Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, этилбензол) представляют собой важнейший вид сырья для промышленности тяжелого органического синтеза, а также используются как полупродукты органического синтеза, относится к базовым химикатам, и служат сырьем в производстве пластмасс, синтетических волокон, моющих средств и других товаров технического и потребительского назначения [1].
Комплекс по производству ароматических соединений (углеводородов) - это совокупность технологических установок, которые используются для преобразования нефтяных бензиновых фракций и пиробензина в основные промежуточные продукты нефтехимии: бензол, толуол и ксилол (БТК). Бензол - это универсальный нефтехимический строительный блок, применяемый для получения более 250 различных продуктов. Наиболее важными производными бензола являются этилбензол, кумол и циклогексан, которые представлены на рисунке 1. [2].
Ксилолы, известные также под названием суммарные ксилолы, содержат четыре различных ароматических изомера Cs: пара-, орто-, метаксилол и этилбензол. Небольшие количества суммарных ксилолов применяются в качестве растворителей, но большая их часть подвергается в комплексе дальнейшей переработке для выделения одного или более отдельных изомеров [1].
Важнейшим ароматическим изомером Cs, является п-ксилол, используемый почти исключительно для производства полиэфирных волокон, смол и пленок. Продукты суммарных ксилолов показаны на рисунке 2.
В последние годы рост производства полиэфирных волокон как синтетических заменителей хлопка составил от 5 до 6% в год. Рост производства смол, в связи с появлением полиэтиленовых (полиэтилентерефталатных) контейнеров, составляет от 10 до 15% в год. Заметим, что важным побочным продуктом производства п-ксилола, в зависимости от применяемой технологии, может являться бензол. Небольшое количество толуола используется для получения растворителей и производных соединений, но его большая часть идет на производство бензола и ксилолов. Толуол становится всё более важным при получении ксилолов путем диспропорционирования и трансалкилирования ароматическими углеводородами Cg.
В настоящее время ежегодно выпускаются около 90 млн. т ВТК. Ожидается рост спроса на бензол почти на 4 % в год в связи с тем, что рынок конечных продуктов, таких как полистирол, поликарбонаты, фенольные смолы и нейлон, быстро развивается. Спрос на ксилолы зависит от роста спроса на параксилол, важнейшим по количеству изомером. Ожидается, что потребность в данном изомере будет расти на более 5 % в год. Параксилол почти исключительно используется для производства полиэфира на базе очищенной терефталевой кислоты. На рисунке 3 представлена блок-схема производства технической терефталевой кислоты.
136
На Атырауском НПЗ китайская компания "Sinopec Engineering" построила комплекс по производству ароматических углеводородов, в который вошла установка выделения параксилола, установка изомеризации ксилолов, установка трансалкилирования толуола, объекты общезаводского хозяйства [3].
Выход на проектную мощность КПА обеспечит соответствие качества автомобильного бензина требованиям Евростандарта за счет снижения содержания сернистых соединений, ароматических углеводородов и бензола; создание в Казахстане первого нефтехимического производства по выпуску бензола и параксилола; уменьшение вредного воздействия на окружающую среду за счет сокращения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (оксида углерода и азот) и применения современных технологий и технологического оборудования.
На практике наиболее широко используются бензол и его первые гомологи. Это определяется, прежде всего, их большей доступностью и хорошо отработанной технологией получения и переработки.
Широкое развитие производства высокооктановых бензинов каталитическим риформингом позволяет легко увеличивать масштабы производства бензола и его гомологов. Производные заданной структуры относительно просто получать из бензольных углеводородов.
Теоретически предлагается из параксилола, получаемого в условиях Атырауского НПЗ, наладить производство терефталевой кислоты. Терефталевая кислота (1,4-бензолдикарбоновая кислота) с общей формулой CeH4(COOH)2, кристаллическое вещество с температурой возгонки 300°С, малорастворимая в воде и органических жидкостях [4].
Терефталевая кислота предназначена для производства полиэфирного волокна-полиэтилентерефталата (ПЭТФ). ПЭТФ, известный под названиями лавсан (Россия), терилен (Англия), дакрон (США), получают по реакции
137
поликонденсации терефталевой кислоты или ее метилового эфира с этиленгликолем.
Промышленная переработка смеси нефти на АНПЗ осуществляется сложной многоступенчатой физической и химической переработке на отдельных или комбинированных технологических установках, предназначенных для получения широкого ассортимента нефтепродуктов^].
