mtx技術(shù)成煤化工與石油化工“嫁接”新路徑

    在煤價(jià)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(shì)所趨?，F(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(guó)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(chǎn)國(guó)，煤制合成氨、煤制甲醇等產(chǎn)量已位居世界第一位?！笆濉逼陂g，國(guó)內(nèi)煤化工項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)入高峰期。
   
    近日，從中國(guó)石油化工集團(tuán)公司（簡(jiǎn)稱中石化）獲悉，繼甲醇制烯烴（mto）之后，該公司在“煤化”技術(shù)領(lǐng)域又取得一項(xiàng)重大進(jìn)展和突破：成功開(kāi)發(fā)出甲苯甲醇甲基化制二甲苯（mtx）技術(shù)并加以應(yīng)用。mtx技術(shù)利用甲苯為原料、以甲醇為甲基化試劑，可實(shí)現(xiàn)最大化增產(chǎn)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(chǔ)化工原料。據(jù)中石化上海石油化工研究院高級(jí)工程師鄒薇介紹，mtx技術(shù)將石油化工與煤化工技術(shù)有機(jī)結(jié)合，不僅為二甲苯等芳烴產(chǎn)品生產(chǎn)裝置的增產(chǎn)擴(kuò)能、芳烴生產(chǎn)過(guò)程中原料和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了技術(shù)支撐，而且對(duì)實(shí)現(xiàn)芳烴技術(shù)生產(chǎn)原料的多元化、推動(dòng)芳烴生產(chǎn)的技術(shù)升級(jí)和轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。
   
    中石化相關(guān)專家表示，在mtx技術(shù)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，有兩個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題需要解決，即高效和穩(wěn)定性。鑒于該技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì)，從20世紀(jì)70年代起，國(guó)內(nèi)外多家機(jī)構(gòu)即開(kāi)展了甲苯甲基化技術(shù)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(wèn)題，一直沒(méi)能取得實(shí)質(zhì)性突破。
   
    在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)“缺油、富煤、少氣”、國(guó)際原油價(jià)格高企、“煤化”產(chǎn)業(yè)蓄勢(shì)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(xiàng)開(kāi)展甲苯甲基化技術(shù)的研究工作。
   
    鄒薇表示，針對(duì)該技術(shù)中催化劑穩(wěn)定性這一關(guān)鍵技術(shù)難關(guān)，項(xiàng)目組依托“新結(jié)構(gòu)高性能多孔催化材料創(chuàng)制的基礎(chǔ)研究（‘973’項(xiàng)目）”項(xiàng)目平臺(tái)，形成了對(duì)適用于甲苯甲基化分子篩材料及催化劑認(rèn)識(shí)的重大突破，開(kāi)發(fā)了一種高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、具有良好烷基化反應(yīng)活性及較高容碳能力的分子篩及催化劑。同時(shí)，為提高技術(shù)開(kāi)發(fā)的效率，中石化有效整合催化劑開(kāi)發(fā)、工藝開(kāi)發(fā)、工程設(shè)計(jì)和工業(yè)生產(chǎn)等多學(xué)科全方位的技術(shù)力量，經(jīng)過(guò)十多年的持續(xù)攻關(guān)，先后完成了小試研究、工業(yè)側(cè)線試驗(yàn)和20萬(wàn)噸/年工藝包的設(shè)計(jì)工作，成功開(kāi)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(yīng)工藝、含油廢水處理工藝、熱聯(lián)合及低溫?zé)崂玫裙に嚭图夹g(shù)，形成了包括催化劑制備、關(guān)鍵設(shè)備、反應(yīng)工藝等多項(xiàng)創(chuàng)新成果，申請(qǐng)了涵蓋催化材料、催化劑和工藝技術(shù)在內(nèi)的國(guó)內(nèi)外專利11件，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的mtx成套工藝技術(shù)，具備了在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)甲苯甲醇甲基化技術(shù)工業(yè)化的技術(shù)條件。
   
    之后，為加快推進(jìn)mtx技術(shù)的工業(yè)化，2012年9月，中石化旗下的揚(yáng)子石化就此開(kāi)展了工業(yè)試驗(yàn)。在沒(méi)有工業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可借鑒的困難情況下，揚(yáng)子石化20萬(wàn)噸/年mtx甲苯甲基化裝置一次投料開(kāi)車(chē)成功并實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。反應(yīng)系統(tǒng)操作穩(wěn)定，反應(yīng)溫升與冷激控制系統(tǒng)符合預(yù)期，換熱網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行平穩(wěn)，工程設(shè)計(jì)滿足要求，甲醇轉(zhuǎn)化率100%，二甲苯選擇性大于80%，產(chǎn)出高質(zhì)量的二甲苯產(chǎn)品，率先實(shí)現(xiàn)了甲醇原料直接引入芳烴聯(lián)合裝置，實(shí)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(yùn)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(jié)合，是今后煤化工發(fā)展的方向之一。借助石油化工技術(shù)，煤化工的產(chǎn)物——甲醇可以實(shí)現(xiàn)有效增值。目前，中石化正在mtx的基礎(chǔ)上，研究開(kāi)發(fā)新的技術(shù)，使得甲醇的利用和芳烴的生產(chǎn)更加多元和有效。