煤制乙二醇产业发展研究及展望

杨晓通，时 鹏

(河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

乙二醇(EG)又名“甘醇”，物理性质为无色无臭、有甜味液体，对动物具有一定毒性[1]。乙二醇的化学性质比较稳定，可用于生产聚酯，进一步加工为塑料瓶、涤纶、薄膜等产品，目前，广泛应用于服装、包装、医疗卫生等行业，此外，乙二醇还多用于防冻剂、增塑剂等行业。

乙二醇的生产工艺路线有很多，其中主要包括煤制乙二醇直接和间接合成法、乙烯制乙二醇[2]。由于煤制乙二醇工艺技术路线具有投资少、消耗少、技术发展成熟等的优点，且选用煤炭作为原料，与其它乙二醇生产工艺相比，更符合我国煤炭资源丰富的基本国情，深受煤化工行业的广泛关注。因此，大力发展煤制乙二醇产业，提高国内乙二醇产能，既填补了我国乙二醇市场需求的缺口，也为煤炭行业转型增添了动力。

1 乙二醇生产工艺

1.1 煤制乙二醇(间接合成法)

如图1所示，煤制乙二醇生产工艺路线是以煤炭为主要原料，通过气化、变换、净化以及分离提纯后得到CO和H2。间接合成法工艺路线主要包括三步反应：(1)O2、NO和甲醇发生酯化反应生成亚硝酸甲酯(MN)；(2)CO与MN在羰基化偶联催化剂(Pd/Al2O3)的作用下发生羰化合成反应生成草酸二甲酯(DMO)；(3)DMO和H2在加氢催化剂(Cu/SiO2)的作用下发生加氢反应生成乙二醇，后续进入乙二醇精馏系统通过精馏方式得到精制乙二醇产品。其反应方程式如下：

MN再生反应：1/2O2+2NO+2CH3OH=2CH3ONO+H2O

DMO合成反应：2CO+2CH3ONO=(COOCH3)2+2NO

DMO加氢反应：4H2+(COOCH3)2=(CH2OH)2+2CH3OH

总反应方程式：2CO+4H2+1/2O2=(CH2OH)2+H2O

间接合成法制乙二醇工艺路线具有能耗低、水耗少的优点，该技术方法不使用高压反应装置，通过设置固定床或流化床反应器，防止生产过程中催化剂的损失，提高了催化剂的使用寿命[3]。

图1 煤制乙二醇生产工艺

1.2 直接合成法

直接合成法是利用CO和H2在催化剂作用下一步合成乙二醇，该技术方法存在诸多不足，催化剂的研发是关键，当前催化剂存在乙二醇选择性不高，产品转化率低，副产品种类较多等问题，实现工业化生产较为困难。

1.3 乙烯制乙二醇

乙烯制乙二醇工艺技术路线是以乙烯作为原料，该技术路线是先将乙烯氧化生成环氧乙烷，再通过水合反应得到乙二醇。乙烯的来源途径主要有石油、天然气、煤制气(甲醇)等。其中，石油制乙二醇工艺是利用原油加工的石脑油为原料生产乙烯；天然气制乙二醇以油田开采产生的伴生气或页岩气获得乙烷，再通过乙烷裂解成乙烯。目前石油和天然气制乙二醇主要以中东、北美地区为主。

煤制气(甲醇)制乙二醇工艺是通过利用煤气化后的合成气(CO、H2)催化制得甲醇，再将甲醇烯烃化(MTO)后得到乙烯。目前国内技术主要有中科院大连化物所的DMTO、中国石化公司的SMTO和清华大学的FMTO三种不同煤(甲醇)制烯烃工艺路径。煤制乙二醇工艺技术的研发象征着我国在世界上拥有了一套完整的独立自主的煤制乙二醇技术路线[4]。

1.4 生物制乙二醇设想

生物质制乙二醇技术路线是以废弃的农作物秸秆为原料，利用可再生的生物质制取乙醇后，通过乙醇发生消去反应后得到乙烯，乙烯与溴水发生加成反应生成1，2-二溴乙烷，1，2-二溴乙烷再发生水解反应后就可得到乙二醇[5]。利用可再生的生物质制取乙二醇，在解决不可再生能源消耗过快问题的同时，还可以解决环境污染问题，有效地降低生产成本，是今后工业化生产乙二醇的重要研究方向。

