煤制乙二醇技术
一、乙二醇介绍
乙二醇俗称甘醇，英文名称ethyleneglycol,简称EG；分子式C2H6O2，其结构简式 HO－CH2－CH2－OH，是生产聚酯涤纶，聚酯树脂、合成纤维、增塑剂、表面活性剂等有机产品的主要原料。乙二醇是最简单的二元醇，具有醇的通性，可与无机酸或有机酸发生酯化反应，与多元酸发生聚合反应生成聚酯。随着聚酯纤维、聚酯塑料等的市场需求量增大，对乙二醇产品的质量指标要求也越来越严格，目前国标优级品指标要求必须达到，醛质量分数≤0.0008%，紫外透光率，220nm≥75%、275nm≥92%、350nm≥99%，才能满足下游产品的需要。
二、中国煤制乙二醇行业市场现状
我国能源结构为煤多油少，因此煤制乙二醇的方法逐渐被广泛使用。煤制乙二醇是以煤制得合成气，再经催化反应生产草酸二甲酯，再以催化剂进行DMO的低压加氢制取乙二醇。这种生产方法涉及到原油、乙烷、煤等原材料。
近五年我国乙二醇生产能力呈逐年增长态势，据统计，截至2021年我国乙二醇产能为2145万吨，同比增长32.8%，产量为1180万吨，同比增长21.6%；我国多年以来持续进口乙二醇的产品，并且年进口量维持在750-1060万吨之间，2021年我国乙二醇进口量为842.64万吨，同比下降20.1%；随着煤质乙二醇技术的发展，产能必然会有很大的提升，未来会减少对于乙二醇进口的依赖程度，让供应水平得到提升。
作为新兴的煤制乙二醇工艺，提纯精制的关键环节直接决定了产品的品质。因为市场上不同企业的煤制乙二醇精制工艺方案不同，所以产出的乙二醇杂质组成也不尽相同，品质参差不齐，这直接影响了煤制乙二醇工业的发展。
研究表明影响煤基乙二醇品质的主要是酯类和醛类等杂质，微量酯类如草酸二乙酯、草酸二甲酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、乙醇酸甲酯、1,4－丁内酯等在催化剂的催化作用下发生叠合、烷基化、酯交换、内水解等反应， 一部分酯类转化为极性较大的物质被相关催化剂吸附，一部分酯类转化对乙二醇UV没有影响的物质，入乙二醇产品中。醛类如乙醛、丙烯醛等在催化剂的作用下与乙二醇发生下列缩醛化反应，生成高沸点的缩醛，该产物一部分被催化剂吸附，其余进入乙二醇产品中，该产物不会对乙二醇产品指标产生不利影响，从而达到脱酯、脱醛，降低醛含量、提高UV值的目的。装置运行周期内，没有多余废酸、废碱等污染物产生。
三、蓝晓科技煤制乙二醇树脂介绍
煤制乙二醇精制工艺路线图
针对煤制乙二醇工业的提纯精制难题，蓝晓科技发挥自身在吸附分离领域雄厚实力和多年技术积累优势，组织研发人员进行技术攻关，成功研发出了两款乙二醇精制专用树脂：
seplite®LXC-20是乙二醇脱醛专用树脂，是在苯乙烯—二乙烯苯的共聚骨架上引入磺酸活性基团，形成含有适当孔结构的专用树脂。该树脂具有催化活性高、交换容量高、使用寿命长等特点，主要技术性能指标均达国际先进水平。
seplite®LXC-30树脂是乙二醇提高紫外透过率专用树脂，是苯乙烯—二乙烯苯共聚物。主要用于乙二醇行业中提高产品紫外透过率。该树脂具有催化活性高、使用寿命长等特点，主要技术性能指标均达国际先进水平。
通过两种树脂搭配可以让煤制乙二醇达到优等品。
四、案例展示
内蒙古某企业使用蓝晓乙二醇精制树脂后，数据如下：
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。
所以在本期中，让我们详细梳理一下煤基乙二醇的风波。
什么是乙二醇？
1.乙二醇是一种重要的有机化工原料，广泛用于下游，主要用于生产聚酯和防冻剂，也用于生产不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、表面活性剂和炸药等。
