煤制乙二醇发展精细化工品的可行性分析

李飞飞

(阳煤集团寿阳化工有限责任公司，山西 寿阳 045400)

1 乙二醇市场的基本情况

2019年我国乙二醇企业总产能达1 078.5万t/a，国内乙二醇产量累计约780.1万t，其中国内煤制乙二醇产量约308.8万t，乙二醇进口总量约995万t，进口量最多的为沙特阿拉伯454.08万t。

截至2020年4月30日，我国乙二醇企业总产能已经增长到1 373.5万t/a，其中煤制489万t/a，占比35.6%；石油制761.9万t/a，占比55.5%；MTO(甲醇制烯烃)制法以及单体乙烯法制占比9%。聚酯产能新增25万t，产能基数上修至5 882万t。

2016年、2017年、2018年和2019年乙二醇的平均价格分别为5 420.27元、7 086.57元、7 276.23元和4 743.14元。2020年1月、2月、3月、4月乙二醇的平均价格分别5 167.67元、4 369.65元、 3 924.05元、3 278.48元，4月乙二醇一度掉至历史最低价2 948元。

2 油制、煤制乙二醇的成本分析

MTO制乙二醇成本以外购甲醇1 500元/t测算,成本在4 170元/t附近。现阶段，原材料让利之下，外采乙烯法及MTO法利润有所好转，但企业仍处于亏损状态。以下分别对石脑油制和煤制乙二醇成本进行分析。

2.1 石脑油制乙二醇成本分析

石脑油制乙二醇路线成本受原油价格影响很大，原油价格成为石脑油制乙二醇成本的关键性影响因素。目前，布伦特原油价格在30美元/桶附近，石脑油制乙二醇成本如下：

原油加工到石脑油成本为270.50美元,折合人民币1 920.6元；

石脑油加工成乙二醇的成本为347.22美元,折合人民币2 465.3元；包含进口关税、增值税和港杂费合计3 014元(不包含财务费用、折旧费用和运费)。石脑油乙烯法成本，如表1所示。

表1 石脑油乙烯法成本

2.2 煤制乙二醇路线成本分析

煤制乙二醇成本核算以山西20万t/a乙二醇项目为基础，以陕西神木煤为原料煤，含运费每吨470元/t,山西本地煤为燃料煤，330元/t，测算出乙二醇成本为4 552元/t。全国煤制乙二醇成本大概4 350元/t～4 700元/t。

如第40页表2，煤制乙二醇成本所示。石油价格持续走低，使煤制乙二醇对乙烯法乙二醇的成本优势荡然无存，煤制乙二醇企业形势特别严峻。

表2 煤制乙二醇成本

3 煤基乙二醇发展精细化工品的可行性分析

煤制乙二醇的副产品及下游产品的精细化、多元化发展已经势在必行。如何高效利用现有煤制乙二醇的装置和技术以达到丰富产品结构、增强市场竞争力的目的。本文分别从以下几条路径进行了可行性分析。

3.1 乙二醇制乙二醛

乙二醛(glyoxal)又名草酸醛，能与醇、胺、醛、羧基化合物等进行加成或缩合反应，在纺织、建材、皮革、医药等方面具有广泛的用途[1]。

乙二醛的工业化生产方法主要有乙醛硝酸氧化法和乙二醇气相氧化法。乙醛硝酸氧化法的优点是产品质量高，能达到医药、日化等行业的要求，缺点是副反应较多，纯化处理难度大，设备腐蚀严重，“三废”较多。乙二醇氧化法工艺流程短、环境友好，但是产品质量差，用途受到一些高要求行业的限制[1]。

近年来，乙二醛价格一直维持在8 000元/t。乙二醛成本和原料成本关系密切。乙醛硝酸氧化法的成本为5 200元～5 700元。根据物料衡算，1 t乙二醇氧化生成1 t乙二醛，由于目前乙二醇价格低，故乙二醇氧化法具有原料成本较低的优势，但是与进口乙二醛相比成本偏高。

综上所述，新建乙二醇气相氧化法生产乙二醛装置可以考虑。但是由于乙二醛市场较小，只能建立小规模生产装置。而且必须进一步提升技术水平，尤其是脱除甲醛的能力，进一步提升产品品质，同时要降低能耗，控制成本。

