基本性質(zhì)及用途

對(duì)二甲苯（英文名稱p-xylene，縮寫為PX）是一種低毒化合物，化學(xué)式為C8H10，分子量106，是鄰二甲苯和間二甲苯的同分異構(gòu)體，常溫下是具有芳香味的無色透明液體，不溶于水，可混溶于乙醇、乙醚、氯仿等多數(shù)有機(jī)溶劑。

資料來源：公共資料，大地期貨研究院整理

PX是聚酯產(chǎn)業(yè)鏈重要原料，主要用它可生產(chǎn)精對(duì)苯二甲酸（PTA），PTA再和乙二醇反應(yīng)生成聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET），即聚酯，進(jìn)一步加工紡絲生產(chǎn)滌綸纖維和輪胎工業(yè)用聚酯簾布，PET樹脂還可制成聚酯瓶、聚酯膜、塑料合金及其它工業(yè)元件等，除此之外，PX還用來做溶劑及生產(chǎn)醫(yī)藥、香料。

資料來源：公共資料，大地期貨研究院整理

生產(chǎn)路線、裝置和技術(shù)

對(duì)二甲苯（PX）是芳烴的一種，而芳烴特別是輕質(zhì)芳烴（苯、甲苯、二甲苯）是重要的基礎(chǔ)有機(jī)化工材料，也是生產(chǎn)高辛烷值汽油的重要調(diào)和組分，產(chǎn)量和規(guī)模僅次于乙烯和丙稀。

按照生產(chǎn)原料，芳烴的生產(chǎn)路線可分為石油生產(chǎn)路線和煤制路線。煤制路線整體占比較小，僅有少量芳烴（苯和甲苯）來自煤焦化副產(chǎn)物，即焦化苯。石油路線在芳烴生產(chǎn)中占比最大，其中對(duì)二甲苯（PX）完全來自于石油路線。石油制芳烴的技術(shù)主要分三個(gè)方面：石腦油重整、裂解汽油加氫和輕烴芳構(gòu)化。石腦油重整生產(chǎn)的芳烴量占石油制芳烴總量的80%、裂解汽油加氫生產(chǎn)的芳烴量占石油制芳烴總量的16%，剩余的4%將由輕烴芳構(gòu)化技術(shù)生產(chǎn)。

資料來源：公共資料，大地期貨研究院

石腦油催化重整和蒸汽裂解兩種加工過程分別得到重整生成油，副產(chǎn)得到裂解加氫汽油，再經(jīng)過一系列芳烴分離和芳烴間轉(zhuǎn)化過程，即得到各種用作石化原料的芳烴產(chǎn)品，通常將這類裝置稱為芳烴聯(lián)合裝置。芳烴聯(lián)合裝置生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要包括：催化重整、裂解汽油加氫、輕烴芳構(gòu)化、甲苯/苯歧化與烷基轉(zhuǎn)移、二甲苯異構(gòu)化，最后一步對(duì)以上得到的混二甲苯進(jìn)行吸附分離得到PX，典型的芳烴聯(lián)合裝置生產(chǎn)流程如下圖：

資料來源：《芳烴生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議》，大地期貨研究院整理

下面我們?cè)敿?xì)介紹一下對(duì)二甲苯（PX）生產(chǎn)相關(guān)環(huán)節(jié)：

1. 催化重整石腦油經(jīng)催化重整生成富含芳烴的重整油，同時(shí)副產(chǎn)氫及液化石油氣。催化重整按催化劑再生方式分為半再生的固定床催化重整和連續(xù)再生的移動(dòng)床連續(xù)重整。隨著煉油規(guī)模的大型化，2000年以后我國基本上不再建設(shè)半再生重整裝置。由于重整反應(yīng)產(chǎn)物中存在著相當(dāng)量的沸點(diǎn)相近的非芳烴、苯、甲苯和二甲苯產(chǎn)品，必須采用溶劑抽提工藝將苯、甲苯、二甲苯等芳烴與非芳烴分離，苯、甲苯和二甲苯等混合芳烴再通過精餾分離高純度的苯、甲苯和二甲苯產(chǎn)品。

