国内外苯和甲苯生产技术发展概况

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1、苯和甲苯都是重要的有机化工原料。以苯为原料可合成 250 种以上的有机化学品，但主要衍生物为乙苯、异丙苯、环己烷和硝基苯。2022 年全球苯消费总量为 4100 万 t，其中上述4 种衍生物分别占 53%，18%，13%和 7%， 占总消费构成的 91%。甲苯可用于汽油掺和组份、溶剂及通过歧化和烷基转移制苯和二甲苯，并可合成多种有机化学品。据统计，2022 年全球苯总生产力量为 4464.94 万 t，其中北美 962.1 万 t，占21.5%，南美118.2 万 t，占2.6%，西欧932.8 万 t，占20.9%，东欧 544.3 万 t，占 12.2%，中东/非洲 262.2 万 t，占

2、 5.9%，亚太地区 1645.3 万 t，占36.9%。2022 年全球苯消费量为 3700 万 t，估量2022 年增至 4610 万 t，年均增长率 3.7%。相应生产力量，2022 年 4320 万 t，2022 年到达 5010 万 t，增加690 万 t，年均增长率2.5%。2022 年全球甲苯消费量 1660 万 t， 估量 2022 年增至 1910 万 t，增加260 万 t，年均增长率2.4%。相应的生产力量，2022 年 2470 万 t，2022 年到达 2680 万 t，增加约 200 万 t，年均增长率 1.3%。1 生产技术及进展苯的生产方法有多种，其中来自催化重

3、整和裂解汽油的苯各占世界苯总产量的 38%，甲苯歧化占 13%，甲苯加氢脱烷基化占 6%，另外还有 5%来自焦化工艺。甲苯的主要来源是催化重整和裂解汽油，其中催化重整占世界甲苯产量的 71%，甲苯在催化重整产物中的含量大约为 9.5%-27%。大局部重整产物中的甲苯并不抽提，而是留在调和汽油中。裂解汽油中的甲苯占世界甲苯供给量的 24%。当裂解石脑油和柴油时，通常每 100t 乙烯可产生 10-15t 甲苯。煤焦油和焦炉轻油生产的甲苯约占世界甲苯供给量的 1%。由于芳烃和非芳烃可能因沸点相近形成共沸液，因而有必要利用抽提技术回收 BTX(苯、甲苯、二甲苯)产品。已工业化的芳烃抽提工艺有 Sal

4、fo-lane 工艺、Tetra 工艺等，所用溶剂有环丁砜、甘醇、N-甲基吡咯烷酮等。目前应用最广泛的是以环丁砜为溶剂的 Salfolane 工艺。UOP 称其最的Salfolane 工艺承受萃取蒸馏和液液抽提相结合的工艺，可承受更广泛的物料，可同时回收C6-C9 芳烃。UOP 最近还开发了 Carom 芳烃抽提工艺，承受的溶剂是在四乙二醇醚中参加一种称为 Carom 的溶剂，承受此工艺改造现有Salfolane 和 Tetra 工艺可使生产力量分别提高 40%和 50%，且能耗有较大下降。GTC 公司也开发了一种承受高选择性和高处理力量复合溶剂的芳烃抽提工艺，可应用于全馏分重整油的芳烃回收，

5、而不需要预分别。韩国LG-Caltex 石油公司已承受该工艺建成了世界最大单系列芳烃抽提装置，以重整油为原料每年可生产苯 232 万 t，甲苯 554 万 t，苯和甲苯回收率均在99.9%以上，纯度均在 99.99%以上。德国Uhde 公司开发的专用Morphylane 抽提蒸馏工艺是长期来回收芳烃的一种有效而经济的方法，其产品纯度为 99.999%，收率超过 99.9%。一般工艺承受两只塔：一只萃取蒸馏塔解吸非芳烃并将芳烃吸取到溶剂中，一只汽提塔用于分别溶剂和芳烃，来自汽提塔底用过的溶剂循环到抽提蒸馏塔。1972 年以来，世界范围已设计和建筑了 50 多套两塔抽提蒸馏装置，为了进一步降低操作

