煤制乙二醇的技术工艺路线

中国是乙二醇的最大消费国和主要生产国。近年来，随着国内煤制乙二醇产业的快速发展，国内乙二醇产能和产量快速增长，但进口依存度仍维持在较高水平。2020年，我国乙二醇产能大幅扩张。到2020年，我国乙二醇产能达到1570万吨，同比增长20.4%。其中，新增产能主要包括恒力大连、浙江石化(一期)、中科炼化、中化泉州等炼化一体化乙二醇装置。、合成气制乙二醇装置，如兖矿融信、陕西沃能、河南龙宇(二期)、新疆天业(四期)。

受资源赋存影响，国内自给的乙二醇主要来自华东、华南的石脑油制乙二醇和华北、西北的煤制乙二醇。2020年，我国乙二醇产量881万吨，同比增长17.05%，年均开工56.08%，同比下降13.83个百分点。产量大幅增长主要受2020年多套新乙二醇装置投产带来的供应能力提升影响。一方面，乙二醇价格低造成的成本压力大，乙二醇装置关停降低负荷(多套煤装置长期关停，油厂乙二醇产量占比降低)；另一方面，由于下半年几套新设备的集中投产导致产能基数的变化。

煤制乙二醇的竞技 2010-2-4 近年来，我国聚酯产业的迅猛发展大大提升了对主要原料精对苯二甲酸 (pta) 和乙二醇的需求。乙二醇生产远远不能满足国内聚酯产业的需求，需大量进口。但同时期乙二醇的产量没有太大的增长。 2008 年国内乙二醇的供需缺口为 520 万吨，自给率不足 30% ，只能通过大量进口以满足下游需求。 亚化咨询的最新数据显示， 2009 年中国的乙二醇进口量超过 580 万吨，比 2008 年增加 12% 。从 2000 年到 2008 年期间，我国乙二醇消费量年均增长率为 18.4% ；同期国内乙二醇供给量年均增长率为 12.3% ，国内产量增长远不足以满足需求增长。正是由于国内乙二醇的供需缺口引发了对业界煤制乙二醇的关注。 亚化咨询认为，由于多家研究机构与工程公司的参与，将使我国煤制乙二醇技术开发与工程化迎来多家竞技的局面。参与者包括生产企业、工程公司和科研机构。 中科院福建物构所经过近 30 年的不懈努力，研究了合成气制乙二醇核心催化剂关键技术。该工艺采用 co 、 no 、 h2 、 o2 和甲醇等作为原料，采用草酸酯氧化偶联法制取乙二醇，开发了偶联和加氢催化剂，探索了煤制乙二醇产业化新的路线，并先后进行了 300 吨级和万吨级的合成工艺试验。 2009 年 12 月，采用中科院物构所技术的全球首个煤制乙二醇工业示范项目——通辽金煤 20 万吨 / 年煤制乙二醇工业示范项目打通全流程，完成一周的试运行并产出合格产品。预计该项目将于 2010 年进一步调试以实现商业运营。 2009 年 9 月，湖北省化学研究院完成了“煤制气合成聚合级乙二醇新技术”中三项关键催化剂的研究。并通过了小试成果鉴定。三项关键催化剂包括选择性脱氢、草酸二甲酯合成和草酸二甲酯加氢。 2010 年 1 月，由中国五环工程有限公司、湖北省化学研究院、鹤壁宝马集团三方合作的煤制合成气生产乙二醇中试基地项目开工仪式在鹤壁市山城区宝马集团举行。将依托宝马集团现有的甲醇装置和工程设施，建设年产 300 吨乙二醇中试装置和 20 万吨级工业装置。 此外，华谊集团上海焦化公司联合有关的高校和研究机构也进行了煤制乙二醇核心技术的研发，并在筹建万吨级中试装置。天津大学等高校和其他工程公司也在进行煤制乙二醇的技术研发工作。 煤制乙二醇开创了乙二醇生产新的原料来源，其工业示范于 2009 年被列入石化振兴规划。由于乙二醇市场成熟，价格较高，煤制乙二醇盈利前景良好，将成为我国 2010 年煤化工产业新亮点。首届煤制乙二醇技术经济研讨会将于 2010 年第二季度召开。 亚化咨询的研究报告显示，到 2012 年，我国乙二醇的总产能为 460 万吨 / 年，按照开工率 75% 计算，产量应该在 345 万吨左右。而需求方面，预计到 2012 年，我国乙二醇的消费将超为 1050 万吨。供需缺口将达到 705 万吨。我国煤制乙二醇有巨大的市场空间。 亚化咨询认为，我国煤制乙二醇的竞争对手不仅包括国内的一体化石化企业，也包括中东地区以低价乙烷或者石脑油生产乙二醇的企业。未来几年里，我国对乙二醇的市场需求将稳步上升，煤制乙二醇的生产成本，工艺技术的可靠性，以及装置能否实现稳定运行将是决定其竞争力的关键。

