่อุตสาหกรรมอะโรมาติกเข้าด้วยกัน วัตถุดิบหลักของ PX มาจากน้ำมันนอร์มัลเอาท์ โดยจะมีการแยกไดไมทิลเบนซีนออกมาจากน้ำมันนอร์มัลเอาท์ จากนั้นนำไดไมทิลเบนซีนมาทำการอิโซเมอร์ไรซ์ และแยกแยะเพื่อให้ได้ PX ในที่สุด นี่คือข้อมูลที่ผู้สื่อข่าวจากหนังสือพิมพ์ China Chemical Industry News ได้รับมาจากการประชุมด้านการพัฒนาอุตสาหกรรมโพลีเมอร์ของจีนในปี 2016 ซึ่งจัดขึ้นเมื่อวันที่ 11 สิงหาคมที่ผ่านมา การแยกด้วยการดูดซับ: เทคโนโลยีหลักในกระบวนการผลิตน้ำมันปิโตรเลียม ในกระบวนการผลิต PX จากน้ำมันนอร์มัลเอาท์ มีอุปสรรคทางเทคนิคมากมาย เช่น การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่ การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเปลี่ยนโครงสร้างของโมเลกุล รวมถึงการแยกและทำให้ PX บริสุทธิ์ด้วยประสิทธิภาพสูงด้วย ในกระบวนการผลิตสารอะโรมาติกตามเส้นทางอุตสาหกรรมปิโตรเคมีนั้น การแยกสาร PX ถือเป็นเทคโนโลยีหลักที่สำคัญที่สุด โดยมักใช้วิธีการแยกด้วยการดูดซับ ด้วยความที่ระบบนี้มีความซับซ้อนสูง จึงทำให้การพัฒนาเทคโนโลยีนี้เป็นเรื่องยาก ดังนั้น การแยกสาร PX จึงเป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่สามารถผลิตในประเทศได้ในที่สุดในบรรดาเทคโนโลยีการผลิตสารอะโรมาติกทั้งหมด 　　หน่วยงานที่รับผิดชอบในการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับหน่วยงานนี้ คือ สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์ปิโตรเลียมและเคมีของบริษัท Sinopec (สถาบันวิทยาศาสตร์ปิโตรเลียม) หวัง เต๋อหัว วิศวกรระดับสูงของสถาบันนี้กล่าวว่า เพื่อให้สามารถทำภารกิจนี้ให้สำเร็จ พวกเขาได้พัฒนาสารดูดซับขึ้นมาหลายรุ่นติดต่อกัน การพัฒนาสารดูดซับรุ่นแรกเริ่มต้นขึ้นในปี ค.ศ. 1996 โดยมีการวิจัยเกี่ยวกับกระบวนการสังเคราะห์แม่สารที่ใช้ในการดูดซับ สูตรของสารดูดซับ และกระบวนการผลิต รวมถึงกระบวนการปรับปรุงคุณภาพหลังการผลิตด้วย จนในปี ค.ศ. 2004 ก็สามารถนำสารดูดซับรุ่นแรกอย่าง RAX-2000A มาใช้ในอุตสาหกรรมได้ ซึ่งทำให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์ อัตราการได้ผลิตภัณฑ์ และกำลังการผลิตดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด หลังจากนั้น ด้วยการปรับปรุงกระบวนการสังเคราะห์ไซโลกัลก์และเงื่อนไขการใช้ด่างให้ดียิ่งขึ้น พวกเขาจึงสามารถพัฒนาตัวดูดซับรุ่นที่สองคือ RAX-3000 ขึ้นมาได้ และสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้ในปี 2011 　　ในปี 2011 บริษัท Sinopec ได้ใช้ตัวดูดซับชนิด RAX-3000 ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ในประเทศ ร่วมกับเทคโนโลยีการผลิตที่เหมาะสม เพื่อสร้างโรงงานต้นแบบขนาด 30,000 ตันต่อปีขึ้นที่โรงงาน Yangzi Petrochemical ซึ่งถือเป็นการที่ Sinopec สามารถเอาชนะอุปสรรคสุดท้ายในการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนได้สำเร็จ นั่นก็คือเทคโนโลยีการแยกด้วยการดูดซับ และสามารถครอบครองเทคโนโลยีการผลิตอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนได้อย่างสมบูรณ์ “ก่อนที่เทคโนโลยีการผลิตด้วยตนเองจะถูกพัฒนาขึ้น มีเพียงบริษัทสองแห่งในยุโรปและอเมริกาเท่านั้นที่มีเทคโนโลยีนี้ ดังนั้นจึงมีอุปสรรคทางเทคโนโลยีสูงมาก และกำลังการผลิตในประเทศก็ต้องพึ่งพาเทคโนโลยีจากบริษัทต่างชาติเกือบทั้งหมด ปัจจุบัน เทคโนโลยีการแยกสารอะโรมาติกแบบอัตโนมัติที่เราพัฒนาขึ้นนั้น ได้ถูกนำไปใช้งานในโครงการผลิต PX ขนาด 600,000 ตันต่อปีที่เขตอุตสาหกรรมหานหนาน โดยอุปกรณ์สำหรับการดูดซับและแยกสารนั้นสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องและมีเสถียรภาพมาแล้วกว่า 30 เดือน นอกจากนี้ ความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ก็สามารถควบคุมให้อยู่ที่ระดับ 99.7% หรือ 99.8% ได้อย่างมั่นคงตามความต้องการ ” วู่ เหว่ย รองวิศวกรใหญ่ของสถาบันวิทยาศาสตร์หินกล่าวเช่นนั้น 　　ตามที่หวัง เต๋อหัวกล่าว ปัจจุบัน สารดูดซับรุ่นใหม่ล่าสุด RAX-4000 ที่พัฒนาโดยสถาบันวิทยาศาสตร์หินนั้น ได้ผ่านการประเมินทางเทคนิคแล้ว โดยสารดูดซับนี้สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการประมวลผลของอุปกรณ์ได้มากกว่า 20% เทคโนโลยีชุดสำเร็จรูปด้านอะโรมาติกส์ของบริษัท Sinopec กำลังอยู่ในระหว่างการออกแบบ โดยมีกำลังการผลิตสูงสุดถึง 1 ล้านตันต่อปี การแยกด้วยการตกผลึก: ทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับวัตถุดิบที่มีความเข้มข้นสูง ในหน่วยแยก PX การแยกด้วยการดูดซับไม่ใช่วิธีเดียวที่ใช้กัน การแยกด้วยการตกผลึกก็ถือเป็นวิธีการแยกที่สำคัญเช่นกัน นักวิจัยทั้งในและต่างประเทศได้ทำการวิจัยในด้านนี้อย่างมาก และได้พัฒนากระบวนการแยก PX ด้วยการตกผลึกที่มีลักษณะเฉพาะตัวขึ้นมา 　　เทคโนโลยีการแยกด้วยการตกผลึกนั้นอาศัยความแตกต่างของจุดหลอมเหลวของส่วนประกอบต่างๆ ของไฮโดรคาร์บอนชนิด C8 เพื่อแยก PX ออกมาโดยใช้กระบวนการตกผลึกในสถานะของเหลว เทคโนโลยีการแยกผลึก PX มีข้อดีตรงที่ไม่จำเป็นต้องใช้ “สารเคมีสามชนิด” ไม่ก่อให้เกิด “ของเสียสามชนิด” มีความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์สูง มีข้อกำหนดต่อวัตถุดิบน้อย และกระบวนการผลิตก็ง่ายและสามารถควบคุมได้ง่าย แต่ในขณะเดียวกันก็มีข้อเสีย เช่น ใช้พลังงานมาก และต้องการความเสถียรของอุปกรณ์และกระบวนการผลิตสูง 　　เทคโนโลยีการแยกผลึก PX ที่พัฒนาโดยสถาบันวิจัยปิโตรเคมีเซี่ยงไฮ้นั้นมีความโดดเด่นมาก ดร.