6、和投资费用，近年来 Uhde 开发了一塔抽提蒸馏技术。该一塔工艺将抽提蒸馏塔和汽提塔合并成一只塔，承受外部的再沸器加热塔底物 流，还将两台冷凝器合并成一台冷凝器，一内置的竖式壁将塔体分成几个室， 整只塔包括 5 个互连的蒸馏工序，即从非芳烃中移除痕量溶剂的溶剂回收、精馏、汽提、从芳烃中移除痕量溶剂的侧线精馏以及溶剂抽提。这类内部连接的塔的热力学优势在于可节约 20%能耗，即生产 1t 芳烃可节约约 48MWh 或 100kg 蒸汽。由于塔构造的紧凑型，削减了很多泵、回流液储器以及其他设备，使投资费用节约了 20%-25%。改进的UhdeMorphylane 工艺于 2022 年 10 月在德国

7、Gelsenkirchen 地区ARAL 芳烃股份投运的甲苯回收装置上首次实现工业应用。该装置以全流程加氢的焦炉轻油(COLO)为原料生产纯甲苯，其生产力量为 3 万 t/a，承受 N- 甲酰基吗啉(NFM)作溶剂，产品纯度超过99.99%。该蒸馏塔易于操作，甚至适用于不同的进料条件和产品规格要求。脱烷基制苯工艺有催化脱烷基和热脱烷基 2 种。催化脱烷基典型的操作条件是 575-650，压力为2.5-6.0MPa。热脱烷基温度可高达760。两者的根本工艺流程是相像的。用富氢气体循环把握放热反响段的温度。液体产品通过除去轻组分稳定化，再用白土处理，最终精馏得到苯产品。甲苯和重组分循环回装置。美国

8、 Arco 公司和烃争辩公司开发了 HAD 热脱烷基工艺，在低浓度下操作可得到较高的苯收率。美国 Gulf 公司开发的 THD 工艺与之相像。这些工艺适宜转化来自 BTX 分别的主要含有甲苯等芳烃的工艺物料。三菱化学的MHC 工艺是一种能处理大量非芳烃组分的热脱烷基工艺，可以使用纯度较低的氢，降低对补充氢的要求。Houdry 开发的以甲苯为原料的“Detol”工艺、以加氢裂解汽油为原料的“Pyrotol”工艺、以焦化粗苯为原料的“Litol”工艺这些都是催化脱烷基工艺。其中 Houdry 的 Pyrotol 工艺根本目的是裂解汽油中的芳烃脱烷基。Pyrotol 工艺流程与 Litol 工艺格外

9、相像，要求原料预处理脱除戊烷，至少除去局部 C9+馏分。切割的原料被蒸发，并通过预处理反响器，使二烯烃、环二烯烃和苯乙烯选择加氢。在 Pyrotol 反响器中，芳烃被脱烷基生成苯。其他反响包括非芳烃裂解成轻质烃(主要是 C1-C3)和脱硫。未反响的甲苯和重质芳烃循环返回反响段。甲苯可以歧化生成苯和二甲苯。一些工艺也可以接收 C9 原料，通过烷基转移生成二甲苯。甲苯的单程转化率一般为 42%-48%。歧化的优势相对于脱烷基反响，液体产品的转化率高、氢耗量低，它也供给了从裂解汽油生产二甲苯的方法，裂解汽油的 C8 馏分较少，而且含较高比例的乙苯。在我国目前运行的 13 套甲苯歧化与烷基转移生产装置

