在煤價下行和天然氣荒愈演愈烈的背景下,發(fā)展現(xiàn)代煤化工已是大勢所趨。現(xiàn)代煤化工包括煤制油、煤制天然氣、煤制甲醇、煤制烯烴等。截至目前,雖然我國煤化工仍處于大規(guī)模示范階段,但已是世界上最大的煤化工生產國,煤制合成氨、煤制甲醇等產量已位居世界第一位?!笆濉逼陂g,國內煤化工項目建設進入高峰期。
近日,從中國石油化工集團公司(簡稱中石化)獲悉,繼甲醇制烯烴(mto)之后,該公司在“煤化”技術領域又取得一項重大進展和突破:成功開發(fā)出甲苯甲醇甲基化制二甲苯(mtx)技術并加以應用。mtx技術利用甲苯為原料、以甲醇為甲基化試劑,可實現(xiàn)最大化增產二甲苯。
石油化工主要有兩大分支:一是烯烴,一是芳烴。芳烴包括苯、甲苯、二甲苯等,是重要的基礎化工原料。據(jù)中石化上海石油化工研究院高級工程師鄒薇介紹,mtx技術將石油化工與煤化工技術有機結合,不僅為二甲苯等芳烴產品生產裝置的增產擴能、芳烴生產過程中原料和產品的結構調整提供了技術支撐,而且對實現(xiàn)芳烴技術生產原料的多元化、推動芳烴生產的技術升級和轉型發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。
中石化相關專家表示,在mtx技術實現(xiàn)的過程中,有兩個關鍵性問題需要解決,即高效和穩(wěn)定性。鑒于該技術的突出優(yōu)勢,從20世紀70年代起,國內外多家機構即開展了甲苯甲基化技術的研發(fā)工作。但是,由于催化劑穩(wěn)定性差、甲醇利用率低等問題,一直沒能取得實質性突破。
在我國能源結構“缺油、富煤、少氣”、國際原油價格高企、“煤化”產業(yè)蓄勢待發(fā)的背景之下,中石化提出了“積極發(fā)展煤化工”的戰(zhàn)略規(guī)劃和部署,并于2000年立項開展甲苯甲基化技術的研究工作。
鄒薇表示,針對該技術中催化劑穩(wěn)定性這一關鍵技術難關,項目組依托“新結構高性能多孔催化材料創(chuàng)制的基礎研究(‘973’項目)”項目平臺,形成了對適用于甲苯甲基化分子篩材料及催化劑認識的重大突破,開發(fā)了一種高結構穩(wěn)定性、具有良好烷基化反應活性及較高容碳能力的分子篩及催化劑。同時,為提高技術開發(fā)的效率,中石化有效整合催化劑開發(fā)、工藝開發(fā)、工程設計和工業(yè)生產等多學科全方位的技術力量,經(jīng)過十多年的持續(xù)攻關,先后完成了小試研究、工業(yè)側線試驗和20萬噸/年工藝包的設計工作,成功開發(fā)了高性能的甲苯甲醇甲基化催化劑、以甲苯作為段間冷激物料的多床層反應工藝、含油廢水處理工藝、熱聯(lián)合及低溫熱利用等工藝和技術,形成了包括催化劑制備、關鍵設備、反應工藝等多項創(chuàng)新成果,申請了涵蓋催化材料、催化劑和工藝技術在內的國內外專利11件,形成了具有自主知識產權的mtx成套工藝技術,具備了在國際上率先實現(xiàn)甲苯甲醇甲基化技術工業(yè)化的技術條件。
之后,為加快推進mtx技術的工業(yè)化,2012年9月,中石化旗下的揚子石化就此開展了工業(yè)試驗。在沒有工業(yè)運行經(jīng)驗可借鑒的困難情況下,揚子石化20萬噸/年mtx甲苯甲基化裝置一次投料開車成功并實現(xiàn)滿負荷運轉。反應系統(tǒng)操作穩(wěn)定,反應溫升與冷激控制系統(tǒng)符合預期,換熱網(wǎng)絡運行平穩(wěn),工程設計滿足要求,甲醇轉化率100%,二甲苯選擇性大于80%,產出高質量的二甲苯產品,率先實現(xiàn)了甲醇原料直接引入芳烴聯(lián)合裝置,實現(xiàn)了世界首套甲苯甲醇甲基化工業(yè)裝置的商業(yè)化運行,為芳烴的“甲基管理”提供了更加直接和有效的手段。
中石化上述專家表示,與傳統(tǒng)石油化工結合,是今后煤化工發(fā)展的方向之一。借助石油化工技術,煤化工的產物——甲醇可以實現(xiàn)有效增值。目前,中石化正在mtx的基礎上,研究開發(fā)新的技術,使得甲醇的利用和芳烴的生產更加多元和有效。
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