數(shù)據(jù)來源：公共資料，大地期貨研究院

2. 裂解汽油加氫裂解汽油含有C6～C9 芳烴，因而它是石油芳烴的重要來源之一。以石腦油為裂解原料生產(chǎn)乙烯時(shí)能得到大約20%（質(zhì)、下同）的裂解汽油，其中芳烴含量為40～80%。裂解汽油加氫裝置是乙烯裝置的一個(gè)配套裝置，該裝置的主要任務(wù)是將乙烯裝置的副產(chǎn)品“裂解汽油”進(jìn)行再處理。裂解汽油中含有工業(yè)中重要的化工原料芳烴（苯、甲苯、二甲苯），同時(shí)也含有大量的不飽和烴(雙烯烴、單烯烴)和其它含S, O,N等的烴類化合物。提取三苯（苯、甲苯、二甲苯）前必須對(duì)裂解汽油進(jìn)行加工處理，將其中的不飽和烯烴進(jìn)行加氫飽和，并將含有其它元素的烴類化合物進(jìn)行加氫裂解凈化處理。但是裂解汽油中還含有C5及C9等烴類，所以在加氫前，先將裂解汽油中的C5及C9餾分分離，然后對(duì)裂解汽油的中心餾分C6-C8進(jìn)行加氫處理。

裂解汽油加氫制芳烴工藝流程

數(shù)據(jù)來源：公共資料，大地期貨研究院

3. 輕烴芳構(gòu)化輕烴芳構(gòu)化技術(shù)是近十年來發(fā)展起來的一種新的石油化工工藝技術(shù)，以C2至C7輕烴為原料，通過疊合、芳構(gòu)化等反應(yīng)生產(chǎn)苯、甲苯及二甲苯等芳烴或高辛烷值汽油組分的過程。對(duì)于輕烴芳構(gòu)化技術(shù)而言，不存在原料限制問題，從乙烯到汽油餾分的輕烴均可作為芳構(gòu)化的原料，其中液化石油氣（C3和C4）是輕烴芳構(gòu)化的主要原料。生產(chǎn)芳烴裝置根據(jù)原料和工藝條件的不同，所需要的操作單元也不盡相同，以最簡單的催化裂化C4餾分生產(chǎn)芳烴為例，該裝置包含反應(yīng)再生、產(chǎn)物分離和芳烴精餾部分。

輕烴芳構(gòu)化流程

數(shù)據(jù)來源：公共資料，大地期貨研究院

不同原料在生產(chǎn)芳烴的反應(yīng)過程也存在差別，下面我們以丙烷和丁烷為例說明輕烴芳構(gòu)化的化學(xué)反應(yīng)過程。丙烷在催化劑上進(jìn)行芳構(gòu)化反應(yīng)時(shí)，650℃時(shí)的芳烴產(chǎn)率最高，超過該溫度時(shí)芳烴產(chǎn)率下降。在催化劑的幫助下上，丙烷的轉(zhuǎn)化率為56%～95%，氣體產(chǎn)物主要為甲烷和乙烷，液體產(chǎn)品產(chǎn)率較低，一般為17%～37%，液體產(chǎn)物中苯、甲苯和二甲苯占絕大多數(shù)。

丙烷為原料制芳烴反應(yīng)過程

數(shù)據(jù)來源：公共資料，大地期貨研究院

丁烷為原料制芳烴反應(yīng)過程

數(shù)據(jù)來源：公共資料，大地期貨研究院

4. 甲苯/苯歧化與烷基轉(zhuǎn)移無論是催化重整還是裂解汽油加氫還是輕烴芳構(gòu)化得到的石油芳烴，即苯、甲苯、二甲苯、乙苯等，在品種與數(shù)量上與實(shí)際需求不一致，其中甲苯、間二甲苯和其他芳烴大約占50%，苯和對(duì)二甲苯需求與日俱增，造成了芳烴品種及數(shù)量供需矛盾，因此需要開發(fā)芳烴品種之間轉(zhuǎn)化的技術(shù)。甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移技術(shù)是利用芳烴聯(lián)合裝置生產(chǎn)的甲苯和C9/C10芳烴轉(zhuǎn)化為混合二甲苯和苯的有效途徑，旨在將芳烴品種與數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。芳烴聯(lián)合裝置中50%以上的混合二甲苯由該技術(shù)生產(chǎn)，是芳烴聯(lián)合裝置增產(chǎn)PX的主要手段。