10、中有 10 套承受 Tatoray 工艺。近年来，UOP 对 Tatoray 工艺的改进主要是向着增加重芳烃处理量的方向进展。其最推出的 TA-20 型催化剂，已于 2022 年在印尼投入工业应用。该催化剂具有金属加氢裂解功能，提高了芳烃处理力量。据称在质量空速2.35h-1、氢烃摩尔比为 4 的操作条件下，能加工甲苯 30%的混合进料，且进料中允许 C10+A 含量。与其原来的 TA-5 催化剂相比，TA-20 催化剂的长周期稳定性也得到了改善。为了大大提高产物混合二甲苯中对二甲苯的浓度，从而大幅度降低分别能耗，Mobil 最早开发了甲苯择形歧化工艺，其第一代 MSTDP 工艺于 1988

11、年实现工业化。该工艺承受高选择性的 ZSM-5 沸石催化剂，在甲苯转化率为25%-30%时，PX 选择性可达 80%-90%。Mobil 公司的一代 PxMax 工艺于 1997年实现工业化，该工艺承受硅胶改性的 HZSM-5 沸石催化剂(MTPX)，在甲苯转化率为 20%-30%时，PX 选择性可达 90%以上。Mobil 称，与 MSTDP 工艺相比，PxMax 工艺有较大改进，主要表达在操作温度降低，操作过程简化，易于实现对现有装置的改造，对于建装置也可降低投资。UOP 推出的甲苯择形歧化工艺 PX-Plus 于 2022 年实现工业化。其典型工艺参数有：甲苯转化率 30%，PX 选择性

12、 90%，产物苯与 PX 的摩尔比为 1.37， PX 收率约为 41%，苯收率约为 46%。UOP 公司开发了一些增产苯的方案，其中基于石脑油重整和对二甲苯生产的增产苯的方案有 5 种：1)调整重整装置进料石脑油的馏分。通常芳烃馏分的IBP 为 75，EP 为 150。为了最大化生产苯，通常 IBP 把握为 75-80，而 UOP 实行的措施是将 IBP 从 94降至 80，将 EP 从 157降至 144。由于进料变轻，其结果是削减了连续催化重整(CCR)装置中结焦物的形成， 提高了苯的产量，苯的产能提高了 21%，增至 22.1 万 t/a。2)更换催化剂。通常CCR 催化剂再生器可处理

13、的结焦量有限。UOP 公司声称其开发的R-264 型催化剂比其他类型催化剂结焦性低。用 R-264 型催化剂取代 R-134 型催化剂，可以使苯产能增加 28%，到达 23.3 万 t/a，而这两种催化剂的费用根本一样，在催化剂更换过程中也无需停运重整装置。3)更换异构化催化剂。将I-400 型催化剂改为I-300 型催化剂，可以使苯的产能提高 23%，使其从 18.2万 t/a 提高至 22.3 万 t/a。4)第四方案是前 3 种方案组合使用。重整催化 剂选用 R-264，异构化催化剂选用I-300，同时降低IBP 和 EP。其结果是可以使苯的产能提高 51%，从原有的 18.2 万 t/

14、a 提高至 27.5 万 t/a。5)将闲置设备改造成 Tatoray 工艺甲苯歧扮装置。其实例包括：半再生石脑油重整装置、加氢脱烷基化反响装置和煤油加氢处理装置等。承受该方案的芳烃装置包括 1 套 6.5 万桶/d(279.5 万 t/a)CCH 装置、一套环丁砜装置和混合多馏分分别装置。产品主要是 75 万 t/a 二甲苯，43.3 万 t/a 甲苯以及 6.2 万t/a 苯。由于将闲置的设备改造为 Tatoray 工艺，可以将全部生成的甲苯都转变成二甲苯和苯，大大地提高了苯的产能，苯产能可提高 273%，从 6.2 万 t/a 提高至 23.1 万 t/a，而二甲苯产能增加 18.2 万

15、 t/a，增至 93.2 万t/a。2 我国苯和甲苯生产现状与进展前景我国苯和甲苯主要来自催化重整油、裂解汽油和焦化轻油。随着石油化工的进展，石油苯和甲苯已成为主要来源，而且苯和甲苯重要来源现代化的芳烃联合装置。在芳烃抽提技术方面，石油科学争辩院成功开发了具有自主学问产权的芳烃抽提蒸馏技术(SED)，并已分别应用于大连分公司 15 万 t/a 工业装置和赛科公司 55 万 t/a 工业装置。SED 技术承受环丁砜和助溶剂 COS，显著增加了芳烃的溶解力量，提高了苯的收率。赛科装置的标定结果说明，在苯和甲苯的纯度不低于 99.96%和 99.91%的状况下， 回收率分别大于 99.3%和 98.

