煤制乙二醇生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展

李飛飛

(陽煤集團(tuán)壽陽化工有限責(zé)任公司，山西 壽陽 045400)

1 概述

乙二醇別名甘醇、1，2亞乙基二醇，英文名稱為ethylene glycol(縮寫EG或MEG)，屬于脂肪族二元醇，是合成滌綸的重要原料，屬于聚酯行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中的上游。此外，還可用于生產(chǎn)防凍劑、潤(rùn)滑劑、濕吸劑、表面活性劑、化妝品和炸藥等[1]。

2 乙二醇生產(chǎn)工藝路線

乙二醇工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)方法主要包括乙烯法和草酸酯法。乙烯法工業(yè)化占比最大，根據(jù)其原料和工藝不同，可以分為石油乙烯法、乙烷乙烯法(頁巖氣、石油伴生氣)以及煤制甲醇制乙烯法(MTO法)，而后者煤基草酸酯法，也叫煤制乙二醇，主要在中國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

2.1 石油路線

石腦油生產(chǎn)乙二醇路線也是最傳統(tǒng)的路線，即，先通過石腦油生產(chǎn)乙烯，再由乙烯制得環(huán)氧乙烷，最后水合生成乙二醇。該技術(shù)主要為Shell、Dow和SD 3家公司所掌控。

我國(guó)乙二醇的主流生產(chǎn)方法是石油乙烯法。主要缺點(diǎn)是缺乏自主產(chǎn)權(quán)技術(shù)，很大程度需要依賴國(guó)外技術(shù)，另外一個(gè)重要的缺點(diǎn)是原料受到石油價(jià)格的影響很大。此外，該方法副產(chǎn)物多，工藝流程長(zhǎng)，水耗大，能耗高。一般來說，該技術(shù)是最成熟的，也被國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用，但是會(huì)加重我國(guó)對(duì)石油進(jìn)口的依賴程度，并不符合我國(guó)“少油、少氣、多煤”的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

2.2 天然氣路線

我國(guó)石油路線的乙烯生產(chǎn)主要以液態(tài)石腦油等重質(zhì)原料，而中東和北美地區(qū)油田伴生氣和頁巖氣儲(chǔ)存量大，價(jià)錢便宜，以其中的乙烷和LPG等輕質(zhì)原料生產(chǎn)乙烯，采用乙烷高溫裂解生產(chǎn)乙烯，再通過傳統(tǒng)的環(huán)氧乙烷生產(chǎn)乙二醇。該路線烯烴收率更高，成本更低[2]。

2.3 甲醇制乙烯法(MTO法)

該工藝是以煤為原料先合成甲醇，然后由甲醇制得乙烯，再通過乙烯氧化生成環(huán)氧乙烷，進(jìn)一步水合生成乙二醇。

該工藝目前基本成熟。但是工藝流程長(zhǎng)，甲醇端投資成本高，副產(chǎn)物多[1]。

2.4 草酸甲酯法

草酸酯法以煤為原料，采用煤氣化工藝，將一部分粗煤氣經(jīng)過耐硫等溫變換、低溫甲醇洗和PSA變壓吸附得到高純度的H2，另一部分煤氣不參與變換反應(yīng)，經(jīng)熱量回收、低溫甲醇洗、H2/CO冷箱分離，得到高純度的CO，CO與MN(亞硝酸甲酯)反應(yīng)合成DMO(草酸二甲酯)，DMO與H2加氫反應(yīng)得到粗乙二醇，粗乙二醇通過精餾精制，即得到90%以上的優(yōu)等品乙二醇與部分合格品乙二醇。

該工藝流程短、選擇性高、無污染、原料成本低、反應(yīng)條件溫和，國(guó)產(chǎn)化程度高。

3 乙二醇各生產(chǎn)路線成本對(duì)比

3.1 石油乙烯法成本計(jì)算

目前，我國(guó)乙二醇產(chǎn)能最大的是石腦油裂解制乙烯。乙烯原料成本占比很高，通常為62%～75%，乙烯成本受原油價(jià)格影響很大，所以原油價(jià)格成為石油法制乙二醇成本的關(guān)鍵性影響因素。表1所示，國(guó)際油價(jià)分別在40、50、60、70美元/桶時(shí)每噸乙二醇的生產(chǎn)成本為5 353、5 550、5 892、6 161元。

表1 石油乙烯法成本

3.2 天然氣制乙二醇成本計(jì)算

中東地區(qū)的乙二醇生產(chǎn)成本是全球最低的，主要是利用了廉價(jià)的油田伴生氣生產(chǎn)乙烯，在國(guó)際市場(chǎng)的成本優(yōu)勢(shì)顯而易見。北美地區(qū)的乙二醇企業(yè)受益于頁巖氣革命，以其豐富的頁巖氣為基礎(chǔ)獲得成本低的乙烯。但是由于關(guān)稅和運(yùn)費(fèi)高增加了乙二醇的綜合成本。見表2。

