煤制乙二醇技術現狀及存在的主要問題

郭邑(吉林石化公司乙二醇廠132021)

引言

乙二醇屬于一種重要的有機化工材料，其主要用來生成塑料、聚酯纖維、橡膠、膠粘劑、非離子表面活性劑以及乙醇胺以及炸藥等產品，通過處理之后部分可以用作潤滑劑、增塑劑、防凍劑以及其他的溶劑。當前，工業中主要是采用通過石油來生成乙二醇。但是，近些年來，隨著石油資源的日益短缺以及國際油價波動較大的影響，而且我國生成乙二醇的相關技術受制于國外，造成了國內乙二醇生成產能不足的問題，不能完全滿足市場的需要。而我國的煤炭資源較為豐富，通過使用煤制乙二醇存在一定的資源優勢，因此在2009年將煤制乙二醇納入到了國家石化產業振興規劃當中。經過近些年的發展建設，該工業體系取得了一定的發展和建設成果，但是還存在著一些問題。因此，有必要在分析我國煤制乙二醇技術現狀的基礎上，分析其中存在的主要問題，為煤制乙二醇產業的發展提供參考。

一、我國煤制乙二醇技術發展應用現狀

從產品的工藝路線來看，煤制乙二醇的工藝路線包括三種：

1.直接合成工藝

采用煤作為乙二醇制取合成氣(CO+H2)，之后進一步合成為乙二醇。該合成工藝路線最早由美國的杜邦公司于1947年提出，但是該合成工藝路線對生產技術條件較為苛刻，需要催化劑以及高溫高壓作為反應條件，目前為止依然沒有實現產業化生產。但是，若能夠實現在較低環境要求下進行，則該工藝將極具發展力。

2.利用甲醇、甲醛合成

采用煤作為主要的原料，通過一系列的處理，例如氣化、變換、凈化之后得到了合成氣，之后再利用合成氣制成甲醇，并將甲醇制成乙烯，利用乙烯經過氧化處理之后得到環氧乙烷，最終利用環氧乙烷通過水合反應的方法得到乙二醇。

當前，利用煤制烯烴的生產工藝在我國已經形成了一定的產能規模，已經有多個示范裝置在建設、運行當中，整個生產工藝運行較為成熟。

3.草酸酯工藝路線

圖1 草酸酯制乙二醇工藝流程圖

將煤作為生產原料，通過氣化、變換、凈化以及分離提純之后得到CO和H2，通過使用催化偶聯合成的方式將CO制成草酸酯，之后再利用草酸酯、H合成生產乙二醇。因為該合成工藝的整個生產流程較短，合成生產的成本相對較低，是當前國內比較重視的一種乙二醇生產工藝技術。

我國于上世紀八十年代開始引入草酸酯制乙二醇的生產工藝技術，并開展了相關的研究，并于2010年首次在世界上完成了該工藝的成套生產技術體系，并實現了工業化生產。從該生產工藝的技術流程及相關路線來看，其具有逐步取代石油工藝路線的潛力。圖1為該工藝的合成生產流程。

該生產工藝的技術主要分這樣兩個處理步驟：

第一步：將一氧化碳利用催化偶聯合成草酸酯，其生產工藝過程為：

2CO+2RONO—(COOR)2+2NO

2NO+1/2O2+2ROH——2RONO+H2O

在該反應步驟中，CO與亞硝酸酯通過氣相催化反應合成為草酸酯，之后利用反應尾氣中產生的NO氣體以及氧氣和其他的醇類物質再生產亞硝酸酯，通過回收循環使用。

第二步：將制成的草酸酯、H通過催化之后生產乙二醇，其反應式為：

(COOR)2+4H2——(CH 20H)2+2ROH最后的合成反應方程為：

2CO+1/2O2+4H2——(CH 2OH)2+H2O

該生產工藝路線采用了自封閉循環的方式進行，整個反映過程條件較為溫和，而且其中的催化劑具有穩定性好、消耗量少的特點，對環境影響較小，得到了乙二醇產品質量較高。

二、當前煤制乙二醇技術發展中存在的主要問題

1.技術問題

當前，雖然煤制乙二醇的生產在我國逐步進入到了發展的高峰期，但是因為該生產技術相對不夠成熟，導致在生產過程中還存在著一些關鍵的技術難題：

(1)催化劑的開發、裝備制造以及工業化應用不足；

(2)NO的再生技術需要完善；

(3)乙二醇的純度不高，缺乏對應的精制技術；

(4)重要設備的工程放大受到限制，例如CO的脫氫反應器、催化耦聯羰基化反應器、加氫反應器等相關設備。當前，雖然已經有諸多科研機構已經著手開發對應的催化劑，但是依然存在著穩定性不足、壽命短、貴金屬成分含量過高造成的成本增加等問題。同時，整個生產過程中獲得的乙二醇產品回收率不高，而且產品的聚合級別還有待考驗。

2.運輸問題

從原料以及制造資源的保證角度來看，煤制乙二醇的生產項目宜設置在內蒙、新疆等產煤大省。但是，由于我國的乙二醇主要消費區卻集中在華東、華南以及其他的地區，從生產地向消費地運輸的物流成本以及運輸條件均存在著相對大的風險。這樣，運輸過程中的高風險必然導致產品的生產成本增加，市場價格不能得到合理控制。

3.產品的純度

采用煤制乙二醇的生產工藝是將煤作為主要原料，其生產工藝流程以及催化劑等與傳統的石油乙烯法完全不同，這直接導致了所得到的乙二醇產品在品質上存在較大的差異，其中所含的雜質類型差別較大。這就導致生產得到的產品可能不能達到聚酯級的相關要求，因此需要在產品的純度方面予以加強。