叮咚!干货到了请查收!全面了解PX生产工艺,附中国PX产业地图

文章来源:流程工业 发布时间:2018-11-15
本文带你全面了解PX生产工业,并后附2017~2018中国PX产业地图。

PX(对二甲苯)主要来自石油炼制过程的中间产品石脑油,经过催化重整或者乙烯裂解之后获得重整汽油、裂解汽油,再经过芳烃抽提工艺得到混合二甲苯,然后经吸附分离制取。本文带你全面了解PX生产工业,并后附2017~2018中国PX产业地图,满满干货建议收藏后细看~

2017~2018中国PX产业地图

目前国际上典型的PX生产工艺主要有美国UOP公司与法国IFP开发的生产工艺,国内中国石化在2011年也攻克了PX的全流程工艺难关,成了主要的PX技术专利商之一。

这些工艺都已攻克了安全生产和环保关,能够保证PX在安全的环境中生产。运用这些先进技术,人类在PX的生产历史上,至今为止没有发生过一件对环境、居民造成严重危害的重特大污染事故。

我国从上世纪70年代引进PX生产技术以来,生产PX已有30多年的历史,直到目前,国内13家PX企业没发生过任何生产事故及严重的污染事件。

一、关于PX

对二甲苯(PX)是一种重要的有机化工原料,主要用它可生产精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT),PTA或DMT再和乙二醇反应生成聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),即聚酯,进一步加工纺丝生产涤纶纤维和轮胎工业用聚酯帘布,PET树脂还可制成聚酯瓶、聚酯膜、塑料合金及其它工业元件等,除此之外,PX还用来做溶剂及生产医药、香料。  

基本的行业产业链为:原油→石脑油→混二甲苯(MX)→对二甲苯(PX)→对苯二甲酸(PTA)→聚脂→纺织品等。

二、生产对二甲苯的原料

对二甲苯的原料主要是混二甲苯(MX),混二甲苯是由对二甲苯、邻二甲苯及间二甲苯组成,而混二甲苯过去主要来自于炼焦工业,现在主要来自石脑油的催化重整,或炼油的C6+重整生成油。其次,苯、甲苯等芳烃可以通过烷基化反应,歧化反应生成对二甲苯。 

由于石油产业链上原料的限制,以煤炭为原料,通过煤制甲醇,甲醇制芳烃,芳烃分离提取对二甲苯,煤炭或者甲醇也将成为生产对二甲苯的原始原料之一。

三、石化工业生产对二甲苯的主要工艺路线

重整油和裂解加氢汽油中抽提一直以来是生产PX的主要工艺路线,由于PX需求量日益增长,用此工艺来生产PX已远不能满足需求。当前芳烃联合装置的目的是增加二甲苯的产率,同时减少苯的产率。

受热力学平衡的限制,通常在二甲苯混合物中间二甲苯(MP)含量较高,而工业上需求量较大的对二甲苯(PX)含量却较低。所以工业上常常通过甲苯歧化和烷基转移工艺、C8芳烃异构化工艺以及甲苯选择性歧化工艺来增产对二甲苯。

3.1 芳烃抽提

芳烃抽提aromaticsextraction也称芳烃萃取,用萃取剂从烃类混合物中分离芳的液液萃取过程。主要用于从催化重整和烃类裂解汽中回收轻质芳烃(苯、甲苯、各种二甲苯),有时也用从催化裂化柴油回收萘,抽出芳烃以后的非芳烃剩余称抽余油。

芳香烃简称“芳烃”,通常指分子中含有苯环结构的碳氢化合物。是闭链类的一种。具有苯环基本结构,历史上早期发现的这类化合物多有芳香味道,所以称这些烃类物质为芳香烃,后来发现的不具有芳香味道的烃类也都统一沿用这种叫法。例如苯、萘等。苯的同系物的通式是CnH2n-6(n≥6)。

3.2 歧化及烷基转移

甲苯歧化反应是指甲苯在催化剂(一般采用硅铝催化剂)作用下,使一个甲苯分子中的甲基转移到另一个甲苯分子上而生成一个苯分子和一个二甲苯分子,这种反应称作歧化反应。  

烷基化反应是指有机化合物分子中连在碳、氧和氮上的氢原子被烷基所取代的反应。 

歧化及烷基转移工艺是以甲苯和C9芳烃资源作为原料,通过歧化及烷基转移反应生成高附加值的C8芳烃,这是生产对二甲苯的原料。  

歧化及烷基转移工艺最具代表性的是美国环球油品公司(UOP)的Tatory工艺,该工艺使用丝光沸石催化剂,可为对二甲苯生产提供50%以上的C8芳烃原料。近年UOP新开发的TA-5和TA-20等歧化及烷基转移催化剂已分别实现了工业化,与TA-4催化剂相比除具有高转化率和高选择性等特点外,反应进料中最多可以处理含10%的C10芳烃,也具有很强的竞争力。