表2 乙烷乙烯法成本

3.3 MTO法制乙二醇成本

該工藝流程長(zhǎng)，投資規(guī)模巨大，不具備優(yōu)勢(shì)。若以購買甲醇為原料，可以大大降低投資門檻。如果按每噸2 500元的價(jià)格購買甲醇，甲醇法制乙二醇的成本為6 000元/t。與國(guó)際油價(jià)為65美元/桶時(shí)乙二醇的生產(chǎn)成本接近，比其他乙二醇生產(chǎn)路線更高。而且受甲醇價(jià)格影響大，若甲醇價(jià)格高就會(huì)進(jìn)一步削弱盈利能力。

3.4 煤制乙二醇成本計(jì)算

煤制乙二醇成本核算以山西20萬t/a乙二醇項(xiàng)目為基礎(chǔ)，以陜西神木煙煤為原料煤(1.7 t/t乙二醇)，原料煤價(jià)格470元/t，山西本地煤為燃料煤(1.5 t/t乙二醇)，每噸380元計(jì)算，包含公用工程、折舊費(fèi)、三費(fèi)和人工工資等費(fèi)用，考慮到不同固定成本導(dǎo)致的設(shè)備折舊費(fèi)用不同以及煤質(zhì)和煤價(jià)波動(dòng)帶來的原料成本的不同，測(cè)得煤制乙二醇成本約在4 400元/t～4 700元/t。

3.5 乙二醇各生產(chǎn)路線成本對(duì)比

與國(guó)內(nèi)石油路線制乙二醇相比，煤制乙二醇成本即使在國(guó)際油價(jià)為40美元/桶時(shí)，依然具有優(yōu)勢(shì)，與MTO路線相比優(yōu)勢(shì)更加明顯，而且乙烯法原料成本比草酸酯法更大，成本容易受到原料價(jià)格波動(dòng)影響，而草酸酯法能夠承受更大范圍的煤炭?jī)r(jià)格波動(dòng)。煤制乙二醇成本高于中東油田伴生氣，但比起北美地區(qū)乙二醇成本仍有微弱優(yōu)勢(shì)。

4 煤質(zhì)乙二醇的發(fā)展建議

據(jù)研究報(bào)告顯示，未來5年，乙二醇市場(chǎng)將進(jìn)入整體盈余期，我國(guó)煤制乙二醇將會(huì)面臨更大的挑戰(zhàn)[2]。從本文對(duì)比的幾種乙二醇生產(chǎn)路線成本來看，煤制乙二醇還是具有一定的優(yōu)勢(shì)，前景必定是挑戰(zhàn)和機(jī)遇并存的，需要積極化解威脅并彌補(bǔ)自身劣勢(shì)。

1) 降低成本是生存的王道。現(xiàn)在乙二醇價(jià)格走低，多數(shù)煤制乙二醇企業(yè)已經(jīng)不能盈利，所以更加需要注重精細(xì)管理。如，在企業(yè)成立節(jié)能領(lǐng)導(dǎo)組，審查監(jiān)督節(jié)能管理制度、技術(shù)進(jìn)步措施執(zhí)行情況，對(duì)原料消耗進(jìn)行分析、檢查、控制和監(jiān)督，使燃料煤、原料煤、一次水、電單耗在保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上最大限度地降低。只有控制好成本才可以平穩(wěn)度過低谷期。

2) 發(fā)展工藝技術(shù)。煤制乙二醇由于產(chǎn)品性能和雜質(zhì)含量的因素仍不能完全替代油制乙二醇。如果能夠不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，采用新技術(shù)、新工藝以優(yōu)化生產(chǎn)工藝，如增加乙二醇質(zhì)量提升單元，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和優(yōu)等品率等，這樣才能夠進(jìn)一步提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

3) 延伸產(chǎn)業(yè)鏈，布局多產(chǎn)品交叉生產(chǎn)。全球乙二醇不僅下游產(chǎn)業(yè)鏈短，而且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，我國(guó)乙二醇相較于全球平均水平消費(fèi)更為集中；近年來，尤其是煤制乙二醇技術(shù)不斷取得突破，不論是產(chǎn)量還是產(chǎn)能都實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展，但是下游需求增幅將會(huì)放緩，所以開發(fā)乙二醇的下游產(chǎn)品尤為重要。從生產(chǎn)端來說，配備甲醇生產(chǎn)線的煤基乙二醇裝置可根據(jù)市場(chǎng)情況靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)乙二醇行業(yè)形勢(shì)不景氣時(shí)，少生產(chǎn)乙二醇多生產(chǎn)甲醇。進(jìn)一步來講，如果一套裝置能夠根據(jù)情況實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品交叉生產(chǎn)并靈活調(diào)控就可以有效地降低單一產(chǎn)品的價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。如此可以大大提高煤基乙二醇抵抗市場(chǎng)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的能力，還可以提升其發(fā)展空間。

4) 提高煤制乙二醇企業(yè)的排放要求。國(guó)家和人民對(duì)環(huán)保日益重視，環(huán)保政策進(jìn)一步收緊，煤制乙二醇企業(yè)的排放要求更加嚴(yán)格。乙二醇生產(chǎn)過程的“廢氣、廢水、廢渣”盡可能得有效利用甚至實(shí)現(xiàn)零排放，將行業(yè)節(jié)能、節(jié)水和環(huán)保水平整體提升，以低成本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代煤化工行業(yè)的三廢治理。