对二甲苯生产技术研究进展及发展趋势

对二甲苯生产技术研究进展及发展趋势

摘要：现如今，我国的经济在迅猛发展，社会在不断进步，阐述了甲苯歧化和

烷基转移、二甲苯异构化、甲醇芳构化、甲苯选择性歧化及甲醇甲苯选择性烷基

化等对二甲苯生产技术的研究进展，并分析了各种技术的优势及不足。分析表明，与甲醇制芳烃技术相比，甲醇甲苯选择性烷基化制对二甲苯技术具有对二甲苯选

择性高、流程短、无需吸附分离等方面的显著优势，是实现煤经甲醇（和甲苯或苯）制对二甲苯产业发展的最佳选择；采用芳烃联合装置与甲醇甲苯选择性烷基

化技术耦合，理想状况下可实现对二甲苯增产40%以上，同时不副产苯。提出了

对二甲苯生产工艺技术的发展趋势：发展甲醇甲苯选择性烷基化制对二甲苯技术，既利于煤炭的清洁高效利用，保障聚酯产业链安全，还有助于形成煤化工和石油

化工技术互补、协调发展的新格局。

关键词：二甲苯；生产技术；研究进展

引言

对二甲苯作为炼油和化工的桥梁，既是芳烃产业中最重要的产品，亦是聚酯

产业的龙头原料。目前，对二甲苯应用中约97%用于生产精对苯二甲酸(PTA)，其

余用于医药、溶剂、涂料等领域。近年来，随着我国聚酯产业的飞速发展，对二

甲苯供不应求，利润率居高不下，引发项目建设热潮。未来几年，对二甲苯产能

将集中释放，供需格局将发生巨大变化。本文就对分离技术进行简要介绍并对市

场进行分析，为企业应对未来市场变化提供参考。

1对二甲苯生产工艺技术

现在全球美国环球油品公司（ＵＯＰ）和法国Ａｘｅｎｓ公司拥有整套且比

较成熟的对二甲苯生产工艺技术，２０１１年我国拥有了自主知识产权的对二甲

苯整套生产技术。其中ＵＯＰ是世界领先的芳烃生产工艺技术供应商，截至２０

１４年，ＵＯＰ已经为１００多套联合成套装置和７００多套单独芳烃生产工艺

装置发布了许可。本文主要以混合二甲苯为原料，装置采用无歧化流程，即由二

甲苯精馏、异构化、产品分离三个单元组成。其中二甲苯精馏是通过精馏除去混

合二甲苯原料中除二甲苯之外的其它组分；异构化是将精馏后二甲苯中的１，２

－二甲苯（邻二甲苯）、１，３－二甲苯（间二甲苯）和乙苯转化为１，４－二

甲苯（对二甲苯），最大限度地生产需要的ＰＴＡ原料；ＰＴＡ原料分离是将异

构化产物中的１，４－二甲苯与反应后还存在的１，２－二甲苯和１，３－二甲

苯等进一步分离，从而得到纯度符合要求的１，４－二甲苯。工艺全部采用美国

ＵＯＰ（环球油品公司）的成套专利技术。其中，吸附分离采用ＰａｒｅｘＴＭ

工艺技术和ＡＤＳ－３７吸附剂，该工艺利用吸附分离原理选择分离生产高纯度

的１，４－二甲苯，利用模拟移动床原理实现固液相连续逆向分离；异构化工艺

采用ＩｓｏｍａｒＴＭ工艺技术和乙苯异构型催化剂Ｉ－４００，可充分利用Ｃ

８芳烃资源，最大限度地生产１，４－二甲苯。

2二甲苯异构化技术

2.1甲苯一甲醇烷基化工艺

以甲苯和甲醇为原料,在一定的反应条件和催化剂存在的条件下,就会发生烷基化反应,从而得到对二甲苯以及其他附加产品,这个过程就是甲苯一甲醇烷基化工艺。甲苯一甲醇烷基化工艺以分子筛为催化剂,采用氢气或氮气或水蒸气为反应载气,对二甲苯选择性可达到百分之九十以上。甲苯一甲醇烷基化工艺作为一种新型

的生产工艺,与传统生产工艺相比具有诸多优点。首先,极大地降低了原料的消耗,

且原料来源广泛,资源丰富,成本较低,容易获得。其次,副产品通常为混合二甲苯,有

很大一部分仍可以通过异构化工艺得到对二甲苯。同时,甲苯一甲醇烷基化工艺与

传统生产工艺相比生产流程更加简单,能耗也更低。这种新型的生产工艺也有一些

不足点。首先,对操作条件的要求非常苛刻,由于反应温度过高,很容易导致催化剂

的损耗。其次,对反应设备的要求也很高,在高温状态下,甲醇具有极高的腐蚀性,因

此整个工艺的主要设备需要很高的耐腐性,提高了设备成本。另外,对于催化剂的

研究还不是很成熟,仍需进一步研究开发。

2.2甲醇制芳烃技术

甲醇制芳烃技术是以煤/天然气基甲醇为原料生产芳烃的新技术。该技术路线

经历了两个主要反应过程，即甲醇到烯烃和烯烃的芳构化，在分子筛B/L酸性位

点上甲醇依次转变为二甲醚，短链烯烃，长链烯烃。再经过烯烃环化，氢转移或

脱氢等一系列反应后，最终生成芳烃。MTA路线是很具有潜力的煤化工路线，既

可以解决国内PX短缺问题，也可以为过剩的甲醇产能找到新的利用出路，该技

术正逐步走向工业化，但仍存在催化剂的稳定性差和芳烃收率低等问题。MTA反

应机理的继续深入研究，催化剂的改性和反应条件的优化，这三者的相互促进，

相辅相成是实现技术成熟的有效途径。自20世纪70年代Mobil公司采用ZSM-5

分子筛催化剂研究甲醇转化制烃类反应以来，甲醇制芳烃技术得到了快速发展。2011年，清华大学与中国华电合作开发了流化床甲醇制芳烃（FMTA）技术。该

技术采用流化床反应器，在陕西省榆林市建成了年处理量为3万吨的甲醇制芳烃

工业性试验装置。根据试验结果计算，甲醇到芳烃的收率为74.47%，折3.07吨

甲醇生产1吨芳烃。2017年10月，某小店中试基地完成了百吨级甲醇制芳烃（MTA）中试试验，采用两段式连续流动固定床反应工艺，液相烃收率31%，其

中芳烃含量83%，催化剂单程寿命30～35天。然而，甲醇制芳烃技术存在原料

和产品的碳氢平衡问题，甲醇（CH3OH）分子脱去一分子水后的氢/碳比为2，而

芳烃的氢/碳比小于2，意味着生成芳烃就必须副产相应的饱和烷烃（氢/碳比大

于2），使得甲醇直接制芳烃的产率难以提高，必须将副产的烷烃脱氢后进一步

芳构化才能提高甲醇制芳烃的总体收率。

2.3吸附分离

吸附分离工艺采用特定的分子筛吸附剂选择吸附对二甲苯，再采用专有的解

吸剂将被吸附的对二甲苯脱附，然后经精馏分离生产高纯度对二甲苯产品，其中

模拟移动床技术的开发使固液相的逆向分离实现了连续稳定操作，使吸附分离工

艺成为目前国内外应用最多的工艺。吸附分离工艺的代表技术为美国UOP公司的PAＲEX技术和法国AXENS公司的ELUXYL技术。目前，UOP公司最新技术为2015年开发的新一代轻解吸剂技术LDParex，应用代表业绩为浙江石化200万t/a芳烃装置。AXENS公司最新技术是在原Eluxyl基础上，将双塔24床层优化成单塔15

床层，投资、能耗进一步降低，应用代表业绩为大连恒力石化225万t/a芳烃装置。两种典型工艺的主要区别:PAＲEX工艺通过旋转阀系统控制吸附室床层的切换;ELUXYL工艺是通过控制144个电磁阀开关来实现床层线的切换。

结语

我国煤炭相对丰富而油气短缺的资源禀赋决定了必须发展煤经甲醇（和甲苯

或苯）高选择性制PX技术，以保障我国聚酯产业链的战略安全。同时，在成熟

的芳烃联合装置中耦合甲醇甲苯选择性烷基化制PX技术，以最大程度地增产PX。这也是通过技术创新打破行业壁垒，既利用好煤炭，又促进石油化工发展，从而

实现煤化工和石油化工协调发展新理念的具体案例。不仅是国家能源战略技术储