煤制乙二醇生产工艺及前景探讨

陶日金 柴波

【摘  要】乙二醇是重要的有机化工原料，而我国目前自给率仅为30%左右，因此亟需根据我国资源禀赋发展煤制乙二醇技术。目前国内多家研究机构已经开发出成套煤制乙二醇技术，并且较大规模投产。但是该产业仍然面临技术不成熟，产销距离较远，以及产品经济性问题。

【关键词】乙二醇;煤制乙二醇;产业化

乙二醇（ethylene glycol，简称EG）是重要的有机化工原料，主要用于生产聚酯纤维（PET）、防冻液、暖通制冷行业载冷剂等，其中约90%用于聚酯行业用来生产涤纶纤维、饮料瓶、薄膜等。目前主要世界范围内的主要生产途径是“石油路线法”，因而石油价格对乙二醇的价格有直接影响。目前我国对进口乙二醇的依存度高达70%以上，利用煤炭资源生产乙二醇，契合我国“贫油，富煤，少气”的资源状态，符合国家石化产业振兴规划，对我国的能源合理利用以及减少对进口的依赖具有深远影响。

0 引言

目前世界范围内的乙二醇的产能主要分布在美国，中东和亚洲范围内，据统计2014年全球乙二醇产能为2823万吨/年，实际生产2427万吨，已经处在产能过剩15%的状态。尽管如此，我国的乙二醇却处在供不应求的状态——2016年我国对乙二醇需求约为1200万吨，而国内产能仅为约600万吨。由于由于国内石油路线乙二醇实际生产不足，导致我国的自给率长期维持在30%以下。根据海关统计数据，2015年我国进口乙二醇达到877万吨[1]。

1、煤制乙二醇的技术发展现状

1.1 石油路线

目前，国内外的大型乙二醇生产主要采用石油路线，即将石油裂解产生的乙烯，氧化后再水合得到乙二醇。该技术以及配套下游产业发展比较成熟，但是该技术季度依赖石油资源，并且生产过程水耗大，能耗大，成本较高。

1.2 煤路线

煤制乙二醇是以煤炭为原料，通过气化生成合成气后再制得乙二醇，共有三条工艺路线：

（1）直接法：煤气化制取合成气（CO+H2），再一步合成乙二醇。此技术的关键是催化剂的选取以及生产中的高温高压条件的控制，因而很难实现工业化。

（2）煤制烯烃法：煤气化制取合成气，由合成气经过甲醇、乙烯、环氧乙烯，最终制取乙二醇。该路线实际为通过煤制烯烃再生产乙二醇，成本较高。

（3）氧化偶联法：煤气化制取合成气，CO催化偶联合成草酸酯，再加氢得到乙二醇。目前已经有多条产线在建或已投产。

1.3 煤路线与乙烯路线的乙二醇产品比较

与石油路线生产的乙二醇（MEG）不同，煤制取乙二醇（SEG）的产品，因为所使用的原料以及技术路线不同，必然会影响最终产品的质量。目前乙二醇的质量标准体系，仅有根据MEG制定的GB/T 449-2008，其中对不同等级乙二醇的纯度、透光度、杂质的成分与含量等都做了具体的规定[2]。

根据学者们的研究，与MEG相比，SEG中含有较多的脂类杂志，影响了其在不同频段的透光率，而采用活性炭等物质可以有效吸附SEG中的杂志，提升其透光率[3]。

这说明，因为原料与工艺的不同导致SEG与MEG的工业产品存在不同的雜质成分，因而需要后续不同的提纯处理工艺，这也是SEG产品大规模应用的前提条件之一。

2 国内煤制乙二醇产业化进展

早在19世纪60年代，国外就有相关企业或者科研单位投入煤制乙二醇研究，并取得一定成果，但是因为资源禀赋不同，并未实现大规模工业生产。

2.1 国内煤制乙二醇产业化布局

（1）中科院物构所-丹化集团

中科院福建物质结构研究所从80年代开始研发煤制乙二醇技术，最终成功研发以草酸酯路线为基础的煤合成气制乙二醇成套技术。先后与江苏丹化、上海盛宇等企业合作投产300吨示范生产线，20万吨工业级生产线。