3.2 乙二醇制乙二醇甲醚

乙二醇单甲醚(MCS)是一种重要的化工原料，既可以作为通用的绿色溶剂，又可以作为防冰剂，在航空航天和汽车运输领域应用十分广泛[2]。

乙二醇单甲醚目前是由环氧乙烷和无水甲醇反应生成，但由于环氧乙烷的生产成本、市场需求和运输等问题，很多国家开始以乙二醇和甲醇为原料合成乙二醇醚的[2]，但目前技术尚不成熟。而且，由于乙二醇醚的安全性受到质疑，一些发达国家已限制了乙二醇醚的生产与使用[2]。而丙二醇醚的毒性远远小于乙二醇醚，乙二醇醚的需求可能会由丙二醇醚部分代替。

综上所述，当煤基乙二醇合成乙二醇醚技术成熟时，也很可能被丙二醇醚替代，所以投资建设乙二醇制乙二醇醚装置应谨慎。

3.3 煤制乙二醇副产乙醇

煤制乙醇比生物制乙醇在成本上有明显的优势。二甲醚制乙醇(DMTE路线)成本最低，约3 000元/t～3 700元/t，是草酸二甲酯制乙醇路线最强劲的竞争对手。草酸二甲酯制乙醇路线的完全成本在5 200元/t，比煤制乙二醇完全成本高500元/t～800元/t。目前乙醇的市场价格在5 100元/t～6 000元/t，乙二醇价格在3 500元附近。当乙醇市场价格比乙二醇高出500元时，煤制乙二醇企业可考虑以草酸二甲酯为原料生产乙醇以达到灵活调节企业产品、规避市场风险的目的。

当前煤制乙醇能否实现工业化和大型化，还是需要看国家对乙醇的推广政策。在工业化技术不十分成熟的情况下，目前暂不宜盲目大规模发展，可继续关注该技术发展情况，做为煤制乙二醇有效抵御市场风险、提高整体竞争力的有效手段之一。

3.4 煤制乙二醇副产乙醇酸甲酯

研究表明，在煤制乙二醇工艺中，通过对草酸二甲酯加氢过程调整工艺参数即可合成乙醇酸甲酯[3]。乙醇酸甲酯广泛应用于有机合成和药物合成，作为化工中间体，除乙二醇外，其主要下游产品有4种：氧化脱氢制乙醛酸甲酯,主要用于医药领域的口服青霉素和香兰素等，约15.5万元/t；羰化制丙二酸单甲酯，主要用于医药及农药的生产原料，约为2万元/t;氨解制甘氨酸,主要用于医药、农药及食品行业，约2.2万元/t～4万元/t；水解制乙醇酸，主要用于个人护理产品、医学工程材料领域以及清洗剂等。70%的乙醇酸市场价格约为1.6万元/ t, 99%的乙醇酸市场价格为7万元/t。

乙醇酸甲酯作为重要的中间体在，具有十分广泛的应用和市场开发前景。开发以草酸二甲酯为原料加氢制乙醇酸甲酯(乙醇酸)的方法，不但可以高效利用现有煤制乙二醇装置，避免一次性投入造成的经济损失，也可以为煤制乙二醇产品多元化提供新的途径，是一条符合我国国情的生产路线。

3.5 煤制乙二醇联产可降解塑料聚乙醇酸(PGA)

聚乙醇酸(PGA)，是一种可生物降解的高分子树脂材料，最终变成对人体、动植物和自然环境无害的水和二氧化碳，可应用于包装材料、农用薄膜、一次性餐具、手术缝合线等多方面。根据统计，聚乙醇酸至少有600万t的市场容量[4],价格为2万元/t～4万元/t，前景十分广阔。

在煤制乙二醇装置的基础之上，只需将3个乙二醇合成反应器变成2个合成乙二醇、1个合成乙醇酸甲酯(原料不发生变化，改变催化加和操作条件即可)。再新增乙醇酸甲酯精制塔和PGA装置，最终实现PGA产品的产出，其工艺流程，如图1所示。

图1 合成聚乙醇酸工艺流程图

文献[4]对30万t/a煤制乙二醇项目和煤制乙二醇联产5万t/aPGA项目进行经济效益分析，结果表明联产项目需要增加投资约1.56亿，年均营业收入可增加约3.85亿元。联产所生产的PGA生产成本7 052元/t，远远低于市场上2万元/t～4万元/t的其它可降解材料。由此可见，乙二醇装置通过调节催化剂制备乙醇酸甲酯联产PGA，可以充分利用国内煤制乙二醇技术及装置产能的优势，在增加少量投资的基础上使煤制乙二醇生产企业利润大幅提升。不仅可以解决煤制乙二醇困境，又能推动我国新型环保材料的产业化发展，其意义十分巨大。