Aromatik Hidrokarbonlar Teknoloji Yol Haritası Analizi (1)

Thread Content

Aromatik Hidrokarbonlar Teknoloji Yöntemleri Analizi (1) Yazar/Kaynak: Çin Kimya Endüstrisi Gazetesi Tarih: 2016-08-25 Tıklanma sayısı: 16 ——Petrol tabanlı yol: PX ayrıştırma teknolojisi merkezdedir. Şu an ülkemizde aromatik hidrokarbonlar esas olarak petrol tabanlı yollarla üretilmektedir ve bu yol üzerine yapılan araştırmalar özellikle orto-dimetilbenzen (PX) ayrıştırması gibi temel üretim adımlarına odaklanmaktadır. PX, aromatik hidrokarbon endüstrisinin başlangıcı ve sonu arasında köprü görevi gören kritik bir üründür. Ham maddesi esas olarak nafta fraksiyonlarından gelir; naftadan karışık dimetilen ksilen ayrılır, bu karışık dimetilen ksilen izomerize edildikten sonra daha da ayrıştırılıp saflaştırılarak PX elde edilir. Bu bilgi, China Chemical Industry News muhabirinin 11 Ağustos’ta sona eren 2016 Çin Aromatik Hidrokarbonlar Endüstri Zinciri Gelişim Konferansı’ndan elde ettiği bilgidir. Adsorpsiyon ayrımı: Petrol tabanlı üretimde yaygın olarak kullanılan yöntem. Naftadan PX üretimi sırasında, yeni tip disproporze edici katalizörlerin ve izomerleştirme katalizörlerinin geliştirilmesi, ayrıca yüksek verimli PX ayrıştırma ve saflaştırma gibi birçok teknik zorluk bulunmaktadır. Petrokimya yolundaki aromatiklerle ilgili işlem süreçlerinde, PX ayrımı en temel birim teknolojisidir ve genellikle adsorpsiyon yöntemiyle gerçekleştirilir. Yüksek sistem entegrasyonu nedeniyle geliştirilmesi zor olduğundan, aromatiklerle ilgili teknolojiler arasında yerlileştirilmesi en son gerçekleşen birim teknolojisidir. 　　Bu birimin teknik geliştirme çalışmalarını yürüten kurum, Çin Petrokimya Bilim ve Araştırma Enstitüsü’dür (Shi Ke Yuan). Enstitünün kıdemli mühendisi Wang Dehua, bu görevi yerine getirmek için ardı ardına birkaç nesil adsorban geliştirdiklerini belirtti. İlk nesil adsorbanların geliştirilmesi 1996 yılında başlamıştır. Moleküler süzgeç sentezi, adsorban formülasyonu ve şekillendirme işlemleri, son işleme teknikleri gibi alanlardaki araştırmalar sayesinde 2004 yılında ilk nesil adsorban olan RAX-2000A endüstriyel olarak kullanıma girmiştir. Ürünün saflığı, verimi ve üretim kapasitesi önemli ölçüde artmıştır. Daha sonra, moleküler süzgeç sentezini ve alkali işleme koşullarını daha da iyileştirerek ikinci nesil adsorban RAX-3000’ü geliştirdiler ve 2011 yılında endüstriyel olarak kullanıma soktular. 　　2011 yılında Sinopec, Yangzi Petrokimya’da RAX-3000 tipi yerli adsorban ve işlem teknolojilerini kullanarak yılda 30.000 ton kapasiteli ilk endüstriyel pilot tesisini kurdu. Bu gelişme, Sinopec’in özgün aromatik üretim teknolojisinin son engeli olan adsorpsiyon ayrıştırma teknolojisini başarıyla aştığını ve aromatik üretimiyle ilgili tüm teknolojilere sahip olduğunu gösterdi. “Otonom teknolojiler ortaya çıkmadan önce, aromatik hidrokarbonlarla ilgili teknolojilere yalnızca Avrupa ve Amerika’daki iki şirket sahipti; teknolojik engeller son derece yüksekti ve yerel üretim kapasitesi neredeyse tamamen yabancı şirketlerin teknolojisine bağlıydı. Günümüzde geliştirdiğimiz özerk aromatikler teknoloji paketi, Hainan rafinerisindeki yıllık 600 bin tonluk PX projesinde kullanılmaktadır. Adsorpsiyon ayırma cihazı 30 aydan fazla bir süredir kesintisiz ve stabil bir şekilde çalışmaktadır; ürün saflığı ihtiyaca göre %99,7 veya %99,8’in üzerinde sabit bir seviyede tutulabilmektedir. ” Taş Bilimleri Enstitüsü Başmühendisi Yardımcısı Wu Wei böyle dedi. 　　