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MTX:煤化工与石油化工“嫁接”新路径

时间:2014-09-30 来源:中国科学报 编辑:编辑部 点击:次 字体设置:
在煤价下行和天然气荒愈演愈烈的背景下,发展现代煤化工已是大势所趋。现代煤化工包括煤制油、煤制天然气、煤制甲醇、煤制烯烃等。截至目前,虽然我国煤化工仍处于大规模示范阶段,但已是世界上最大的煤化工生产国,煤制合成氨、煤制甲醇等产量已位居世界第一位。“十二五”期间,国内煤化工项目建设进入高峰期。
 
                      20万吨/年甲苯甲醇甲基化(MTX)技术在扬子石化工业装置上成功应用。
 
近日,《中国科学报》记者从中国石油化工集团公司(简称中石化)获悉,继甲醇制烯烃(MTO)之后,该公司在“煤化”技术领域又取得一项重大进展和突破:成功开发出甲苯甲醇甲基化制二甲苯(MTX)技术并加以应用。MTX技术利用甲苯为原料、以甲醇为甲基化试剂,可实现最大化增产二甲苯。
 
石油化工主要有两大分支:一是烯烃,一是芳烃。芳烃包括苯、甲苯、二甲苯等,是重要的基础化工原料。据中石化上海石油化工研究院高级工程师邹薇介绍,MTX技术将石油化工与煤化工技术有机结合,不仅为二甲苯等芳烃产品生产装置的增产扩能、芳烃生产过程中原料和产品的结构调整提供了技术支撑,而且对实现芳烃技术生产原料的多元化、推动芳烃生产的技术升级和转型发展具有重要战略意义。
 
中石化相关专家告诉《中国科学报》记者,在MTX技术实现的过程中,有两个关键性问题需要解决,即高效和稳定性。鉴于该技术的突出优势,从20世纪70年代起,国内外多家机构即开展了甲苯甲基化技术的研发工作。但是,由于催化剂稳定性差、甲醇利用率低等问题,一直没能取得实质性突破。
 
在我国能源结构“缺油、富煤、少气”、国际原油价格高企、“煤化”产业蓄势待发的背景之下,中石化提出了“积极发展煤化工”的战略规划和部署,并于2000年立项开展甲苯甲基化技术的研究工作。
 
邹薇告诉《中国科学报》记者,针对该技术中催化剂稳定性这一关键技术难关,项目组依托“新结构高性能多孔催化材料创制的基础研究(‘973’项目)”项目平台,形成了对适用于甲苯甲基化分子筛材料及催化剂认识的重大突破,开发了一种高结构稳定性、具有良好烷基化反应活性及较高容碳能力的分子筛及催化剂。同时,为提高技术开发的效率,中石化有效整合催化剂开发、工艺开发、工程设计和工业生产等多学科全方位的技术力量,经过十多年的持续攻关,先后完成了小试研究、工业侧线试验和20万吨/年工艺包的设计工作,成功开发了高性能的甲苯甲醇甲基化催化剂、以甲苯作为段间冷激物料的多床层反应工艺、含油废水处理工艺、热联合及低温热利用等工艺和技术,形成了包括催化剂制备、关键设备、反应工艺等多项创新成果,申请了涵盖催化材料、催化剂和工艺技术在内的国内外专利11件,形成了具有自主知识产权的MTX成套工艺技术,具备了在国际上率先实现甲苯甲醇甲基化技术工业化的技术条件。
 
之后,为加快推进MTX技术的工业化,2012年9月,中石化旗下的扬子石化就此开展了工业试验。在没有工业运行经验可借鉴的困难情况下,扬子石化20万吨/年MTX甲苯甲基化装置一次投料开车成功并实现满负荷运转。反应系统操作稳定,反应温升与冷激控制系统符合预期,换热网络运行平稳,工程设计满足要求,甲醇转化率100%,二甲苯选择性大于80%,产出高质量的二甲苯产品,率先实现了甲醇原料直接引入芳烃联合装置,实现了世界首套甲苯甲醇甲基化工业装置的商业化运行,为芳烃的“甲基管理”提供了更加直接和有效的手段。
 
中石化上述专家表示,与传统石油化工结合,是今后煤化工发展的方向之一。借助石油化工技术,煤化工的产物——甲醇可以实现有效增值。目前,中石化正在MTX的基础上,研究开发新的技术,使得甲醇的利用和芳烃的生产更加多元和有效。
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