เฉินเหลียง จากสถาบันนี้กล่าวว่า กระบวนการผลิตผลึก PX แบบใหม่ที่พวกเขาพัฒนาขึ้นนั้นช่วยลดจำนวนขั้นตอนในการสร้างผลึกได้ โดยใช้ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการแยกโครงสร้างของโทลูอีนเป็นวัตถุดิบในการสร้างผลึก ทำให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์มีความเสถียร โดยมีความบริสุทธิ์ของ PX มากกว่า 99.8% นอกจากนี้ อุปกรณ์ที่ใช้ในการผลิตก็มีความเสถียรและน่าเชื่อถือ อีกทั้งยังสามารถเริ่มต้นและหยุดการทำงานได้อย่างง่ายดายอีกด้วย 　　บนพื้นฐานนี้ สถาบันวิจัยปิโตรเคมีแห่งเซี่ยงไฮ้ได้พัฒนาเทคโนโลยีการแยกสารโดยการเลือกรูปร่างของโมเลกุลร่วมกับการแยกสารด้วยการตกผลึกเพิ่มเติม ซึ่งทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้หอแยกสารไดอะไซลีนในการแยกวัตถุดิบสำหรับการตกผลึกอีกต่อไป นอกจากนี้ หน่วยการตกผลึกก็ไม่จำเป็นต้องใช้กระบวนการตกผลึกด้วยความเย็นสูงซึ่งใช้พลังงานมาก ดังนั้นจึงมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนยิ่งขึ้น ขณะนี้ โรงงานดังกล่าวได้พัฒนาชุดกระบวนการผลิตที่มีกำลังการผลิต 100,000 ตันต่อปีเรียบร้อยแล้ว ในขณะเดียวกัน โรงงานแห่งนี้ยังได้นำเทคนิคการดูดซับและการแยกสารด้วยการตกผลึกมาผสมผสานกัน เพื่อสร้างเทคโนโลยีแบบผสมผสานขึ้นมา โดยใช้กระบวนการดูดซับและการแยกสารแบบเรียบง่าย รวมถึงกระบวนการตกผลึกที่ไม่จำเป็นต้องใช้อุณหภูมิต่ำมาก ข้อดีของเทคโนโลยีนี้คือ สำหรับโรงงานใหม่ สามารถใช้สารดูดซับและสารช่วยในการแยกสารที่มีราคาถูกได้ ส่วนสำหรับโรงงานเก่า ก็สามารถใช้หอดูดซับและสารดูดซับที่มีอยู่เดิมได้ ทำให้สามารถเพิ่มกำลังการผลิต PX ได้เป็นสองเท่า ปัจจุบัน เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาจนสามารถผลิตได้ถึง 600,000 ตันต่อปีแล้ว 　　นอกจากนี้ โรงงานดังกล่าวยังได้จัดทำแผนการศึกษาความเป็นไปได้ขึ้นมาสองแผน โดยแผนแรกมีเป้าหมายเพื่อลดการใช้พลังงานและลดต้นทุนการลงทุน โดยในขั้นตอนการปรับปรุงนั้น กำลังการผลิต PX จะยังคงอยู่ที่ 100,000 ตันต่อปีเหมือนเดิม (โดยใช้กระบวนการแยกด้วยการดูดซับ) แต่เมื่อใช้กระบวนการผสมระหว่างการดูดซับกับการตกผลึก กำลังการผลิตจะยังคงเท่าเดิม แต่การใช้พลังงานจะลดลงจาก 440 กิโลกรัมน้ำมันมาตรฐานต่อตัน PX เหลือเพียง 166–244 กิโลกรัมน้ำมันมาตรฐานต่อตัน PX เท่านั้น ； แผนที่สองมีเป้าหมายเพื่อสร้างความสมดุลระหว่างการประหยัดพลังงานกับการเพิ่มกำลังการผลิต โดยก่อนการปรับปรุง กำลังการผลิต PX อยู่ที่ 100,000 ตันต่อปี (ใช้กระบวนการแยกด้วยการดูดซับ) แต่หลังจากการปรับปรุงโดยใช้กระบวนการผสมระหว่างการดูดซับกับการตกผลึก กำลังการผลิตก็เพิ่มขึ้นเป็น 240,000 ตันต่อปี นอกจากนี้ เนื่องจากมีการใช้พลังงานจากอุณหภูมิต่ำ ทำให้ปริมาณพลังงานที่ใช้ลดลงจาก 440 กิโลกรัมน้ำมันมาตรฐานต่อตัน PX เหลือเพียง 281 กิโลกรัมน้ำมันมาตรฐานต่อตัน PX เท่านั้น 　　เฉินเหลียงเชื่อว่า การแยกด้วยวิธีการตกผลึกนั้นเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแยกวัตถุดิบ PX ที่มีความเข้มข้นสูง โดยเทคโนโลยีและอุปกรณ์ใหม่สำหรับการตกผลึก PX ที่พัฒนาขึ้นโดยสถาบันวิจัยน้ำมันและเคมีแห่งเซี่ยงไฮ้นั้น สามารถนำมาใช้ในการปรับปรุงกำลังการผลิตของเครื่องจักรที่ใช้ในการผลิต PX ได้ ซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานในการผลิต PX และสร้างผลกำไรที่ดีได้ บริษัทต่างประเทศ: การปรับปรุงกระบวนการผลิตเพื่อลดการใช้พลังงาน ในฐานะผู้บุกเบิกด้านกระบวนการผลิตสารอะโรมาติก บริษัทที่มีสิทธิบัตรจากต่างประเทศอย่าง UOP ของสหรัฐอเมริกา และ Axens ของฝรั่งเศส ก็ได้รับการยอมรับว่าเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีการแยกสารด้วยวิธีการดูดซับมาโดยตลอด ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของสารดูดซับ กระบวนการผลิต เครื่องจักรที่ใช้ในการผลิต และระบบควบคุม ทำให้พวกเขาสามารถเพิ่มความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์จาก 99.2% เป็น 99.8% และเพิ่มอัตราการได้ผลิตภัณฑ์ต่อครั้งจาก 90% เป็น 98% 　　ผู้จัดการระดับสูงของบริษัท Honeywell UOP ได้นำเสนอความก้าวหน้าใหม่ๆ ที่พวกเขาได้ค้นพบในด้านการแยกสารอะโรมาติกด้วยวิธีการดูดซับ ด้วยประสบการณ์หลายปีในการผลิตสารดูดซับและเทคโนโลยีการผลิตต่างๆ UOP จึงได้พัฒนากระบวนการแยก PX โดยใช้สารดูดซับ LD Parex ที่มีน้ำหนักเบาขึ้น ในปี 2015 กระบวนการนี้มีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยจากตัวดูดซับ ADS-47 เพื่อให้สามารถนำไปใช้กับระบบที่ใช้ตัวดูดซับชนิดมีน้ำหนักเบา (โทลูอีน) ได้ ； นอกจากนี้ ยังไม่จำเป็นต้องใช้สารดูดซับที่มีความหนาแน่นสูง ทำให้ลดข้อกำหนดด้านความแม่นยำในการแยกสารได้ โดยการปรับปรุงกระบวนการกลั่นให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น วิธีนี้จะช่วยลดจำนวนอุปกรณ์และแผ่นกลั่นได้ถึง 20% ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการลงทุนได้ 