Wang Dehua’nın açıklamalarına göre, Şi Khoa Enstitüsü tarafından geliştirilen en yeni nesil RAX-4000 adsorbanı artık teknik değerlendirmelerden geçti ve bu adsorban, cihazın işleme kapasitesini %20’den fazla artırabiliyor. Çin Petrokimya’nın aromatiklerle ilgili çeşitli büyük ölçekli tesisleri tasarım aşamasındadır ve en yüksek kapasite yılda 1 milyon ton olabilmektedir. Kristalizasyonla ayrıştırma: Yüksek konsantrasyondaki ham maddeler için en iyi çözüm. PX ayrıştırma ünitesinde adsorpsiyonla ayrıştırma her zaman tek seçenek olmamakla birlikte, kristalizasyonla ayrıştırma da oldukça önemli bir ayrıştırma yöntemidir. Yurt içi ve yurt dışındaki araştırmacılar bu alanda birçok araştırma yapmış ve kendine özgü PX kristalizasyonla ayrıştırma süreçleri geliştirmişlerdir. 　　Kristalleşme ayrıştırma tekniği, C8 aromatik bileşenlerinin erime noktalarındaki farklılıklardan yararlanarak PX’yi eriyik kristalleşme yoluyla ayırmaya dayanır. PX kristalleştirme ayrıştırma tekniği, “üç tür kimyasal madde” kullanmaması, “üç tür atık” üretmemesi, yüksek ürün saflığı, düşük hammadde gereksinimleri ve basit ve kontrol edilebilir bir işlem olması gibi avantajlara sahiptir; ancak aynı zamanda yüksek enerji tüketimi ve ekipman ile sürecin istikrarı konusunda yüksek gereksinimler gibi eksiklikler de bulunmaktadır. 　　Şanghay Petrol ve Kimya Araştırma Enstitüsü tarafından geliştirilen PX kristalleştirme ve ayrıştırma tekniği oldukça özgündür. Enstitüden Dr. Chen Liang, geliştirdikleri yeni PX kristalleştirme işleminin kristalleşme adedini azalttığını, kristalleşme için toluenin seçici disproporzyon ürünlerinin kullanıldığını, ürün kalitesinin stabil olduğunu, PX saflığının %99,8’in üzerinde olduğunu, tesisin istikrarlı ve güvenilir bir şekilde çalıştığını ve devreye alınıp alınmasının kolay olduğunu belirtti. 　　Bu temel üzerine, Şanghay Petrol ve Kimya Araştırma Enstitüsü, şekil seçici disproporzyon ve kristalleştirme ayrımını birleştiren bir teknoloji daha geliştirdi. Kristalleşme için gerekli ham maddelerin xilen kulesinde ayrılmasına gerek kalmıyor ve kristalleşme ünitesinde de yüksek enerji tüketen derin soğutmalı kristalleşme adımı ortadan kalkıyor; bu sayede avantajlar daha da belirgin hale geliyor. Şu anda bu enstitü, yıllık 100.000 tonluk işlem paketinin geliştirilmesini tamamlamıştır. Aynı zamanda, bu enstitü geleneksel adsorpsiyon konsantrasyonu yöntemini kristalizasyon ayrımı yöntemiyle birleştirerek bir kombinasyon teknolojisi oluşturmuştur. Basitleştirilmiş adsorpsiyon ayrımı tek kuleli işlem süreci ve derin soğutma gerektirmeyen basitleştirilmiş kristalizasyon ayrımı süreci kullanılmaktadır. Bunun avantajı, yeni tesisler için düşük maliyetli özel adsorbanlar, çözücüler ve işlem yöntemlerinin kullanılabilmesidir; eski tesislerde ise mevcut adsorpsiyon kuleleri, adsorbanlar ve çözücülerden yararlanılarak PX üretiminin ikiye katlanması sağlanabilmektedir. Şu an bu kombinasyon teknolojisi için yıllık 600 bin tonluk bir üretim kapasitesine sahip işlem paketi geliştirilmiştir. 　　Ayrıca, enstitü iki farklı fizibilite çalışması planı hazırlamıştır: İlk plan, enerji tasarrufu ve yatırımın azaltılmasını amaçlamakta olup, mevcut 100 bin ton/yıl PX üretim kapasitesi (adsorpsiyon ayrıştırma işlemi) adsorpsiyon ve kristalleştirme kombinasyonu işlemiyle dönüştürülmekte; böylece üretim kapasitesi aynı kalmakla birlikte enerji tüketimi ton PX başına 440 kilogram standart petrolden 166–244 kilogram standart petrole düşmektedir ； İkinci çözüm ise enerji tasarrufu ve kapasite artırımını bir arada sağlamayı hedeflemektedir. Dönüşüm öncesinde PX üretim kapasitesi yılda 100 bin tondu (adsorpsiyon ayrıştırma işlemi); adsorpsiyon ve kristalleştirme kombinasyonu kullanılarak yapılan dönüşüm sonrasında üretim kapasitesi yılda 240 bin tona yükseldi. Aynı zamanda düşük sıcaklıkta ısı kullanımı sayesinde enerji tüketimi, yılda ton başına 440 kilogram standart petrol seviyesinden 281 kilogram standart petrol seviyesine düştü. 　　Chen Liang’a göre, kristalleştirme yöntemi yüksek konsantrasyondaki PX ham maddelerinin ayrılması için özellikle uygundur. Şanghay Petrol ve Kimya Araştırma Enstitüsü tarafından geliştirilen yeni PX kristalleştirme teknolojileri ve ekipmanları, mevcut PX adsorpsiyon üretim tesislerinin kapasitesinin artırılmasında kullanıldığında PX üretiminin enerji tüketimini azaltabilir ve iyi ekonomik faydalar sağlar. Yabancı şirketler: Enerji tasarrufu ve tüketim azaltma için süreç iyileştirmeleri