甲苯/苯歧化與烷基轉(zhuǎn)移主反應(yīng)過程如下圖：

1. 歧化反應(yīng)過程

2. 烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)過程

數(shù)據(jù)來源：公共資料，大地期貨研究院

5. 二甲苯異構(gòu)化

二甲苯異構(gòu)化也是芳烴聯(lián)合裝置中增產(chǎn)PX的主要方法之一。受熱力學(xué)平衡的限制，從催化重整油以及裂解汽油中獲得的混合二甲苯中，PX的含量僅有25%左右，為最大限度地生產(chǎn)PX，需要將其他的C8芳烴經(jīng)過異構(gòu)化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成PX。由于C8芳烴中的乙苯和二甲苯難以分離，在二甲苯異構(gòu)化單元的原料中帶有一部分乙苯，需要對(duì)其進(jìn)行處理。最常用的方式是將乙苯異構(gòu)轉(zhuǎn)化為二甲苯，或者脫烷基轉(zhuǎn)化為苯。因此，二甲苯異構(gòu)化工藝主要包括乙苯轉(zhuǎn)化型和乙苯脫烷基型兩種技術(shù)路線，二者的工藝流程基本相同，均使用臨氫固定床反應(yīng)器，區(qū)別在于催化劑及其布置方式和乙苯的處理方式不同。

主反應(yīng)過程如下圖：

（1）混合二甲苯異構(gòu)化反應(yīng)過程

（2）乙苯異構(gòu)化反應(yīng)過程

數(shù)據(jù)來源：公共資料，大地期貨研究院

6. 二甲苯吸附分離

芳烴裝置在正常市場(chǎng)環(huán)境下，產(chǎn)出的對(duì)二甲苯越多，效益值會(huì)越好，但如何從C8芳烴中分離出對(duì)二甲苯，需要一種成熟的工藝，為生產(chǎn)數(shù)量更多的、純度更好的對(duì)二甲苯（PX）提供支持。當(dāng)前芳烴裝置中較多使用吸附分離法，利用C8芳烴與吸附劑逆向接觸，吸附劑對(duì)對(duì)二甲苯優(yōu)先吸附的特性，反復(fù)多次進(jìn)行物質(zhì)傳遞，使對(duì)二甲苯（PX）在吸附劑上濃度增加，并利用解吸劑將對(duì)二甲苯（PX）從吸附劑上解吸下來，并將貧液C8送入異構(gòu)化進(jìn)行增產(chǎn)對(duì)二甲苯（PX）。

吸附分離法生產(chǎn)PX工藝流程圖

數(shù)據(jù)來源：公共資料，大地期貨研究院

對(duì)二甲苯（PX）生產(chǎn)過程總結(jié)

1.芳烴尤其是輕質(zhì)芳烴（苯、甲苯、二甲苯）是一種重要的化學(xué)原料，在化工行業(yè)中的地位僅次于乙烯和丙烯。

2.石油制和煤制是生產(chǎn)芳烴的兩種路線，其中石油制芳烴產(chǎn)量占比遠(yuǎn)高于煤制。輕質(zhì)芳烴（C6-C8）中，苯和甲苯83%來自石油、17%來自煤焦工業(yè)生產(chǎn)出來的焦化苯，而二甲苯基本來自于石油制。

3.石油制芳烴路線，生產(chǎn)芳烴的技術(shù)主要有三種，催化重整和裂解汽油加氫占主流地位，兩者芳烴產(chǎn)量占比達(dá)到96%，同時(shí)催化重整和裂解汽油加氫也是芳烴聯(lián)合生產(chǎn)裝置的重要組成部分，輕烴芳構(gòu)化占比只有4%。

4.在石油制混合芳烴中，苯、甲苯、乙苯、二甲苯（間二甲苯、鄰二甲苯和對(duì)二甲苯（PX））各個(gè)品種的占比與社會(huì)生產(chǎn)生活中的需求占比并不匹配，苯和對(duì)二甲苯需求與日俱增，但產(chǎn)量占比相對(duì)較小。甲苯/苯歧化和選擇性歧化與烷基轉(zhuǎn)移可以有效降低甲苯和其他芳烴的含量，增加苯和二甲苯的含量。

5.在二甲苯中，由于熱力學(xué)平衡的限制，對(duì)二甲苯（PX）的占比相對(duì)較低占比僅有15%-25%，間二甲苯占比45%-70%，鄰二甲苯占比10%-15%。二甲苯異構(gòu)化解決了對(duì)二甲苯占比較低的問題。

6.最后一步，根據(jù)對(duì)二甲苯（PX）與其他組分和吸附劑之間結(jié)合能力的強(qiáng)弱差異，將對(duì)二甲苯（PX）從混二甲苯中進(jìn)一步提純最終得到對(duì)二甲苯（PX）。