16、7%，到达了世界先进水平。在加氢脱烷基技术方面，燕山石化和宝钢集团分别引进的 10 万 t/a“Pyrotol”工艺装置和 5 万 t/a“Litol”工艺装置早在投入运行，并且技术又得到进一步的改进。我国大约有 50 多套苯生产装置，总生产力量超过 250 万 t/a。石油石 化来源(即重整、裂解汽油、甲苯脱烷基和甲苯歧化)大体占总产能 90%以上， 煤焦油来源大约占 10%。2022 年，我国主要企业纯苯产量为306.1 万 t，比2022 年增长 20.1%。其中纯苯产量为 190.73 万 t，比上年增长33.46%，约占全国总产量的 62.3%。产量为 70.79 万 t，比上年下降

17、 0.67%，约占全国总产量的 23.1%。近几年来，中国纯苯消费增速较快， 2022 年表观消费量突破 200 万 t，达 209.8 万 t，2022 年增长到创记录的330.0 万 t，比 2022 年增长 147.5 万 t。我国化学工业是纯苯的主要消费领域，约占总消费量的 71%，轻工业约占 2%，医药工业约占 0.5%，其他方面约占 26.5%。表 1 近几年我国纯苯供需状况tt万 t2022200.0184.07.59.0182.52022225.0204.66.23.9206.92022230.0214.64.29.0209.82022235.0224.61.010.9214.

18、72022252.0255.65.31.4259.52022320.0306.125.51.6330.0年份产能/万t产量/万t进口量/万出口量/万表观消费量/依据大型石油、石化企业的建和扩建打算，到 2022 年我国苯的生产力量将到达 400 万 t/a，估量 2022 年将到达 620 万 t/a。由于经济进展的需要，纯苯下游产品生产装置不断扩建和建，中国市场对纯苯的需求量将会增长。通过对苯的主要下游产品苯乙烯、环己烷、苯酚、氯苯、硝基苯、顺酐等生产力量和需求的推测，到 2022 年我国苯需求量将到达 413 万 t，2022 年将到达 517 万 t。目前我国甲苯的自给率缺乏 50%，2

19、022 年产量估量为 90 万 t，2022 年和 2022 年进口量分别达 80.6 万 t 和 81.75 万 t，估量 2022 年和 2022 年甲苯需求量将分别达 176 万 t 和 224 万 t。2022-2022 年期间我国增甲苯产能如下：中原乙烯 1.0 万 t/a，齐鲁石化 5.0 万 t/a，扬巴石化 12.0 万 t/a， 大庆石化 3.5 万 t/a，茂名石化9.0 万 t/a，上海赛科16.0 万 t/a，中石油-Shell14.0 万 t/a，兰州石化 6.0 万 t/a。我国用于苯和二甲苯生产的甲苯约占其总量的 65%，甲苯还可用来生产甲苯二异氰酸酯(TDI)、苯甲酸等化工产品，其他用途包括用于油墨、粘合剂、杀虫剂、外表活性剂、燃料和制药的溶剂。估量将来几年我国 TDI 产能增长最快，目前 TDI 的生产力量为 10 万 t/a，随着上海 16 万 t/a 建 TDI 装置今年投产以及锦化、沧州大化、蓝星清洗(太原化工厂)、甘肃聚银等公司 TDI 装置的建和扩建，估量 2022 年 TDI 产能将到达 40 万-43 万 t/a， 甲苯需求也会随之增高。