對二甲苯(PX)是一種重要的有機化工原料，用它可生產(chǎn)精對苯二甲酸(PTA)或?qū)Ρ蕉姿岫柞?DMT)，PTA或DMT再和乙二醇反應生成聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，即聚酯，進一步加工紡絲生產(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在醫(yī)藥上也有用途。
對二甲苯是從混二甲苯中分離出來的，混二甲苯主要由對二甲苯、鄰二甲苯及間二甲苯組成?；於妆竭^去主要來自于煉焦工業(yè)。現(xiàn)在則主要來自石化工業(yè)，焦化二甲苯的產(chǎn)量很小，僅占總產(chǎn)量的2％以下，并且?guī)缀跞孔鳛榛旌隙妆街苯邮褂枚贿M行分離。目前美國來自石化的混二甲苯的產(chǎn)量已占總產(chǎn)量的99．9％。據(jù)統(tǒng)計，我國聚酯產(chǎn)能已由2000年的594.5萬t/a增加到2005年的2000萬t/a，幾乎翻了兩番。受聚酯行業(yè)的推動，國內(nèi)PTA生產(chǎn)能力也迅速擴張，2001年產(chǎn)量還不足220萬t，到2005年已達到約550萬t，年均增長幅度超過25％。盡管如此，國內(nèi)PTA仍然無法滿足旺盛的需求，2005年進口量接近650萬t，也使得2005年的表觀消費量接近1200萬t。PTA的巨大需求帶動了PTA產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從而從根本上造就了中國PX產(chǎn)業(yè)在未來5年內(nèi)的崛起。
在引進技術(shù)消化吸收基礎上，我國PX生產(chǎn)技術(shù)取得了長足的進步。其中，上海石油化工研究院開發(fā)的HAT系列甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移催化劑不僅在國內(nèi)多套引進裝置上使用，而且還將甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移成套技術(shù)出口到伊朗，用于87萬t/a甲苯歧化裝置建設。中國石化石油化工科學研究院開發(fā)的SKI系列二甲苯異構(gòu)化催化劑在反應器和壓縮機等主要設備不改動的情況下，裝置負荷提高了30％以上，并在國內(nèi)7套二甲苯異構(gòu)化裝置上使用。石油化工科學研究院開發(fā)的PX吸附劑RAX-2000在中國石化齊魯分公司引進裝置上的首次工業(yè)應用，改變了PX吸附劑長期依賴進口的局面。
據(jù)統(tǒng)計，2005年我國PX生產(chǎn)能力達到297萬t/a，2005年我國對二甲苯產(chǎn)量約230萬t，進口量達160.8萬t。
2006年國家發(fā)改委出臺了《PX“十一五”建設項目布局規(guī)劃》。這個《規(guī)劃》是我國“十一五”時期內(nèi)PX項目建設的指導性文件，也是核準審批有關(guān)項目的依據(jù)?！兑?guī)劃》提出的項目建設安排原則是：(1)符合產(chǎn)業(yè)政策要求，規(guī)模經(jīng)濟合理，技術(shù)先進適用；(2)優(yōu)先考慮依托老廠挖潛改造和擴建，提高競爭力；(3)鼓勵采用國內(nèi)開發(fā)的技術(shù)和國產(chǎn)設備建設；(4)原料主要來自煉廠和乙烯裝置，且副產(chǎn)較多；優(yōu)先安排與大型煉廠配套建設的項目，無大型煉廠做依托的項目暫不考慮；(5)產(chǎn)品主要用于PTA生產(chǎn)，PX裝置建設應盡量與PTA企業(yè)的分布相匹配；(6)鼓勵投資多元化，支持國有與民營企業(yè)合資合作。