15%–17% ในขณะที่ยังคงรักษาข้อได้เปรียบด้านการใช้พลังงานต่ำเหมือนกับโรงงานผลิตสารอะโรมาติกแบบ UOP ไว้ได้ ปัจจุบัน ส่วนประกอบทั้งหมดของ LD ParexParex ได้รับการพัฒนาให้สามารถนำมาใช้ในอุตสาหกรรมได้อย่างสำเร็จ และมีความน่าเชื่อถือในการทำงาน ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์สำหรับการผลิตสารอะโรมาติกมีความก้าวหน้าอย่างมากทั้งในด้านการลงทุนและการใช้พลังงาน 　　เทคโนโลยีการแยกผลึก PX ที่พัฒนาโดยสมาคมเทคโนโลยี BP ของซิเบียร์ ก็มีคุณสมบัติที่ทันสมัยและช่วยประหยัดพลังงานเช่นกัน หวัง เจียนกั๋ว วิศวกรอาวุโสของบริษัท CB&I Lummus กล่าวว่า เทคโนโลยีการแยกผลึก PX ซึ่งได้รับอนุญาตให้ใช้เพียงบริษัท CB&I เท่านั้นทั่วโลก โดยมีบริษัท BP เป็นผู้ให้เทคโนโลยีนี้มานั้น ปัจจุบันได้ถูกนำไปใช้แล้วที่โรงงานผลิตสารอะโรมาติกขนาดใหญ่ที่สุดของบริษัท Reliance ในอินเดีย และที่โรงงานผลิต PX ขนาดใหญ่ที่สุดของบริษัท GS Caltex ในเกาหลีใต้อีกด้วย ในแง่หนึ่งก็สามารถกล่าวได้ว่า เทคโนโลยีการตกผลึกของ BP มีข้อได้เปรียบด้านการใช้พลังงานและต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่าเทคโนโลยีการดูดซับแบบเลือกสรร 　　นอกจากนี้ ในการประชุมด้านการพัฒนาอุตสาหกรรมโพลิเมอร์ของจีนในปี 2016 บริษัท AXENS ยังได้นำเสนอความก้าวหน้าล่าสุดในการพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับโรงงานผลิตโพลิเมอร์ ซึ่งก็คือเทคโนโลยี AXENS ParamaX อีกด้วย กระบวนการนี้ใช้เทคโนโลยีการปรับสภาพน้ำมันอย่างต่อเนื่องที่มีความเข้มข้นสูง เทคโนโลยีการเปลี่ยนโครงสร้างของไดไอโซเมอร์ของไดเมทิลเบนซีน และเทคโนโลยีการดูดซับและแยก PX ด้วยเม็ดซีเมนต์ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีหลัก รวมถึงตัวเร่งปฏิกิริยาและสารดูดซับอย่างต่อเนื่อง จึงสามารถลดต้นทุนการลงทุนและค่าใช้จ่ายในการดำเนินการของโรงงานแปรรูปน้ำมันอะโรมาติกได้อย่างมาก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากโรงงานผลิตอัลเคนในภูมิภาคตะวันออกกลางหันมาใช้ก๊าซอีเทนและโพรเพนซึ่งมีปริมาณมากและมีต้นทุนถูกในท้องถิ่นแทน ทำให้มีน้ำมันน้ำมันดิบที่สามารถนำไปส่งออกได้มากขึ้น ； ทวีปแอฟริกาและภูมิภาคอเมริกากลางและใต้ก็ถือเป็นภูมิภาคสำคัญในการส่งออกน้ำมันนอร์มัลเอาท์ของโลกเช่นกัน บริษัทผลิตสารอะโรมาติกในประเทศก็สามารถพิจารณานำเข้าน้ำมันนอร์มัลเอาท์จากภูมิภาคดังกล่าวมาใช้ในการผลิตสารอะโรมาติกได้เช่นกัน นอกจากนี้ ยังสามารถขยายการใช้วัตถุดิบอื่นๆ เช่น น้ำมันกึ่งแข็งได้อย่างกระตือรือร้นอีกด้วย โดยสรุปแล้ว จำเป็นต้องหาแหล่งวัตถุดิบให้มากขึ้น เพื่อรองรับการผลิตไฮโดรคาร์บอน