煤制乙二醇生產(chǎn)工藝及前景探討

陶日金 柴波

【摘? 要】乙二醇是重要的有機(jī)化工原料，而我國目前自給率僅為30%左右，因此亟需根據(jù)我國資源稟賦發(fā)展煤制乙二醇技術(shù)。目前國內(nèi)多家研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開發(fā)出成套煤制乙二醇技術(shù)，并且較大規(guī)模投產(chǎn)。但是該產(chǎn)業(yè)仍然面臨技術(shù)不成熟，產(chǎn)銷距離較遠(yuǎn)，以及產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性問題。

【關(guān)鍵詞】乙二醇;煤制乙二醇;產(chǎn)業(yè)化

乙二醇（ethylene glycol，簡稱EG）是重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚酯纖維（PET）、防凍液、暖通制冷行業(yè)載冷劑等，其中約90%用于聚酯行業(yè)用來生產(chǎn)滌綸纖維、飲料瓶、薄膜等。目前主要世界范圍內(nèi)的主要生產(chǎn)途徑是“石油路線法”，因而石油價(jià)格對乙二醇的價(jià)格有直接影響。目前我國對進(jìn)口乙二醇的依存度高達(dá)70%以上，利用煤炭資源生產(chǎn)乙二醇，契合我國“貧油，富煤，少氣”的資源狀態(tài)，符合國家石化產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃，對我國的能源合理利用以及減少對進(jìn)口的依賴具有深遠(yuǎn)影響。

0 引言

目前世界范圍內(nèi)的乙二醇的產(chǎn)能主要分布在美國，中東和亞洲范圍內(nèi)，據(jù)統(tǒng)計(jì)2014年全球乙二醇產(chǎn)能為2823萬噸/年，實(shí)際生產(chǎn)2427萬噸，已經(jīng)處在產(chǎn)能過剩15%的狀態(tài)。盡管如此，我國的乙二醇卻處在供不應(yīng)求的狀態(tài)——2016年我國對乙二醇需求約為1200萬噸，而國內(nèi)產(chǎn)能僅為約600萬噸。由于由于國內(nèi)石油路線乙二醇實(shí)際生產(chǎn)不足，導(dǎo)致我國的自給率長期維持在30%以下。根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2015年我國進(jìn)口乙二醇達(dá)到877萬噸[1]。

1、煤制乙二醇的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 石油路線

目前，國內(nèi)外的大型乙二醇生產(chǎn)主要采用石油路線，即將石油裂解產(chǎn)生的乙烯，氧化后再水合得到乙二醇。該技術(shù)以及配套下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較成熟，但是該技術(shù)季度依賴石油資源，并且生產(chǎn)過程水耗大，能耗大，成本較高。

1.2 煤路線

煤制乙二醇是以煤炭為原料，通過氣化生成合成氣后再制得乙二醇，共有三條工藝路線：

（1）直接法：煤氣化制取合成氣（CO+H2），再一步合成乙二醇。此技術(shù)的關(guān)鍵是催化劑的選取以及生產(chǎn)中的高溫高壓條件的控制，因而很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

（2）煤制烯烴法：煤氣化制取合成氣，由合成氣經(jīng)過甲醇、乙烯、環(huán)氧乙烯，最終制取乙二醇。該路線實(shí)際為通過煤制烯烴再生產(chǎn)乙二醇，成本較高。

（3）氧化偶聯(lián)法：煤氣化制取合成氣，CO催化偶聯(lián)合成草酸酯，再加氫得到乙二醇。目前已經(jīng)有多條產(chǎn)線在建或已投產(chǎn)。

1.3 煤路線與乙烯路線的乙二醇產(chǎn)品比較

與石油路線生產(chǎn)的乙二醇（MEG）不同，煤制取乙二醇（SEG）的產(chǎn)品，因?yàn)樗褂玫脑弦约凹夹g(shù)路線不同，必然會影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。目前乙二醇的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，僅有根據(jù)MEG制定的GB/T 449-2008，其中對不同等級乙二醇的純度、透光度、雜質(zhì)的成分與含量等都做了具體的規(guī)定[2]。

根據(jù)學(xué)者們的研究，與MEG相比，SEG中含有較多的脂類雜志，影響了其在不同頻段的透光率，而采用活性炭等物質(zhì)可以有效吸附SEG中的雜志，提升其透光率[3]。

這說明，因?yàn)樵吓c工藝的不同導(dǎo)致SEG與MEG的工業(yè)產(chǎn)品存在不同的雜質(zhì)成分，因而需要后續(xù)不同的提純處理工藝，這也是SEG產(chǎn)品大規(guī)模應(yīng)用的前提條件之一。

2 國內(nèi)煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展

早在19世紀(jì)60年代，國外就有相關(guān)企業(yè)或者科研單位投入煤制乙二醇研究，并取得一定成果，但是因?yàn)橘Y源稟賦不同，并未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

2.1 國內(nèi)煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)化布局

（1）中科院物構(gòu)所-丹化集團(tuán)

中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所從80年代開始研發(fā)煤制乙二醇技術(shù)，最終成功研發(fā)以草酸酯路線為基礎(chǔ)的煤合成氣制乙二醇成套技術(shù)。先后與江蘇丹化、上海盛宇等企業(yè)合作投產(chǎn)300噸示范生產(chǎn)線，20萬噸工業(yè)級生產(chǎn)線。

（2）天津大學(xué)