（2）天津大学

天津大学从1987年立项开始研究，同样以草酸酯路线为基础，形成了草酸酯制备、催化加氢的成套核心技术，并且在草酸酯催化加氢步骤的催化剂环节有着独特成就。目前已经实现万吨级师范装置的设计，并且与枣庄集团、云南煤化工集团等企业达成了年产85万吨的生产线合作项目。

（3）华东理工-安徽淮化-上海浦景

2005年，华东理工与上海焦化达成产学研合作，并于次年成功进行了煤制乙二醇的模式实验。经过对实验中问题的优化，2010年7月华东理工宣布与上海浦景、安徽淮化集团进行的千吨级中试成功，并签署了30万吨级生产线合作协议。

（4）其他研究机构

西南化工研究院、湖北省化学研究院、上海戊正等研究机构也分别对煤制乙二醇技术进行了研究，并获得了相关研究成果。

2.2 我国煤制乙二醇产业化进程

我国的工业发展对乙二醇提出了很高的需求，但是由于我国“贫油，富煤，少气”的资源禀赋限制，传统的石油裂解乙烯制备乙二醇的路线并不能满足国内的需求，因此催生了煤制乙二醇产业的发展。

据不完全统计，截止2015年底，国内已经有10个煤（合成气）制乙二醇项目投产运行或试车成功，总产能达170万吨/年。2016年又将有总计年产能166万的10个项目建成投产。随着产品质量不断优化，研究者对SEG产品特质的研究，以及下游产业对乙二醇理解的深入，煤制乙二醇将逐渐扩大应用于聚酯等行业。据亚化咨询称，截止2020年，中国将建成年产能总计为1026万吨的40多个煤制乙二醇项目，为中国聚酯化纤行业提供充足的原料。

3、我国煤制乙二醇发展面临的问题

3.1 技术与工艺不成熟

近年来虽然煤制乙二醇项目在国内非常热门，但是该技术任然存在若干关键技术难题。例如催化剂的研发与工业化应用，NO再生与乙二醇精制等，导致目前乙二醇生产或者成本较高，或者纯度受到影响。

3.2 产销异地问题

我国煤炭资源大多分布在新疆、内蒙等地区，但是乙二醇的消费区域主要集中在华东和华南一带。这样一来乙二醇项目就面临生产地和消费地之间的物流成本与运输条件的限制，而不得不权衡。

3.3 经济性问题

煤制乙二醇是石油生产乙二醇的替代性产品，它的经济型受到石油价格、进口乙二醇价格、煤炭价格等多方面因素影响。根据国内某企业测算，只有当煤炭价格不高于750元/吨，石油价格不低于67美元/桶时，国内煤制乙二醇才对中东等富油地区采用较为廉价的裂解乙烯生产的乙二醇具有价格优势。

4、结论

本文研究发现，我国乙二醇市场需求较大，而供给不足，煤制乙二醇符合我国资源禀赋，且技术路线发展较为成熟，具有较高的市场前景。但是总体而言，煤制乙二醇还处于工业化生产前期，应集中精力进行技术优化，待上下游技术成熟配套后再扩大规模。考虑到煤制乙二醇的经济性受到石油价格、煤炭价格、技术成熟度等的影响，建议谨慎选择工厂选址，优选技术平台，确保项目收益。

参考文献：

[1]汪家铭.兖矿集团内蒙古荣信化工建设年产40万吨煤制乙二醇等项目[J].大氮肥，2017，40（05）：313.

[2]刘凌云.我国煤制乙二醇产业发展研究[J].当代化工研究，2016（12）：74-75.

[3]惠樱花，许珂，王佳.煤基乙二醇联产聚乙醇酸工艺技术及经济效益分析[J].化工设计，2016，26（06）：10-12.

（作者单位：山东华鲁恒升化工股份有限公司）