＊宋 靖

（福建申馬新材料有限公司 福建 350500）

1.產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，環(huán)己烷市場承壓

環(huán)己烷是一種重要的化工原料和中間體，用途廣泛，約20%用于溶劑和膠黏劑，80%應用于有機合成，主要用作生產(chǎn)環(huán)己醇、環(huán)己酮、己二酸和己內(nèi)酰胺等產(chǎn)品。2010年以前，國內(nèi)環(huán)己烷市場消耗大于產(chǎn)出，每年少了出口卻有數(shù)萬噸需要進口。2011年國內(nèi)進口環(huán)己烷數(shù)量出現(xiàn)斷崖式下跌，此后持續(xù)維持5千噸以下水平，出口數(shù)量變化不大。

1998年9月，國內(nèi)首次引進的環(huán)己烯水合生產(chǎn)環(huán)己醇裝置，在河南申馬尼龍化工有限公司一次性開車成功。后來環(huán)己烯水合法被用于己二酸和己內(nèi)酰胺行業(yè)，因為該工藝原料易得、副產(chǎn)物少、安全可靠，在2010年以后被迅速推廣。截至2020年，環(huán)己烯水合法環(huán)己醇的產(chǎn)能達到300萬噸/a規(guī)模。環(huán)己烯水合法生產(chǎn)環(huán)己醇工藝，其主要副產(chǎn)物為環(huán)己烷，以苯部分加氫系統(tǒng)80%選擇性計算，環(huán)己烯水合法環(huán)己醇生產(chǎn)裝置副產(chǎn)物環(huán)己烷總量大約為65萬噸/a。未來幾年內(nèi)，環(huán)己烯法環(huán)己酮的產(chǎn)能仍將以10%的速度增加，對應的環(huán)己烷的產(chǎn)能也在同步增加。表1顯示的進口數(shù)據(jù)變化情況，基本與近年環(huán)己烯水合法裝置推廣導致國內(nèi)環(huán)己烷產(chǎn)能增長的情形相吻合。

在環(huán)己烷產(chǎn)能不斷增加、銷售壓力不斷增大的情況下，一家生產(chǎn)己二酸或己內(nèi)酰胺的工廠，如果同時擁有環(huán)己烯水合法和環(huán)己烷氧化法的生產(chǎn)裝置，那么，環(huán)己烯水合法生產(chǎn)裝置的副產(chǎn)物環(huán)己烷直接被環(huán)己烷氧化法生產(chǎn)裝置用掉，技術上講是相當完美。但是，環(huán)己烷氧化法因為安全風險大，副產(chǎn)物廢堿液處理環(huán)保問題突出，產(chǎn)業(yè)政策受限，正逐步被淘汰。環(huán)己烷產(chǎn)能不斷增加，而以環(huán)己烷為原料生產(chǎn)己二酸和己內(nèi)酰胺的產(chǎn)能有限，環(huán)己烷銷售市場壓力逐年增大，甚至出現(xiàn)苯與環(huán)己烷價格倒掛現(xiàn)象。那么，將環(huán)己烷脫氫，制得的苯和氫氣作為環(huán)己烯水合法裝置的原料使用，成為有關工廠決策的選項。

2.環(huán)己烷脫氫制苯的技術可行性

環(huán)己烷脫氫反應過程，在石油煉化工業(yè)中叫做催化重整，催化劑的活性成分為鉑等貴金屬，酸性組分主要是鹵素（氯或氟），載體為氧化鋁，貴金屬構成脫氫活性中心。也有采用雷尼鎳或其他非貴金屬催化劑的。運行裝置中，多是采用雙金屬或多金屬催化劑，多金屬組分作為助催化劑，以改進催化劑的性能。

國內(nèi)外相關技術人員也對環(huán)己烷脫氫技術進行過廣泛探討，有很多專業(yè)論文以及多項技術專利公開發(fā)布。（1）浙江大學胡云霞、安越、劉凱等人闡述了雷尼鎳催化劑對環(huán)己烷脫氫反應具有良好的催化作用[1]。（2）劉瞾、馬駿、王海彥等人對環(huán)己烷脫氫性能及轉化率進行了闡述[2]。（3）浙江大學寇智寧、支尊歐、徐國華等人對多相態(tài)條件下環(huán)己烷連續(xù)脫氫反應速率和轉化率的影響進行了闡述[3]。（4）辛世芳、閆盆吉、耿志遠等人闡述了Cr2+催化環(huán)己烷反應機理[4]等?？梢?，環(huán)己烷脫氫制苯在技術上比較成熟，適用的催化劑種類也很多，完全可以獨立運行和推廣。

3.環(huán)己烷脫氫產(chǎn)品，用作環(huán)己烯水合法生產(chǎn)的苯加氫原料的可行性

苯加氫反應自成體系，生成條件及催化劑的特性，對原料苯和氫氣組分指標都有嚴格的要求，否則，會影響催化劑的活性，直接影響反應的轉化率和選擇性，不利于生產(chǎn)穩(wěn)定。

環(huán)己烷脫氫的產(chǎn)物，理論上是苯以及氫氣，正是苯加氫反應的原料。而實際上，環(huán)己烷脫氫反應過程不單單生成苯和氫氣，還會生成乙苯、甲苯、正庚烷、甲基環(huán)戊烷、正戊烷、環(huán)戊烷等多達十幾種副產(chǎn)物，采用較高溫度的脫氫過程，可能還會生成聯(lián)苯等較為復雜的重組分。要讓環(huán)己烷脫氫產(chǎn)物成為下游生產(chǎn)過程的原料，必須經(jīng)過精制處理。