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2020年9月10-11日， 2020（第四届）中国国际煤气化技术与产业大会在山西晋城成功举行 。大会吸引了700多名嘉宾及代表、120多位煤气化行业专家及65个项目业主单位参加。

泓济环保作为支持单位，副总经理刘学文先生在会上作了题为 “HBF和ADN工艺包在煤化工废水处理中的应用” 的报告，分享了 泓济环保在煤化工清洁利用方面的经验和思考。

煤化工在工业中具有重要地位，其产生的废水较难处理，通常含有 大量的悬浮颗粒、硫化物、氰化物等有害物质 ，并且 具有高氨氮、高COD的特点 。

随着我国产业升级与绿色发展的要求，如何高效稳定处理这些高难废水成为每个煤化工企业亟需考虑的问题。

泓济环保为煤化工行业提供综合解决方案，以期为客户建立起环境竞争优势，为绿色煤化工的发展贡献泓济智慧。

作为主办单位之一的晋煤集团有60多年发展史，是全国最大的煤层气开发利用企业、优质无烟煤重要的生产基地、最大的煤化工企业集团和最大的瓦斯发电企业。

泓济环保承建了晋煤华昱年产百万吨甲醇制清洁燃料项目的给水系统工程与污水处理系统工程，助力晋煤集团绿色发展。

给水水源来自杜河水库，虽然水质较好，但是浊度偏高。

本工程主要去除原水中的悬浮物、硬度、碱度等，采用机械搅拌加速澄清池+V型滤池+消毒作为原水处理工艺。

设计处理水量2000m³/h。处理后的水进入生产、消防合用水池，经加压泵送至厂区各个用水点。

全厂污水来源于甲醇厂区生活及化验污水、气化污水、脱硫脱碳污水、精馏污水、地面冲洗水污水及初期雨水，一期污水处理量为12000m³/d。

为缓解用水压力，污水处理后要求达到75%的回用率，因此同步建设中水回用系统。

在污水系统工程中，泓济环保使用了专利技术—— HBF工艺包 进行高效脱氮，去除污水中的有机污染物。

泓济环保在工业领域深耕多年，服务了包括晋煤集团、昊源集团等众多优质客户，凭借自身优质技术，为工业废水的处理持续贡献泓济力量。

河南省中原大化集团有限责任公司煤制甲醇及乙二醇工程，该项目配套水处理工程包括脱盐水站、污水站、中水回用水站及煤制乙二醇污水站。

该项目应用了泓济环保的又一核心技术—— ADN工艺包 ，其是针对 煤制乙二醇高硝酸盐废水 处理开发的新技术。

其优势为：

山东晋煤明化年产60万吨甲醇项目，配套水系统工程包括原水站、污水站、脱盐水站、循环水旁滤站、回用水站及蒸发结晶系统在内的整个全水系统。

泓济环保陆续为安徽昊源化工提供多个水系统服务，包括老厂二期污水站、老厂一期污水改造、老厂中水回用、园区新厂污水站、园区新厂中水回用项目等。

该项目配套水处理工程包括：4套中水回用系统以及1套化学水处理系统。

随着我国对环境治理的不断强化，现代煤化工行业发展将越来越重视环保问题。泓济环保将以技术成果的持续创新，为煤化工行业的发展提供优质的解决方案，为推动现代煤化工发展做出更多的贡献。

目前主要的煤制乙二醇工艺是“间接法”，即以煤气化制取合成气，CO催化偶联合成草酸酯，再加氢生成乙二醇。

以惠生工程和天大共同研发的合成气制乙二醇技术为例，合成气制乙二醇技术主要包括以下特点：

⑴ 拥有完善的合成气制乙二醇物性数据库；

⑵ 草酸酯合成工艺实现封闭循环，亚硝酸酯回收率高，物耗低；

⑶ 新型CO偶联催化剂体系开发，适应更宽工艺条件、催化剂成本大幅降低；

⑷ 绿色、高效、长寿命草酸酯加氢催化剂的成功开发；

⑸ 草酸酯合成、草酸酯加氢反应器及其工艺；

⑹ 独有的低能耗聚酯级乙二醇产品分离方案；

⑺ 草酸酯合成工艺路线产品多元化及草酸酯下游产品开发（煤制燃料乙醇、碳酸二甲酯及碳酸二苯酯等）。

主要的煤制乙二醇工艺是“草酸酯法”，即以煤为原料，通过气化、变换、净化及分离提纯后分别得到CO和H2，其中CO通过催化偶联合成及精制生产草酸酯，再经与H2进行加氢反应并通过精制后获得聚酯级乙二醇的过程。