天津大學(xué)從1987年立項(xiàng)開始研究，同樣以草酸酯路線為基礎(chǔ)，形成了草酸酯制備、催化加氫的成套核心技術(shù)，并且在草酸酯催化加氫步驟的催化劑環(huán)節(jié)有著獨(dú)特成就。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)萬噸級師范裝置的設(shè)計(jì)，并且與棗莊集團(tuán)、云南煤化工集團(tuán)等企業(yè)達(dá)成了年產(chǎn)85萬噸的生產(chǎn)線合作項(xiàng)目。

（3）華東理工-安徽淮化-上海浦景

2005年，華東理工與上海焦化達(dá)成產(chǎn)學(xué)研合作，并于次年成功進(jìn)行了煤制乙二醇的模式實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過對實(shí)驗(yàn)中問題的優(yōu)化，2010年7月華東理工宣布與上海浦景、安徽淮化集團(tuán)進(jìn)行的千噸級中試成功，并簽署了30萬噸級生產(chǎn)線合作協(xié)議。

（4）其他研究機(jī)構(gòu)

西南化工研究院、湖北省化學(xué)研究院、上海戊正等研究機(jī)構(gòu)也分別對煤制乙二醇技術(shù)進(jìn)行了研究，并獲得了相關(guān)研究成果。

2.2 我國煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程

我國的工業(yè)發(fā)展對乙二醇提出了很高的需求，但是由于我國“貧油，富煤，少氣”的資源稟賦限制，傳統(tǒng)的石油裂解乙烯制備乙二醇的路線并不能滿足國內(nèi)的需求，因此催生了煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2015年底，國內(nèi)已經(jīng)有10個(gè)煤（合成氣）制乙二醇項(xiàng)目投產(chǎn)運(yùn)行或試車成功，總產(chǎn)能達(dá)170萬噸/年。2016年又將有總計(jì)年產(chǎn)能166萬的10個(gè)項(xiàng)目建成投產(chǎn)。隨著產(chǎn)品質(zhì)量不斷優(yōu)化，研究者對SEG產(chǎn)品特質(zhì)的研究，以及下游產(chǎn)業(yè)對乙二醇理解的深入，煤制乙二醇將逐漸擴(kuò)大應(yīng)用于聚酯等行業(yè)。據(jù)亞化咨詢稱，截止2020年，中國將建成年產(chǎn)能總計(jì)為1026萬噸的40多個(gè)煤制乙二醇項(xiàng)目，為中國聚酯化纖行業(yè)提供充足的原料。

3、我國煤制乙二醇發(fā)展面臨的問題

3.1 技術(shù)與工藝不成熟

近年來雖然煤制乙二醇項(xiàng)目在國內(nèi)非常熱門，但是該技術(shù)任然存在若干關(guān)鍵技術(shù)難題。例如催化劑的研發(fā)與工業(yè)化應(yīng)用，NO再生與乙二醇精制等，導(dǎo)致目前乙二醇生產(chǎn)或者成本較高，或者純度受到影響。

3.2 產(chǎn)銷異地問題

我國煤炭資源大多分布在新疆、內(nèi)蒙等地區(qū)，但是乙二醇的消費(fèi)區(qū)域主要集中在華東和華南一帶。這樣一來乙二醇項(xiàng)目就面臨生產(chǎn)地和消費(fèi)地之間的物流成本與運(yùn)輸條件的限制，而不得不權(quán)衡。

3.3 經(jīng)濟(jì)性問題

煤制乙二醇是石油生產(chǎn)乙二醇的替代性產(chǎn)品，它的經(jīng)濟(jì)型受到石油價(jià)格、進(jìn)口乙二醇價(jià)格、煤炭價(jià)格等多方面因素影響。根據(jù)國內(nèi)某企業(yè)測算，只有當(dāng)煤炭價(jià)格不高于750元/噸，石油價(jià)格不低于67美元/桶時(shí)，國內(nèi)煤制乙二醇才對中東等富油地區(qū)采用較為廉價(jià)的裂解乙烯生產(chǎn)的乙二醇具有價(jià)格優(yōu)勢。

4、結(jié)論

本文研究發(fā)現(xiàn)，我國乙二醇市場需求較大，而供給不足，煤制乙二醇符合我國資源稟賦，且技術(shù)路線發(fā)展較為成熟，具有較高的市場前景。但是總體而言，煤制乙二醇還處于工業(yè)化生產(chǎn)前期，應(yīng)集中精力進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，待上下游技術(shù)成熟配套后再擴(kuò)大規(guī)模。考慮到煤制乙二醇的經(jīng)濟(jì)性受到石油價(jià)格、煤炭價(jià)格、技術(shù)成熟度等的影響，建議謹(jǐn)慎選擇工廠選址，優(yōu)選技術(shù)平臺，確保項(xiàng)目收益。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪家銘.兗礦集團(tuán)內(nèi)蒙古榮信化工建設(shè)年產(chǎn)40萬噸煤制乙二醇等項(xiàng)目[J].大氮肥，2017，40（05）：313.

[2]劉凌云.我國煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[J].當(dāng)代化工研究，2016（12）：74-75.

[3]惠櫻花，許珂，王佳.煤基乙二醇聯(lián)產(chǎn)聚乙醇酸工藝技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益分析[J].化工設(shè)計(jì)，2016，26（06）：10-12.

（作者單位：山東華魯恒升化工股份有限公司）