Фракцию 80-180°С направляют на комплекс по производству ароматических углеводородов, с получением бензола и параксилола. Основные продукты бензол является одним из основных химических веществ, используют для синтеза других продуктов: фенола, ацетона, анилина, ароматических азотсодержащих соединений, различных растворителей. Предлагаем нефтяной пара ксилол высшей очистки использовать для синтеза диметилтерефталата и терефталевой кислоты, применяемых для получения полиэфирных волокон, которые затем можно направить на производство пластиковых пленок, бутылок и термопластиков.
Ниже приведены материальные балансы существующего производства и установки, предлагаемой для внедрения.
Таблица 1 - Материальный баланс производства ароматических углеводородов
|
Наименование потоков |
% |
Часовая произв. кг/ч |
Суточная произв. т/сут |
Годовая произв. т/год |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Взято: Гидроочищенная тяжелая нафта с КУ ГБД |
67,8 |
83101,7 |
1994,4 |
678110 |
|
Гидроочищенная тяжелая нафта (поставка со стороны) |
32,2 |
39447,3 |
946,7 |
321890 |
|
Итого: |
100,0 |
122549 |
2941,1 |
1000000 |
|
Получено: Рафинат |
14,9 |
18259,8 |
438,2 |
149000 |
|
Бензол |
13,3 |
16299 |
391,2 |
133000 |
|
Параксилол |
49,6 |
60784,3 |
1458,8 |
496000 |
|
Тяжелая ароматика |
4,3 |
5269,6 |
126,5 |
43000 |
|
Водородосодержащий газ |
8,85 |
10845,6 |
260,3 |
88500 |
|
Сухой газ (топливный) |
5,98 |
7328,4 |
175,9 |
59800 |
|
Пропан-бутановая фракция |
2,57 |
3149,5 |
75,6 |
25700 |
|
Потери |
0,5 |
612,7 |
14,7 |
5000 |
|
Итого: |
100,0 |
122549 |
2941,1 |
1000000 |
Таблица 2 - Материальный баланс установки производства терефталевой кислоты
|
Наименование потоков |
% |
Часовая произв. кг/ч |
Суточная произв. т/сут |
Г одовая произв. т/год |
|
Взято: Параксилол |
9,3 |
60784,3 |
1458,8 |
496000 |
|
Уксусная кислота |
46,5 |
303922 |
7294 |
2479999,8 |
|
Воздух |
42 |
274510 |
6588,2 |
2240000 |
|
Обессоленная вода |
2,2 |
14379 |
345,1 |
117333 |
|
Итого: |
100 |
653595 |
15686,3 |
5333333 |
|
Получено: |
||||
|
ТФК техническая |
14,4 |
94117,6 |
2258,8 |
768000 |
|
Очищенный газ |
33,6 |
219608 |
5270,6 |
1792000 |
|
Регенерированная |
46,4 |
303268 |
7278,4 |
2474667 |
|
уксусная кислота |
3,1 |
20261,4 |
486,3 |
165333 |
|
Реакционная вода |
2,3 |
15032,7 |
360,8 |
122667 |
|
Сточные воды |
0,1 |
653,6 |
15,7 |
5333 |
|
Параксилол Отходы |
0,1 |
653,6 |
15,7 |
5333 |
|
Итого: |
100,0 |
653595 |
15686,3 |
5333333 |
Оценка технико-экономической целесообразности проектной установки показала, что при увеличении мощности производства, прибыль увеличивается на 687740000 тенге. Годовой экономический эффект составляет 13801518332160 тенге. При этом себестоимость товарной продукции уменьшается на 84695 тенге, а рентабельность возрастает на 122%. Срок окупаемости производства 1 год 2 месяца [5].
Из анализа полученных экономических показателей следует, что увеличение мощности производства технической терефталевой кислоты производится за счет увеличения количества подаваемого сырья - п- ксилола и позволяет расширить ассортимент получения нефтехимической продукции.
Список литературы:
- Сулимов А.Д. Производство ароматических углеводородов из нефтяного сырья. M., Химия, 1975 г.
- Гайле А.А., Сомов В.E., Варшавский О.М. «Ароматические углеводороды: Выделение, применение, рынок»: Справочник. - СПб.: Химиздат, 2000 г.
- Стратегия развития Атырауского НПЗ на 2010-2014 гг.
- Зык Н.В., Белоглазкина Е.К. «Ароматичность и ароматические углеводороды» M.: «КолосС», 2005 г.
- «Экономика производства ароматических углеводородов», А. Н. Давыдов, В. Л. Клименко, М. Л. Колесов и др. M.: ЦНИИТ Энефтехим, 1998 г.