根據(jù)這一原則，“十一五”期間，安排天津石化、揚子石化、上海石化、烏魯木齊石化等4個改擴建項目，新增產(chǎn)能183萬t/a；安排金陵石化、茂名石化、福建煉化一體化項目、大化集團搬遷配套項目、中海油海南煉油項目、廈門騰龍芳烴等6個新增項目，新增產(chǎn)能415萬t/a。預計到2010年，全國PX產(chǎn)能將達到867萬t/a，新增產(chǎn)能598萬t/a，可滿足國內(nèi)需求量的85％以上，其中華東地區(qū)的產(chǎn)能432萬t/a，約占全國的50％?！兑?guī)劃》還列出了未列入"十一五"規(guī)劃但已上報的項目4個，產(chǎn)能合計245萬t/a。
2005全球PX產(chǎn)能達到2589萬噸，目前世界對二甲苯生產(chǎn)主要集中在亞洲、北美、南美和歐洲，生產(chǎn)能力位居前5位的依次為美國、韓國、日本、中國、印度和東南亞地區(qū)，美國的PX產(chǎn)能高達493萬噸，占全球PX產(chǎn)能的18％。亞洲占全球PX產(chǎn)能的67％。2006年全球PX現(xiàn)有生產(chǎn)能力約2759萬t/a，其中亞洲(包括中東地區(qū))1850萬t/a，占68.2％；北美550萬t/a，占20.2％；歐洲287萬t/a，占10.6％；南美27萬t/a，占1.0％。從需求情況看，亞洲市場的PX需求高達1700萬t，PX裝置生產(chǎn)負荷必須在90％以上才能滿足需求。2005年P(guān)X需求增長120萬t，產(chǎn)能僅僅增加70萬t/a。2006年，隨著翔鷺集團、中國石化揚子分公司、中國石油遼化公司等諸多PTA裝置的擴建，PX的需求進一步膨脹，可能增加150~200萬t，PX的供應緊張局勢很可能要等到伊朗和中國臺灣省臺化公司的兩套150萬t/aPX裝置完全投產(chǎn)才有望根本緩解。預計2006~2011年全球PX產(chǎn)能和需求量將以每年1.9％和2.6％的速率遞增，其中主要在亞洲，特別是中國。
由于需求的穩(wěn)定增長，全球PX的消費量主要集中在PTA領(lǐng)域，目前全球PX產(chǎn)量中80％~90％被用于生產(chǎn)PTA。最近DMT生產(chǎn)的發(fā)展遲緩，消費的PX將下降。隨著亞洲許多新投資的PTA裝置相繼投產(chǎn)，該地區(qū)的PX消費量將進一步增長，消費量占總產(chǎn)量的比重將進一步加大。北美地區(qū)的新建PX裝置主要集中在美國，用于生產(chǎn)PTA的PX將提高到82.1％。由于生產(chǎn)成本較低加之原料供應充足，中東的石化產(chǎn)業(yè)投資將穩(wěn)步增長。該區(qū)域?qū)⒔ㄔO更多的PTA和PX裝置，用于生產(chǎn)PTA的PX比例也將進一步增長。
從全球貿(mào)易角度看，北美(主要是美國)是PX的主要出口地，美國的PTA產(chǎn)量在400萬噸左右，PX消耗量在270萬噸，而美國的PX產(chǎn)能高達493萬噸，大量富余的PX出口至亞洲及墨西哥(2005年預計亞洲進口PX將達130余萬噸。相當部分是從美國進口)。
未來幾年全球?qū)⑿略鰧Χ妆疆a(chǎn)能96％新產(chǎn)能集中在亞洲，中國約占40％，其它48％分布在中東地區(qū)、日本、臺灣、印度及南亞次大陸。
由于PX需求量日益增長，直接從重整油和裂解汽油中抽提和分離PX已遠不能滿足需求。當前芳烴聯(lián)合裝置的一個目標是增加二甲苯的產(chǎn)率，同時減少苯的產(chǎn)率。受熱力學平衡的限制，通常在二甲苯混合物中間二甲苯(MP)含量較高，而工業(yè)上需求量較大的PX含量卻較低。所以工業(yè)上常常通過甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移工藝、C8芳烴異構(gòu)化工藝以及甲苯選擇性歧化工藝來增產(chǎn)PX。