對于環(huán)己烷脫氫產(chǎn)物苯和氫氣，目前精制、凈化的技術手段很多，理論上可以通過精制達到環(huán)己烯水合法裝置苯加氫反應原料的條件要求。

4.環(huán)己烷脫氫制苯的經(jīng)濟效益分析

理論上講，苯加氫制得環(huán)己烷的過程，是增加附加值的過程，因為氫氣及公用工程的消耗，環(huán)己烷的價格理應高于苯的價格。實際上，環(huán)己烷的市場價格基本上也是高于純苯的價格。以高附加值的物質(zhì)生產(chǎn)低附加值的物質(zhì)，有違正常的市場經(jīng)濟規(guī)律。因此，環(huán)己烷脫氫技術應用于石油煉化過程較多，而沒有單獨的化工生產(chǎn)裝置。

而在環(huán)己烯法環(huán)己醇裝置大量開工投產(chǎn)，副產(chǎn)物環(huán)己烷產(chǎn)能大量增加，市場疲軟，甚至出現(xiàn)了環(huán)己烷實際低于純苯價格的現(xiàn)象，這也是市場價格機制的正常反映。

環(huán)己烷脫氫的經(jīng)濟價值主要體現(xiàn)在環(huán)己烷、苯和氫氣上，設備投資、公輔消耗及人力成本只有一定比例。

以20萬噸/a規(guī)模的環(huán)己烷脫氫裝置估算，環(huán)己烷的理論轉化率按100%，產(chǎn)品苯的收率按98.5%，氫氣的收率按99%，僅考慮運行狀態(tài)下的主要投入和產(chǎn)出，模擬數(shù)據(jù)見下表1。

表1

X：表示環(huán)己烷的市場價格；

Y：表示苯的生產(chǎn)價格。

由上表，最終得到以下關系式：X=0.904Y+712.4。

由上式演算，當苯和環(huán)己烷的價格均在7400元/噸時，裝置運行達到產(chǎn)耗平衡。

（1）當苯和環(huán)己烷的價格均低于7400元/噸，且環(huán)己烷價格高于苯價格10%以上時，環(huán)己烷脫氫裝置運行的經(jīng)濟效益降低；價格越低，環(huán)己烷脫氫裝置運行成本越低。

（2）當苯和環(huán)己烷的價格均高于7400元/噸，且環(huán)己烷價格低于苯價格時，環(huán)己烷脫氫裝置運行才可能具有經(jīng)濟效益。

（3）整體上講，只要環(huán)己烷能夠以高于純苯價格300元/噸進行銷售，經(jīng)濟效益顯而易見，就沒有必要獨立運行環(huán)己烷脫氫裝置。

（4）特別強調(diào)，該模型僅直觀地考慮環(huán)己烷脫氫裝置運行時的產(chǎn)耗平衡，沒有客觀地考慮催化劑投入及消化、人工、過程投資及折舊等因素。如果充分考慮所有投入和消耗，環(huán)己烷脫氫裝置運行的成本較該模型高，經(jīng)濟效益屬性更低。

（5）根據(jù)該模型繪制的苯與環(huán)己烷價格比照圖，如圖1。

圖1 苯、環(huán)己烷價格比照圖

按照上圖1，如果要確保環(huán)己烷脫氫裝置運行具有經(jīng)濟效益，當前期環(huán)己烷價格必須在實線表示的價格曲線以下。如果當期環(huán)己烷價格實線對應的價格以上，則表明裝置處于虧損狀態(tài)。

5.結束語

苯和環(huán)己烷基本上都屬于石油煉化或者煤化工的末端產(chǎn)品，市場價值屬性基本體現(xiàn)。從化學反應過程考慮，苯加氫制得環(huán)己烷是一個增加附加值的過程，這種特性在市場價格上基本體現(xiàn)。短暫的市場波動，導致環(huán)己烷的市場價格倒掛苯的市場價格，也是正常的，還不能斷定環(huán)己烷的價格持續(xù)低于純苯的價格。環(huán)己烷產(chǎn)能的持續(xù)增長并非短期爆發(fā)式的，同樣伴隨下游溶劑、膠黏劑和其他的環(huán)己烷用于需求的增長。甚至可以預測，未來3～5年內(nèi)，環(huán)己烷的市場價格整體高于苯的市場價格。

在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，環(huán)己烯水合法的持續(xù)推廣，環(huán)己烷氧化法工藝的逐步淘汰趨勢，導致環(huán)己烷的消費在逐步承壓，環(huán)己烷脫氫裝置與環(huán)己烯水合裝置聯(lián)合運行模式正被越來越多的業(yè)界認同。環(huán)己烷脫氫技術早已廣泛用于石油煉化行業(yè)。之前沒有獨立運行的成套裝置，可能根本的原因在于經(jīng)濟效益問題。

環(huán)己烷脫氫裝置與環(huán)己烯水合法環(huán)己醇裝置聯(lián)合運行，在技術上不存在障礙。關鍵在于有沒有經(jīng)濟效益，同時還要考慮的是安全成本和機會成本，畢竟，企業(yè)的根本目的是經(jīng)濟效益最大化，安全并且盈利才是王道。