以惠生工程和天津大学共同研发的合成气制乙二醇技术为例，国内合成气制乙二醇技术主要包括以下特点及优势： a. 通过实验获得煤制乙二醇中涉及的非常见物质如亚硝酸酯、草酸酯的物化性质、热力学参数、溶解度、交互作用参数等重要物性数据；

b. 在草酸酯、碳酸酯、甲醇以及乙二醇、1,2-丁二醇等分离过程中的二元及多元交互参数； a. 两代草酸酯合成催化剂：

第一代传统颗粒型氧化铝负载的钯系催化剂（工业使用催化剂），钯负载量为0.6%wt左右，草酸酯选择性高达98.5%，催化剂时空收率大于700g/Lcat/h，寿命超过2年；

第二代整体型钯系催化剂，在保证催化剂性能的同时，钯负载量仅为0.15%wt，催化剂床层阻力大幅降低；

b. 草酸酯加氢催化剂：

高活性、高选择性、高稳定性的Cu/SiO2催化剂原粉的工业规模制备；

第一代片状加氢催化剂，具有高强度、高稳定性的特点；

第二代条形加氢催化剂（工业使用催化剂），经过4700小时寿命评价，催化剂草酸酯转化率100%，乙二醇选择性大于95%，时空收率大于300g/Lcat/h，起始温度185℃，平均温升频率在1.5℃/月，最高反应温度可达245℃，预计寿命超过1.5年。

第三代整体型加氢催化剂进一步消除外扩散影响，催化剂活性及稳定性均大幅优于第二代条形加氢催化剂。

c. 上述催化剂均以实现工程放大制备及生产，拥有百吨级催化剂生产线1条； a. 更高的草酸酯合成工艺压力，降低系统体积；草酸酯合成循环过程操作弹性大，亚硝酸酯回收率高达95%，NO补充量低；采用NO直接补充，过程更加稳定，副产硝酸钠，无废水排放；

b. 独有的低能耗聚酯级乙二醇产品分离方案：采用组分切割方式，仅使用4塔精馏即可获得聚酯级乙二醇产品，较传统乙二醇分离方案节能20%以上；

c. 更宽的原理规格要求：对于进料CO和H2要求更宽，浓度超过98%即可，对CO中CO2、CH4、N2，对H2中CO、CO2、CH4、N2均不做要求；

d. 草酸酯合成工艺路线产品多元化及草酸酯下游产品开发：目前正在开发的及已经开发成功的煤制乙二醇相关产品及工艺路线包括煤制燃料乙醇、合成草酸、碳酸二甲酯、碳酸二苯酯等；

e. 完备的分析监测方案：实现在线监测与工艺控制过程相结合，确保工艺稳定性的同时降低操作人员数量，避免人为操作失误带来的潜在危险。 天津大学拥有1批从实验室到中试再到示范工程的工程技术人员，可为企业提供详细而又安全的开车指导及技术支持服务；

惠生工程凭借其在EPCM以及生产方面的丰富经验能够提供业主完善的工程领域相关的服务以及煤气化、净化、分离部分的生产培训；

拥有千吨级及万吨级装置基地作为煤制乙二醇核心技术的培训基地。 自1987年开始长期连续的煤制乙二醇及相关基础研究工作，完备的从实验室小试、吨级模试、百吨级中试到万吨级示范工程的工程放大过程研究；

a. 国家九五科技攻关项目；

b. 国家十一五科技支撑项目；

c. 千吨级黄磷尾气生产草酸酯、草酸、乙醇项目；

d. 万吨级合成气制乙二醇项目； 已经获得的在催化剂、工艺、分离及相关技术方面的授权专利19项，PCT国际专利3项；

由CO气相偶联合成草酸酯的规整催化剂及其制备方法，ZL2010

用于草酸酯加氢制乙二醇的规整结构催化剂及其制备方法，ZL2010

CO低压气相合成草酸酯的催化剂及其制备方法 ，ZL2007

CO偶联制备草酸酯的方法 ZL2007

草酸酯加氢合成乙二醇的催化剂及其制备方法，ZL 2007

气相法CO偶联再生催化循环制草酸酯 ，ZL96109811.2

用于醋酸酯加氢制乙醇的催化剂及其制备方法,ZL2012

醋酸酯加氢制乙醇的方法, ZL2012

用于草酸酯加氢制乙醇的催化剂及其制备方法与应用，ZL2011

制备甲基苯基草酸酯和草酸二苯酯的方法，ZL02129213.2

负载型金属氧化物催化合成甲基苯基草酸酯和草酸二苯酯，ZL02129212.4

以草酸酯和苯酚合成草酸二苯酯的方法，ZL2005

会增加寿命时长。

第二代条形加氢催化剂（工业使用催化剂），经过4700小时寿命评价，催化剂草酸酯转化率100%，起始温度185摄氏度，平均温升频率在1.5摄氏度每月，最高反应温度可达245摄氏度，预计寿命超过1.5年。

