目前，我國芳烴主要采用石油路線生產(chǎn)，圍繞石油路線芳烴工藝的探索主要集中在對二甲苯（PX）分離這一核心生產(chǎn)單元。PX是芳烴產(chǎn)業(yè)鏈承上啟下的關(guān)鍵產(chǎn)品，其原料主要來自石腦油餾分，從石腦油中分離出混二甲苯，將混二甲苯異構(gòu)化然后進一步分離提純，得到PX。
吸附分離：石油路線主流工藝
以石腦油為原料生產(chǎn)PX的過程中，存在很多技術(shù)難點，比如新型歧化催化劑、異構(gòu)化催化劑的開發(fā)，以及高效PX的分離提純等。在石化路線的芳烴成套工藝中，PX分離是最核心的單元技術(shù)，多采用吸附分離方式，由于其系統(tǒng)集成度高，開發(fā)難度大，因此也是芳烴成套技術(shù)中最后實現(xiàn)國產(chǎn)化的一個單元技術(shù)。
承擔(dān)該單元技術(shù)攻關(guān)的是中國石化石油化工科學(xué)研究院（石科院）。該院高級工程師王德華介紹，為完成這一任務(wù)，他們先后開發(fā)出了幾代吸附劑。第一代吸附劑的研發(fā)始于1996年，通過分子篩合成、吸附劑配方和成型工藝、后處理工藝等的研發(fā)，在2004年實現(xiàn)了第一代吸附劑RAX-2000A的工業(yè)應(yīng)用，產(chǎn)品純度、收率、產(chǎn)能均明顯提升。此后，通過進一步優(yōu)化分子篩合成和堿處理工藝條件，他們又開發(fā)出第二代吸附劑RAX-3000，并于2011年實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。
2011年，中國石化采用RAX-3000型國產(chǎn)吸附劑和工藝在揚子石化建成3萬噸/年的首套工業(yè)示范裝置，標(biāo)志著中國石化成功攻克了自主芳烴生產(chǎn)技術(shù)的最后一座壁壘——吸附分離技術(shù)，掌握了芳烴生產(chǎn)成套技術(shù)。“在自主技術(shù)問世之前，芳烴成套技術(shù)僅有歐美兩家公司掌握，技術(shù)壁壘非常高，國內(nèi)產(chǎn)能幾乎全部依賴國外公司的技術(shù)。如今，我們開發(fā)的自主芳烴成套技術(shù)已在海南煉化60萬噸/年PX項目推廣應(yīng)用，吸附分離裝置連續(xù)平穩(wěn)運行至今超過30個月，產(chǎn)品純度可根據(jù)需要穩(wěn)定控制在99.7%或99.8%以上。” 石科院副總工程師吳巍如是說。
據(jù)王德華透露，目前，石科院開發(fā)的最新一代RAX-4000吸附劑已經(jīng)通過技術(shù)評議，該吸附劑可使裝置處理能力提高20%以上。中國石化芳烴成套技術(shù)多套大型裝置正在設(shè)計中，最大規(guī)?？蛇_100萬噸/年。
PX結(jié)晶分離：高濃原料不二之選
在PX分離單元，吸附分離并非一統(tǒng)天下，結(jié)晶分離也是一種很重要的分離方式，國內(nèi)外科研人員在這方面也做了很多探索，開發(fā)出了各具特色的PX結(jié)晶分離工藝。
結(jié)晶分離技術(shù)是基于C8芳烴各組分熔點差異，通過熔融結(jié)晶分離PX。PX結(jié)晶分離技術(shù)具有不使用“三劑”、不產(chǎn)生“三廢”、產(chǎn)品純度高、對原料要求低、工藝簡捷易控等優(yōu)點，但同時也存在能耗大、對裝備和過程的穩(wěn)定性要求高等不足。
上海石油化工研究院開發(fā)的PX結(jié)晶分離技術(shù)非常有特色。該院陳亮博士介紹說，他們開發(fā)的PX結(jié)晶新工藝減少了結(jié)晶級數(shù)，以甲苯擇形歧化產(chǎn)物為結(jié)晶原料，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，PX純度大于99.8%，裝置運行穩(wěn)定可靠，開停車方便。
在此基礎(chǔ)上，上海石油化工研究院進一步開發(fā)出擇形歧化與結(jié)晶分離的組合技術(shù)，結(jié)晶原料無需二甲苯塔分離，結(jié)晶單元也省去了深冷結(jié)晶這一高耗能環(huán)節(jié)，優(yōu)勢將更為明顯。目前該院已完成10萬噸/年工藝包的開發(fā)。同時，該院又將傳統(tǒng)的吸附提濃與結(jié)晶分離結(jié)合起來形成組合技術(shù)，采用簡化的吸附分離單塔操作工藝和無需深冷的簡化結(jié)晶分離工藝，其優(yōu)點是對于新裝置而言可以采用價格低廉的專用吸附劑、解析劑及工藝，對于舊裝置而言還可利用原有的吸附塔、吸附劑、解析劑，實現(xiàn)PX產(chǎn)能翻番，目前該組合技術(shù)已完成60萬噸/年工藝包的開發(fā)。
此外，該院還編制了兩套可行性研究方案：第一套方案以節(jié)能和減少投資為目的，改造前PX產(chǎn)能10萬噸/年（吸附分離工藝），采用吸附與結(jié)晶組合工藝改造后，產(chǎn)能不變的情況下，能耗由440千克標(biāo)油/噸PX降至166~244千克標(biāo)油/噸PX；第二套方案則以兼顧節(jié)能與擴能為目的，改造前PX產(chǎn)能10萬噸/年（吸附分離工藝），采用吸附與結(jié)晶組合工藝改造后，產(chǎn)能增至24萬噸/年，同時由于進行了低溫?zé)崂?，能耗?/font>440千克標(biāo)油/噸PX降至281千克標(biāo)油/噸PX。
陳亮認為，結(jié)晶分離特別適合高濃度PX原料的分離，上海石油化工研究院開發(fā)的PX結(jié)晶新工藝和新設(shè)備用于現(xiàn)有PX吸附生產(chǎn)裝置的擴能改造時，能降低PX生產(chǎn)能耗，具有良好的經(jīng)濟效益。
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