煤制乙二醇生产技术现状及技术经济分析

姚 珏

(兰州石化职业技术学院，甘肃 兰州 730300)

乙二醇又名甘醇，是最简单和最重要的脂肪族二元醇，也是重要的有机化工原料。乙二醇的应用非常广泛，在医疗卫生、服装、防冻剂、化妆品、炸药、增塑剂等行业均有应用[1]。

目前，我国的乙二醇长期供不应求，产品对外依存度高，作为煤炭大国，利用我国相对丰富的煤炭资源，将煤炭作为基础原料生产乙二醇可以有效缓解国内供需矛盾，促进我国资源的合理利用[2]。因此，研究煤制乙二醇生产技术现状以及产品竞争力分析，对于促进煤制乙二醇的行业的发展具有重要意义。

1 煤制乙二醇生产技术

乙二醇的生产技术有很多，其中利用煤炭生产乙二醇，主要有以下生产方式：

1.1 直接合成技术

由合成气直接合成乙二醇是以煤炭作为主要原料，通过一系列反应(气化、变换、净化和分离提纯)得到合成气，利用合成气直接合成乙二醇。一步法直接合成乙二醇是一种非常简单有效的合成技术，有很大的实际应用价值，也是最具前途的新工艺[3]，但由于压力太高，副产甲醇多，催化剂难选择和回收率低(90%)，因此尚未得到工业化生产。

1.2 间接合成技术

间接合成技术是以煤炭为原料制得合成气，通过合成气反应得到甲醇，甲醇再通过一系列化学反应得到乙二醇。间接合成法主要包括三步反应：(1)氧气、一氧化氮和甲醇通过酯化反应，生成亚硝酸甲酯；(2)生成的亚硝酸甲酯与一氧化碳在催化剂的作用下发生羰化合成反应，生成草酸二甲酯；(3)生成的草酸二甲酯与氢气在催化剂的作用下发生加氢反应，生成乙二醇粗产品,将生成的粗乙二醇通过精馏得到精制乙二醇[4]。间接合成制乙二醇技术能耗低、水耗少，且工艺流程短、选择性高、反应条件温和,国产化程度高。

1.3 乙烯制乙二醇技术

乙烯制乙二醇技术，同样是以煤炭为原料制得合成气，通过合成气反应得到甲醇，甲醇进一步反应得到乙烯(C2H4)，乙烯通过氧化得到环氧乙烷，最后环氧乙烷通过水合法反应得到乙二醇。乙烯制乙二醇技术在工业化生产中占比较大,目前，国内乙烯制乙二醇技术主要有中科院大连化物所的DMTO、清华大学的FMTO和中国石化公司的SMTO的三种不同煤(甲醇)制烯烃技术[5]。

2 乙二醇发展现状

2.1 乙二醇供应情况

截至2019年底，我国乙二醇总产能为1159万t/a。其中，煤制乙二醇总产能491万吨/年， 占国内乙二醇总产能的42%，表1展示了国内主要煤制乙二醇企业及产量，从生产企业性质来看，主要为国有企业，从煤制乙二醇产能区域分布来看，主要集中在中西部地区，原因是中西部地区煤炭资源丰富，具有原料成本优势。从乙二醇产能结构上来看，煤制乙二醇产能占比将逐步扩大。基于我国"富煤、贫油、少气"的资源禀赋，近年来煤化工逐步兴起[5]。按照未来 几年我国乙二醇投产计划，煤化工仍占主流，因此煤制乙二醇产能占比有望进一步提升。

2020年，一场突如其来的的新型冠状肺炎疫情让全球原油的需求量急速下降，两个月内，油价从60美元/桶跌到40美元/桶，3月9日国际油价开盘暴跌30%，创下30年来最大单日跌幅。截至4月20日跌至13.99美元/桶，再创近20年的新低。在油价持续低位、海外疫情加剧，需求短期难以提振的情况下， 乙二醇市场或短期维持低位。

表1 我国煤制乙二醇产能情况

2.2 乙二醇进口情况

近年来，我国乙二醇的进口总量一直维持在850万吨左右，2019年国内乙二醇进口量约979.1万t，国内乙二醇自给率为40.4%。乙二醇产品的对外依存度较高，虽然有缓慢下降趋势，但总量均保持在60% 左右。随着煤制乙二醇技术不断提升，产能将继续扩大，从而乙二醇对外依存度会逐年下降。

从进口源来看，我国乙二醇的主要进口国有印度、沙特阿拉伯、加拿大和科威特，其中沙特阿拉伯作为主要的进口来源地，其进口量可占总量的46%[6]。

3 乙二醇产品竞争力分析

尽管煤制乙二醇生产技术具有效率高、成本低、污染少等一系列优点，但在实际生产过程中依然存在一些问题，2019年以后的3年内，国内仅有3套共180万吨的新建乙二醇产能投放市场。煤制乙二醇能否顺利发展，取决于其产品是否具有竞争力，主要体现在以下方面。

3.1 生产成本

煤制甲醇制乙二醇成本的具体计算方法为：1.74×甲醇价格+1500元/吨，2018年甲醇制乙二醇平均利润为372元/吨，2020年以来由于乙二醇价格下跌，煤制乙二醇的利润大幅压缩。 从表2看出，煤制乙二醇到达华东地区的价格为4500 ～5000元/吨。随着工艺条件的成熟与生产负荷的提高，成本还会下降，与石油路线相比，煤制乙二醇具有一定的成本优势[7]。虽然，煤制乙二醇的成本较低，但对煤质的要求较为严格，且乙二醇的主要消耗区域与成产区域距离较远，造成乙二醇运输成本高[8]。

表2 煤制乙二醇项目成本分析 元/吨

3.2 产品质量

目前，煤制乙二醇与乙烯制乙二醇的产品质量主要是杂质的含量，在聚合反应过程中，是游离基不断增长的过程，对于能够产生游离基的杂质，特别是含氧、含氮和含硫的有机化合物，必须严格控制其含量，如果杂质含量高了，产生新的游离基会阻断聚合链，产生一些低分子化合物，影响聚合物多方面的性能。煤制乙二醇主要指标都能达到国家标准，但整体质量与乙烯制乙二醇还有差距，特别是色度和紫外透光率这两项比较重要的指标 差距较大，这也与煤制乙二醇含有的杂质成分有关，因此，对下游的纤维染色也造成一定影响。

4 总结

综上所述，我国煤制乙二醇行业的发展，可利用我国相对丰富的煤炭资源，将煤炭作为基础原料生产乙二醇可以有效缓解国内供需矛盾，促进我国资源的合理利用。从工艺路线来看，煤制乙二醇生产技术具有效率高、成本低、污染少等一系列优点，具有非常广阔的发展潜力。但目前来说，煤制乙二醇发展的经济性和技术可行性仍需进一步验证和考察，煤制乙二醇的工程应用，一定要务求稳定，项目方需要充分考虑煤制乙二醇在运输、技术等方面的条件，在确定开展项目前，须充分考虑多方因素，优化煤制乙二醇工艺技术，构建科学合理的应用体系，从而提高我国煤制乙二醇产业的国际竞争力。