甲苯歧化與烷基轉(zhuǎn)移工藝理論上不耗氫，設備和公用工程消耗也少。國外典型的工藝主要有：UOP與日本東麗開發(fā)的"TatorayTM"工藝；Mobil公司的"MTDP-3"工藝；Arco公司開發(fā)的"Xylene-Plus"工藝；UOP的"PX-Plus"工藝。除"Xylene-Plus"工藝采用Y-型分子篩D-8硅鋁小球作催化劑和移動床工藝外，其余工藝均采用固定床工藝和氫型絲光沸石或ZSM-5沸石催化劑。
中國石化上海石油化工研究院在該技術(shù)領(lǐng)域已進行了30多年的研究，研發(fā)的S-TDT工藝于1997年實現(xiàn)了工業(yè)化。與Tatoray工藝相比，S-TDT工藝允許原料中含C10重芳烴，使用具有國際領(lǐng)先水平的HAT系列催化劑，能耗和物耗低，從而使該工藝具有優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟指標。從HAT-095催化劑到HAT-097催化劑，催化劑的處理能力大幅度增加，而氫烴比卻越來越低，現(xiàn)有裝置在壓縮機不更換的條件下，僅更換催化劑就能實現(xiàn)擴能的目的。
傳統(tǒng)的甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移工藝制二甲苯是一個熱力學平衡產(chǎn)物。典型的組成為PX：MX：OX(鄰二甲苯)=24：54：22。ExxonMobil開發(fā)了兩代選擇性甲苯歧化工藝，即"MSTDP"工藝和"MTPX"工藝。前者以ZSM-5為催化劑，產(chǎn)物中PX含量可達82％~90％，于1988年實現(xiàn)工業(yè)化；后者采用硅改性HZSM-5為催化劑，1997年實現(xiàn)工業(yè)化，當甲苯轉(zhuǎn)化率為20％~30％時，PX選擇性可達90％以上。此外，UOP的"PX-Plus"工藝以改性沸石為催化劑，當甲苯轉(zhuǎn)化率為30％時，二甲苯中PX含量超過90％。ExxonMobil公司最近已經(jīng)停止了MSTDP工藝的專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓。該公司2001年開發(fā)了最大化生產(chǎn)PX的"Px"工藝，其PX濃度很高(大于90％)，如送至"CrystPX"工藝進一步提純達99.5％。據(jù)稱，該工藝無需高溫反應，操作過程也可簡化，韓國LG-Caltex公司已經(jīng)在其35萬t/a的PX生產(chǎn)裝置上采用該技術(shù)，并于2003年投入運行。另外，最近GTC公司獲得了營銷印度石化公司(IPCL)選擇性甲苯歧化工藝技術(shù)GS-STDP的專營權(quán)。
上海石油化工研究院開發(fā)的SD-01甲苯擇形歧化催化劑已于2005年在中國石化天津分公司實現(xiàn)工業(yè)化。該催化劑采用常規(guī)臨氫工藝和絕熱固定床反應器，具有高空速、低氫烴比、高PX選擇性等特點，反應條件為壓力1.2~4.5MPa，溫度420~470℃，氫烴比1.5~2.5，空速3~5h-1，甲苯轉(zhuǎn)化率大于30％，選擇性大于93％，苯/二甲苯摩爾比小于1.4，反應器出口后冷凝液相產(chǎn)物PX大于12.7wt％。采用該催化劑的工藝經(jīng)濟效益明顯提高。
C8芳烴異構(gòu)化目的是提高PX收率。目前工業(yè)上應用較多的是UOP的"Isomer"工藝和ExxonMobil的"MHAI"工藝。兩者主要差別是乙苯處理工序不同。"MHAI"工藝通過乙苯脫烷基化和歧化反應，使乙苯有較高轉(zhuǎn)化率，但二甲苯損失也大。ExxonMobil開發(fā)的以EM4500擇形沸石為催化劑的最大化生產(chǎn)二甲苯的"Xy"工藝，其優(yōu)越性是：(1)生產(chǎn)能力和PX質(zhì)量都較高；(2)運轉(zhuǎn)周期中能使100％的PX達到平衡值；(3)乙苯轉(zhuǎn)化率高；(4)操作費用較低；(5)催化劑用量較少；(6)操作周期和催化劑壽命都較長。據(jù)稱采用"Xy"工藝可使乙苯轉(zhuǎn)化率達到80％以上，二甲苯損失減少50％以上。Mobil公司還開發(fā)了比Xy工藝更具競爭力的Xy-2工藝。