2 乙二醇发展现状

国家政策方面，2019年我国最新修改并发布的《产业结构调整指导目录(2019年本，征求意见稿)》将20万t/a及以上合成气制乙二醇的鼓励类项目更改为限制类项目。鼓励项目的取消以及更高标准的安全环保规定，向国内煤制乙二醇行业提出了更高的要求，企业应当树立严格的安全环保意识，在扩大乙二醇产能规模的同时，提高合成气制乙二醇技术创新能力，加强废气、废水的处理能力，减少或避免安全环保事故的发生。

成本效益方面，在当前市场形势下，国内主流工厂煤制乙二醇成本为4350元/t左右，2019年4月乙二醇产品价格显示月平均价格为4600元/t，煤制乙二醇行业整体收益较小，同时受国际原油价格和聚酯下游产品价格影响较大。此外，具相关资料显示，2018年乙二醇产能增加产能约150万t，但由于装置处于刚建成调试等技术原因，开工率相较2017年略微有所下降。

产能供需方面，目前我国乙二醇总产能约为1050万t，其中，煤制乙二醇产能约500万t。表1展示了国内主要煤制乙二醇企业及产量，从表中可以看出，国内煤制乙二醇企业主要分布在内蒙古、河南、新疆和安徽等地。图2展示了近年来国内乙二醇总产能、进口量及自给率。如图2所示，与2018年663万t的乙二醇总产量相比，2019年国内乙二醇总产量同比增长116.1%，乙二醇进口量约979.1万t，同比增长11.9%，国内乙二醇自给率40.4%[6]。

表1 煤制乙二醇生产企业分布

图2 我国乙二醇供需情况

3 煤制乙二醇行业发展展望

目前，我国已经成为了乙二醇的最大消费国和主要生产国。其中聚酯行业作为乙二醇的主体消费行业，消费占比约93.2%，涤纶长丝、涤纶短纤等聚酯下游产品占聚酯行业消费75%左右，因此，纺织业的市场趋势在一定程度上影响着乙二醇行业的效益。随着国内纺织业的回暖，乙二醇主要下游聚酯产业从2016年下半年起逐渐复苏，2017～2018年进入了产能扩张的高峰期。截至2018年年底，我国聚酯产能增至5400万t，折合乙二醇消耗量约1800万t。对比往年资料，乙二醇需求的增长是远大于产能的增长，因此国内乙二醇发展前景还是非常开阔和乐观的。

对于合成气制乙二醇技术路线，乙二醇的生产受其地域资源的限制，煤制乙二醇路线以华北地区和中南地区为主，而乙二醇的主要消费领域聚酯行业的加工产地多位于东南部沿海区域，相较于华东地区以海中石油为原料制乙二醇，煤制乙二醇有着运输成本高和煤制产品质量低的劣势。因此，煤制乙二醇生产企业应在生产经营中应发挥煤制乙二醇工艺技术成本低、能耗少的优势，建立成本管控体系，优化生产技术减少不必要的能耗损失，提高连运时间，降低开车成本，此外还可采取充分利用余热、减少漂水损失等措施提高生产经营能力。

4 总结

煤制乙二醇行业的发展较乙烯制乙二醇更加符合我国“富煤、贫油、少气”的基本国情，而且未来中国依然是乙二醇需求大国。2019年国内仍有新疆天业、陕西煤化、湖北三宁等新建煤制乙二醇项目，随着国内乙二醇产能的提高，乙二醇进口需求量有望降低。但是，煤制乙二醇成本低廉的优势受到较大影响。此外，煤制乙二醇产品质量与石油路线制乙二醇质量相比又略微不足。因此，扩大乙二醇产能需参照市场行情及行业发展现状，以免造成国内乙二醇产能过剩，导致企业出现亏损，进而影响到企业的生产经营与转型升级。