Aromatik bileşiklerin üretimi konusunda öncü olan yabancı patent sahipleri olan Amerikalı UOP ve Fransız Axens, adsorpsiyon ayrıştırma teknolojileri alanında her zaman öncü konumda olmuştur. Adsorbanlar, işlemler, özel ekipmanlar ve kontrol sistemlerindeki sürekli gelişmeler sayesinde, ürün saflığını başlangıçtaki %99,2’den %99,8’e yükseltmeyi ve tek seferlik verimliliği %90’dan %98’e çıkarmayı başardılar. 　　Honeywell UOP şirketinin kıdemli yöneticisi, aromatiklerin adsorpsiyonu ve ayrılması konusunda elde ettikleri yeni atılımları anlattı. Yıllar süren adsorban üretimi ve işlem teknolojisi konusundaki deneyimleri sayesinde, UOP 2015 yılında LD Parex desorbanlı hafif PX adsorpsiyon ayrıştırma işlemini geliştirdi. Bu işlem, ADS-47 adsorbanına hafif bir değişiklik yapılmasıyla, hafif desorban (toluen) sistemine uyumlu hale getirilmiştir ； Aynı zamanda ağır desorban maddeler kullanılmadığından ayrıştırma hassasiyeti gereksinimleri azalır ve optimize edilmiş damıtma süreçleri uygulanır. Bu sayede ekipman ve damıtma plakalarında %20 oranında azalma sağlanır; tesis yatırımları %15–17 oranında düşerken, mevcut UOP yüksek verimli aromatik bileşikler üretim tesisinin düşük enerji tüketimi avantajı korunur. Şu anda, LD ParexParex’in tüm bileşenleri başarıyla endüstriyelleştirilmiş olup güvenilir bir şekilde çalışmaktadır; bu da aromatik üretim tesislerinin hem yatırım hem de enerji tüketimi açısından önemli ilerlemeler kaydetmesini sağlamıştır. 　　Sibie BP Teknoloji İttifakı tarafından geliştirilen PX kristalleştirme ve ayrıştırma teknolojisi de ileri düzeyde enerji tasarrufu özelliklerine sahiptir. CB&I Lummus şirketinin kıdemli mühendisi Wang Jianguo, BP şirketi tarafından sağlanan ve CB&I şirketine dünya çapında özel lisans verilen PX kristalleştirme ve ayrıştırma teknolojisinin, şu an Hindistan’daki Reliance şirketinin dünyanın en büyük aromatikler üretim tesisinde ve Güney Kore’deki GS Caltex’in dünya çapında ölçekli PX fabrikasında kullanıldığını belirtti. Bir anlamda, BP kristalleştirme tekniğinin seçici adsorpsiyon ayrıştırma tekniğine kıyasla daha düşük enerji tüketimi ve üretim maliyeti avantajlarına sahip olduğu söylenebilir. 　　Ayrıca, 2016 Çin Aromatik Hidrokarbonlar Endüstri Zinciri Geliştirme Konferansı’nda AXENS şirketi, aromatik hidrokarbonlar üretim tesisleri için geliştirdikleri AXENS ParamaX teknolojisinin geliştirilmesi ve yaygınlaştırılması konusundaki en son ilerlemelerini de tanıttı. Bu işlem, yüksek derecede zorlu sürekli reforming teknolojisi, xilen izomerizasyon teknolojisi ve moleküler süzgeçlerle PX’nin ayrılması teknolojisini kullanır. Temel teknolojiler ile katalizörler ve adsorbentlerdeki sürekli yenilikler sayesinde, aromatik bileşikler üreten tesislerin yatırım ve işletme maliyetleri büyük ölçüde azaltılabilir. Son yıllarda, Orta Doğu’daki olefin tesisleri yerel olarak bol miktarda bulunan ve maliyeti düşük olan etan ve propan gazlarını kullanmaya başladığı için, ihracat için kullanılabilen nafta miktarı daha da azaldı ； Afrika ve Orta-Güney Amerika bölgeleri de dünyanın nafta ihracatının önemli merkezleridir; yerel aromatik üreticileri de aromatik üretimi için söz konusu bölgelerden nafta ithal etmeyi değerlendirebilir. Ayrıca, kondens yağı gibi diğer ham maddelerin kullanımını da aktif bir şekilde genişletebiliriz. Özetle, aromatik hidrokarbon üretimi için hammadde teminini genişletmek gerekiyor.