近年來異構(gòu)化工藝向雙層或多層催化劑復合床發(fā)展，通常第一層催化劑為乙苯轉(zhuǎn)化催化劑，第二層為二甲苯異構(gòu)化催化劑。但BP公司發(fā)現(xiàn)，由于乙苯轉(zhuǎn)化時生成副產(chǎn)物乙烯易使催化劑失活，所以BP公司開發(fā)了3層催化劑系統(tǒng)，即在雙層催化劑床中另外加入加氫催化劑(Mo/A1203)，乙烯加氫可轉(zhuǎn)化為乙烷，催化劑失活速率可從0.05％下降至0.006％~0.008％，催化劑再生周期超過一年。IFP也開發(fā)了Oparis催化劑，可使PX收率從88％提高到93％。
二甲苯分離是芳烴生產(chǎn)工藝中難度較大的一個環(huán)節(jié)。工業(yè)上主要采用模擬移動床吸附分離工藝，也有少數(shù)采用結(jié)晶(深冷)工藝。其中UOP公司的Parex液相吸附分離工藝于1971年工業(yè)化，其吸附劑由經(jīng)Ba和K改性的分子篩制得，Parex工藝往往采用牌號ADS-27的工藝吸附劑，在PX純度為99.9％的情況下，對二甲苯收率可高達97％。IFP公司也推出Eluxy1吸附分離技術(shù)，采用牌號為SPX3000的高效吸附劑，PX純度可達99.9％，1997年12月在韓國一套50萬t/a的工業(yè)裝置上得到應用。最近IFP公司又推出了兩步法模擬移動床工藝。
GTC公司開發(fā)了"GT-Cyrst"PX結(jié)晶法工藝，該工藝采用兩級冷凍和結(jié)晶，對流程作了新的改進，投資較低，裝置效率更高。據(jù)稱一套40萬t/a采用吸附工藝的PX分離裝置投資費用和生產(chǎn)成本分別為1.7億美元和441美元/t，而采用結(jié)晶法工藝的同規(guī)模裝置投資費用和生產(chǎn)成本分別僅為1.3億美元和433美元/t。GTC公司認為，PX和OX沸點相差不到1℃，但PX凝固點比其它異構(gòu)體高得多，所以采用結(jié)晶法就更容易將其分離出來。BP公司推出的技術(shù)是將變壓吸附技術(shù)與模擬移動床分離技術(shù)或結(jié)晶分離結(jié)合在一起的組合工藝。
甲苯的甲醇甲基化路線是有望增加PX產(chǎn)量的第三種工藝路線，目前世界上還沒有大規(guī)模的生產(chǎn)裝置問世，主要是這類裝置的經(jīng)濟效益要取決于是否與大規(guī)模的甲醇裝置配套。這種方法的吸引力是收率要比傳統(tǒng)的甲苯歧化工藝高一倍。最近GTC公司已開始營銷由印度石化公(IPCL)開發(fā)的甲苯甲基化工藝GT-TolAlk。該工藝采用一種專有的高硅沸石催化劑，在氫氣和水的存在下，在固定床上進行反應，對二甲苯的選擇性大于85％，對二甲苯的回收通常用一個結(jié)晶系統(tǒng)(如CrystPX)來完成。甲苯甲基化路線具有以下優(yōu)點：可將每tPX所需的甲苯量由約2.8t降低至1.0t；甲醇易于得到，并且相對低廉；苯的產(chǎn)出量可忽略不計。
此外，ExxonMobil開發(fā)的以甲苯和合成氣為原料的PX合成工藝，在460℃、0.17MPa和3h-1下反應，當甲苯轉(zhuǎn)化率為13.6％時，PX選擇性可達88％。由于這種催化劑抑制了MX和OX生成，所以對只想單獨生產(chǎn)PX的廠商來說很有吸引力。
改進的催化劑和吸附劑可以提高對二甲苯產(chǎn)量而無需大的改造，現(xiàn)簡介如下。