3.3 苯/甲苯分离

采用精密分馏工艺分离生产合格的苯产品并为歧化及烷基转移单元提供合格的甲苯原料。

3.4 二甲苯精馏

采用精密分馏工艺分别为吸附分离单元和歧化及烷基转移单元提供合格的C8芳烃和C9+芳烃原料。

3.5 吸附分离

C8芳烃的四种同分异构体物性相似、沸点相差小,用常规的精馏方法难以分离,目前国内外工业应用最为广泛的是吸附分离工艺,此工艺采用特定的分子筛吸附剂选择性吸附对二甲苯,再采用专门的解吸剂将被吸附的对二甲苯脱附下来,然后经过精馏分离生产高纯度的对二甲苯产品。

其中模拟移动床技术的开发应用使固液相的逆向分离实现了连续稳定操作,使吸附分离工艺技术工艺具有了非常广泛的工业应用前景。自美国UOP公司七十年代第一套吸附分离的对二甲苯装置(PAREX)工业化以来,目前生产对二甲苯的纯度可达99.9%,回收率高于97%。

3.6 C8芳烃异构化

 C8芳烃异构化工艺是贫对二甲苯的C8芳烃在催化剂的作用下进行四种同分异构体间的重新平衡的工艺技术。  

迄今应用最多的是UOP的Isomar工艺,主要分为两大系列:I-9和I-100系列。I-9催化剂为乙苯异构化型,适用于最大限度生产对二甲苯,以不需注氯、工艺流程简单以及良好的反应性能等优点取代了早期开发的I-5催化剂。I-100催化剂为乙苯脱烷基型,在二甲苯异构化的同时,将乙苯脱烷基生成苯,具有良好的活性和选择性。近年UOP新开发的I-210((乙苯异构化型)和I-300(乙苯脱烷基型)催化剂已经实现了工业化,与I-9和I-100相比具有高活性、高选择性和低环损的特点。  

乙苯异构化型催化剂的突出特点是将二甲苯同分异构体中乙苯转化为对二甲苯,充分利用C8芳烃资源,最大限度地生产对二甲苯。乙苯脱烷基型催化剂的特点是将原料中的乙苯大部分脱烷基生成苯,对于新设计的装置,乙苯异构化型催化剂与乙苯脱烷基型催化剂相比,可更充分的利用原料资源。

在等量C8芳烃原料前提下,采用乙苯脱烷基型催化剂,与乙苯异构化型催化剂相比,二甲苯精馏、吸附分离和异构化单元规模可降低约20%,公用工程消耗和投资亦相应降低,但其PX产量较低;而采用乙苯异构化型催化剂,PX产量较高,而且可为装置预留进一步扩能的空间。

四、工艺流程简述 

4.1 抽提蒸馏单元

1)预分馏部分  

2)抽提蒸馏部分  

4.2 歧化及烷基转移单元  

歧化及烷基转移单元的目的是在催化剂的作用下将甲苯及C9+芳烃最大限度转化为C8芳烃,提高对二甲苯产率。  

4.3 苯、甲苯分离单元

经歧化白土塔处理后的混合芳烃进入苯塔,苯塔顶气经苯塔顶空冷器冷凝冷却后全部作为回流,苯产品从上部侧线抽出,苯塔底液送至甲苯塔进料。  

4.4 二甲苯精馏单元  

二甲苯精馏单元的目的是为吸附分离单元提供合格的C8芳烃原料。  

4.5 吸附分离单元

吸附分离单元的目的是利用选择性吸附剂和解吸剂将C8芳烃中的对二甲苯与其它三种异构体分离,以达到生产高纯度对二甲苯的目的。  

4.6 异构化单元  

异构化单元的目的是在催化剂作用下,将自吸附分离单元来的贫对二甲苯的C8芳烃转化为对二甲苯趋于平衡的C8芳烃。

五、煤/甲醇制芳烃生产对二甲苯的工艺

煤制芳烃生产对二甲苯的技术路线也是煤经气化、净化、甲醇合成,再由甲醇制芳烃、芳烃分离,主要目标产物是对二甲苯(PX)。  

5.1 技术概况

本技术属于大规模煤/甲醇下游转化技术,目标产物是以BTX(苯、甲苯、二甲苯)为主的芳烃。以MoHZSM-5(离子交换)分子筛为催化剂,以甲醇为原料,在T=380-420℃、常压、空速LHSV=1h-1条件下,甲醇转化率大于99%,液相产物选择性大于33%(甲醇质量基),气相产物选择性小于10%。液相产物中芳烃含量大于60%,通过分离进一步生产出精对二甲苯。  

5.2 主要原材料及来源

主要原材料是煤化工和天然气化工的产品甲醇或者原料煤,经气化、净化合成甲醇。  

5.3 主要单元或设备 

包括气化单元、净化单元、甲醇合成单元、甲醇转化单元、芳烃萃取单元及辅助设施等。

国内PX产业分析:

中国为全球最大的PX需求国,2017年PX消费量2308.1万吨,占世界总消费的56%。亚洲虽是全球PX供需的中心,但亚洲地区间的供需不平衡十分突出,中国存在巨大的供应缺口,而东北亚地区存在很大的产能过剩,主要为日本、韩国的PX产能。

国内PX供需矛盾突出,严重依赖东北亚进口

国内PX供需矛盾突出,严重依赖东北亚进口

中国目前PX行业呈现供不应求的状态,且供需缺口正在进一步扩大。截至 2017 年底,国内 PX 产量仅1116.9 万吨,进口数量为 1171 万吨,尽管2017年PX价格走高导致开工率提升,但PX进口依赖度仍高达51%。

PX产能逐步释放,对外依赖大幅降低

目前在国内,由于审批严格,PX扩产项目难以有效落地。社会对PX项目的争议使得政府和企业决策更加慎重是制约对二甲苯产业发展的又一重要因素。由于民众对PX项目存在重大误解,导致新建PX产能的阻力较大,新增或扩产项目难以有效投产实施,许多项目最终搁浅或投产时间被大大推后。

由于炼厂新增产能投产当年通常难以满产,我们保守假设到2020年恒逸石化、恒力大连、浙江石化一期等项目可以实现满产,则到2020年,国内新增PX供应1330万吨,与新增需求482万吨相比,额外增量847万吨,与2017年1170万吨的进口量已经接近。2021年,随着浙石化二期项目等新增产能的投产,中国的PX能基本实现自给自足。但是从整个亚洲地区的产能来看,到2021年,PX产能存在一定的过剩。

PX产能逐步释放,对外依赖大幅降低

炼化一体化成本优势明显,有效提升盈利能力

从炼化一体化角度来说,由原油制备PX的过程涉及到原油-石脑油-BTX(石油芳烃BTX,苯,甲苯,二甲苯)-MX(混二甲苯)-PX。流程越长,一体化程度越高,加工成本越低。但在实际的装置中,有很多装置并不直接从原油开始,而是以中间某一产物为原料进行PX的生产。

附:PX项目地图

2017-2018年中国建设和前期工作的PX项目取得的重大进展

2017-2018年中国建设和前期工作的PX项目取得的重大进展如下:

★ 2017年8月,海南炼化第二套芳烃项目正式进入施工阶段。项目预计于2019年3月建成,6月投料试车,9月生产出合格产品。项目建成后,海南炼化将拥有PX生产能力约160万吨/年,成为集团公司最大的芳烃生产基地。

★ 2017年10月,中化泉州100万吨/年乙烯及炼油改扩建项目(含80万吨/年PX)开工建设誓师大会在泉惠石化工业园区举行,拉开了工程建设的帷幕。

★ 2017年11月,福建锦江石化芳烃一体化项目方案论证会在漳州市举行,项目以1000万吨/年原油为原料,采用全加氢工艺技术,不生产汽煤柴等成品油,涉及PX产能200万吨/年,建成后将成为中国首套全产化学品的炼化项目。 

★ 2017年11月,巴州人民政府、新疆中泰集团、北京中科诚毅在库尔勒举行油煤共炼项目合作签约仪式。400万吨/年重油和煤炭深加工一体化项目投资270亿元,年处理200万吨重油和200万吨煤粉,生产PX、苯、轻烃等化工产品。

★ 2017年12月,盛虹1600万吨/年炼化一体化项目(含280万吨/年PX)环评文件修改完善后由环保部再次受理。

★ 2017年12月,曹妃甸区政府与中化集团、旭阳控股三方合作的1500万吨/年炼化一体化项目进行环境影响评价第一次公示,项目包含202万吨/年PX。该项目在2017年9月获河北省发改委核准批复。

★ 2018年1月,延长石油集团与华电煤业集团签订关于华电榆林煤基芳烃及配套煤矿项目合作意向协议书,双方将充分发挥各自在资源、技术、管理等方面的优势,实现煤基芳烃工业项目在陕落地,推进先进技术尽快转化为生产力。

★ 2018年3月,恒力2000万吨/年炼化一体化项目已进入设备到货高峰期,工程安装全面展开。项目预计于2018年四季度投料试产,2019年一季度达产,将形成PX产能450万吨/年。

★ 2018年,浙江石化4000万吨/年炼化一体化项目进入建设高峰期,一期项目预计于2018年底建成投产,届时将形成400万吨/年PX产能。

亚化咨询《中国PX产业链年度报告2018》显示,2019年初,浙江石化一期与恒力石化两大项目建成,中国将新增850万吨/年PX产能,对进口货源形成巨大冲击,到2021年中国PX产能将达3983万吨,中国将可能从PX进口国转变为出口国。

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