煤制乙二醇即以煤代替石油乙烯生产乙二醇。

制法方法

环氧乙烷直接水合法。

为目前工业规模生产乙二醇较成熟的生产方法。环氧乙烷和水在加压（2.23mpa）和190~200

℃条件下，在管式反应器中直接液相水合制的乙二醇，同时副产品一缩二乙二醇、二缩三乙二醇和多缩聚乙二醇。煤制乙二醇的潜在工艺路径可以分为直接合成法和间接合成法。直接合成法是将合成气中的co及h2一步合成为乙二醇。间接合成法则主要分为通过甲醇甲醛及草酸酯作为中间产物合成，然后加氢获得乙二醇。相对而言，甲醇甲醛路线合成的研究还不深入，离工业化距离远；而草酸酯加氢合成法的实用性较强，适宜进行工业生产。由煤制合成气经草算酯加氢制取乙二醇的三个主要反应为：

氧化酯化反应：2ch3oh+2no+

1/

2o2→2ch3ono+h2o

co偶联反应：

2co+2ch3ono→（cooch3}2+

2no

草酸酯加氢反应：（cooch3}2+

4h2→

hoch2ch2oh

2ch3oh

总的化学方程式：2co+4h2+

1/

2o2→

hoch2ch2oh+h2o

该成套技术在实施地江苏省丹阳通过中国科学院组织的成果鉴定。鉴定委员会专家认为，此项成果标志着我国在世界上率先实现了全套“煤制乙二醇”技术路线和工业化应用，是一项拥有自主知识产权的世界首创技术。

通过长期基础研究、应用研究和产业化获得的该项成果拥有多项技术专利和自主知识产权；该成套技术符合循环经济三原则，经鉴定委员会专家现场考察。

福建物构所自1982年起经过多年前期研究获得一系列完全自主产权专利技术和催化剂技术秘密。2005年起，该所与江苏丹化集团有限责任公司、上海金煤化工新技术有限公司强强联手，正式启动了“CO气相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氢合成乙二醇”的产业化项目。该项研发得到科技部、中科院和福建省的大力支持。经过3年多的努力，成功完成了“万吨级煤制乙二醇”工业示范装置的设计和建设，成功开车打通全流程并稳定运行1000小时以上。

中国科学院“世界首创万吨级煤制乙二醇工业化示范”新闻发布会在北京人民大会堂隆重举行。全国人大常委会副委员长、中国科学院院长路甬祥出席会议。科学技术部、工业和信息化部、国土资源部、自然科学基金委、中国石油化工协会等相关部门领导，福建省人民政府领导、江苏省人民政府领导、内蒙古自治区领导以及技术成果鉴定专家组组长何鸣元院士等共同出席了发布会。

鉴定委员会专家一致认为，此项成果标志着我国领先于世界实现了全套“煤制乙二醇”技术路线和工业化应用，是一项拥有完全自主知识产权的世界首创技术。该技术的推广应用将有效缓解我国乙二醇产品供需矛盾，对国家的能源和化工产业产生重要积极影响，具有重要的科学意义、突出的技术创新性和显著的社会经济效益。

乙二醇是重要的化工原料和战略物资，用于制造聚酯(可进一步生产涤纶、饮料瓶、薄膜）、炸药、乙二醛，并可作防冻剂、增塑剂、水力流体和溶剂等。“煤制乙二醇”即以煤代替石油乙烯生产乙二醇。专家指出，此类技术路线符合我国缺油、少气、煤炭资源相对丰富的资源特点。中国科学院福建物质结构研究所通过长期基础研究、应用研究和产业化获得的该项成果，拥有多项技术专利和自主知识产权；该成套技术符合循环经济 “减量化、再利用、资源化”三原则，其显著特点还在于全部采用工业级的CO、NO、H2、O2和醇类为原料，对形成规模化产业极为有利。鉴定委员会专家在现场考察后认为，万吨级工业试验装置运行稳定，具备了进一步建设大规模工业化生产装置的条件。据专家测算，用石油乙烯路线每生产一吨乙二醇约耗2.5吨石油。全世界用石油乙烯生产的2000多万吨乙二醇，若都以煤为原料进行生产，那么，节省下来的石油相当于新开发一个年产5000万吨石油的大庆油田。