沸石材料和組合化學UOP公司最近開發(fā)的UZM系列低硅鋁比沸石可用于催化用途。一些新的先進分析技術(shù)(如分子模擬、X－射線衍射、電子衍射和傅里葉變換紅外光譜儀)使這些新的沸石和其他新材料的發(fā)現(xiàn)更容易了。組合化學儀器和方法現(xiàn)在已用于煉油和石化催化劑的制備和篩選，可大大縮短開發(fā)時間和減少費用。例如UOP公司專有的PI-242石腦油異構(gòu)化催化劑，在確定開發(fā)目標以后的5周內(nèi)進行了500多個催化劑配方的篩選，而用一般方法需要5年。新材料和組合化學方法加速了UOP公司新催化劑和吸附劑的開發(fā)。
連續(xù)重整催化劑UOP公司最新的R-264催化劑是用于連續(xù)重整的雙模式催化劑，其優(yōu)點是：①操作靈活性：催化劑可在兩種模式下操作，一種是高收率模式，可得到最大液收并減少石腦油損失；另一種是高活性模式，可提高原料速率。在高收率模式下可比R-134催化劑多產(chǎn)0.7v％C5以上產(chǎn)品。在高活性模式下可比R-134催化劑降低反應溫度4℃。②提高苛刻度：產(chǎn)焦比R-134少10％，因而可提高操作苛刻度，也就是可提高產(chǎn)品辛烷值或提高原料速率而無需改造裝置。③提高處理能力：由于催化劑的高活性和高密度，R-264催化劑可比R-134催化劑多加工18％原料。R-264催化劑已在2004年5月裝進了奧地利施韋夏特煉廠，使連續(xù)重整裝置處理量由120米3/時提高到140米3/時。該催化劑已被另外3套連續(xù)重整裝置選用。
甲苯歧化催化劑UOP公司最新的TA-20催化劑是用于Tatoray工藝的甲苯歧化催化劑。它比以前的配方具有更高的穩(wěn)定性，可以提高進料速率、加工更苛刻的原料、提高單程轉(zhuǎn)化率或提高對二甲苯產(chǎn)量。2004年9月該催化劑在遠東的一套Tatoray工業(yè)裝置上應用，使重時空速由1.5提高到2.3，并提高了單程轉(zhuǎn)化率，使轉(zhuǎn)化率由TA-5催化劑的42％提高到TA-20的48％，大大提高了對二甲苯的產(chǎn)量。除遠東外，另外還有兩家公司選用了TA-20催化劑。
吸附劑UOP公司最新的ADS-37是用于Parex對二甲苯固定床液相連續(xù)吸附分離工藝的吸附劑。其吸附能力比現(xiàn)在用的ADS-27高6％，其物理性能也改進了，適用于新、老裝置?，F(xiàn)在已有3家公司選用ADS-37，第一套裝置已于2004年11月投產(chǎn)。
提高石腦油利用率實例一家對二甲苯生產(chǎn)公司要提高產(chǎn)量但沒有更多的石腦油，只能提高石腦油的干點(會增加C9以上芳烴含量)。因此決定采用R-264連續(xù)重整催化劑和TA-20甲苯歧化催化劑。由于R-264催化劑的產(chǎn)焦少和活性高，可以使連續(xù)重整裝置加工原料的干點由157℃提高到162℃，石腦油進料由110.2萬噸/年增至112.9萬噸/年，反應器入口溫度降低了3℃(催化劑活性提高)。穩(wěn)定性更高的TA-20催化劑可加工更難加工的原料，還可維持和超過最低2年的運轉(zhuǎn)周期。采用這兩種催化劑后，對二甲苯產(chǎn)量由50.0萬噸/年提高到52.1萬噸/年，苯產(chǎn)量由22.4萬噸/年提高到22.5萬噸/年，相對利潤提高了5％。未進行裝置改造。
提高石腦油處理量實例一家對二甲苯生產(chǎn)公司要用更多石腦油提高對二甲苯產(chǎn)量而不要對裝置進行改造。該公司用R-264催化劑代替了R-134催化劑，用TA-20催化劑代替了TA-5催化劑，用ADS-37吸附劑代替了ADS-27吸附劑，使石腦油處理速率由110.2萬噸/年提高到116.4萬噸/年，連續(xù)重整裝置反應器入口溫度降低了1℃，甲苯歧化裝置重時空速提高了90％，Parex裝置吸附能力提高了6％，使對二甲苯產(chǎn)量由50萬噸/年提高到54萬噸/年，苯產(chǎn)量由22.4萬噸/年提高到23.4萬噸/年，相對利潤提高了10％。(來源：中國化工七日訊網(wǎng))