2.世界上一半的乙二醇(约占中国乙二醇的90%)用于中国的聚酯生产。在中国，85%的聚酯用于化纤行业的聚酯纤维生产。聚酯作为化学纤维中最重要的产品，与中国国内生产总值相比，已基本实现同比增长。化纤企业主要集中在江浙两省，而恒易、荣盛等大型化纤企业都位于此，因此需要大量的乙二醇来满足聚酯纤维的生产。
3.乙二醇的生产技术主要是石油路线，即以乙烯为原料，通过环氧乙烷生产乙二醇；此外，还有从煤和天然气制备乙二醇的生产技术。然而，目标油路的能力不能满足缺口，乙二醇曾经是中国进口的最大的化工产品。
在前几年需求量大、工艺路线成本低、油价高的背景下，与传统的石油路线生产乙二醇相比，煤制乙二醇工艺可以充分发挥其成本优势。因此，一批项目相继启动。
煤制乙二醇项目是十一五期间的示范项目。第一个年产20万吨的项目于2009年底投产。
2014年
中国有25家主要的乙二醇生产企业，总生产能力为583.3万吨。其中，石油乙烯法约占64.9%，合成气制乙二醇(包括煤制乙二醇)占26.6%。
2016-2016年
井喷阶段。
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2017
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据悉，到2020年，中国将建设41个煤基乙二醇项目，总生产能力为1026万吨。前景似乎是光明的.
但是.化纤巨头企业说：我不需要煤乙二醇企业说我质量好，如果价格合理，其他企业会用。
那么谁是对的，支持他们态度的因素是什么？
煤制乙二醇的分析
技术是帮凶吗？
乙二醇下游企业习惯于使用石油路线产品，但他们对煤制乙二醇产品的质量稍有评论。主要原因是石油路线工艺在国内外已运行多年，且工艺中产生的杂质很少。分离杂质的工艺成熟，产品能满足聚酯聚合的要求。在化学工业中，聚合是一个困难的过程，它要求严格的操作条件，尤其是原料的纯度。
据有关专家介绍，乙二醇工艺包括两个部分：乙二醇的合成和分离。起初，科学研究更注重综合而忽视分离。示范项目建立时，分离过程并不完善，因为科研深度不够，科研没有进行到底，没有进行严格的聚合实验。虽然该产品符合目前的工业乙二醇标准，但不符合聚乙二醇的要求。
目前，聚酯企业在实际使用煤制乙二醇时存在掺混现象，掺混比例一般为20-30%。
煤制乙二醇的分析
还是因为价格？
八家聚酯企业(同坤、恒易石化、江苏洪升、新凤鸣、江苏项英、浙江双吐、东南新材料和浙江嘉宝)联合向中国证监会提交了一封信，信中称
乙二醇期货上市引发动荡的另一个重要原因是下游企业担心乙二醇价格飙升。当乙二醇期货即将上市的消息传出后，许多国内供应商开始大量囤积，国外供应商也纷纷增加库存，从而减少了市场供应量。由此可见，一旦上市，价格将不再对下游企业有吸引力。
煤制乙二醇的分析
兴趣因素是关键？
从乙二醇厂建设权限分散的地方来看，新项目不需要国家发改委的批准，煤基乙二醇项目建设蓬勃发展。只要一个项目是好的，它很快就会导致供需失衡。这是没有统一规划和无序竞争的结果。煤中大量的乙二醇与低煤价有关。当煤炭价格较低时，煤炭的深加工变得更加重要。技术成熟度不再是需要考虑的关键因素，经济效益是最重要的目标。
作为一条新的路线，技术水平、设备安全、环境保护和产品纯度等问题需要逐步解决。
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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。
限电措施和煤炭短缺的阴影下，一场“保卫黄河”的战役正在打响，至少是在学术层面。
黄河流域在中国能源版图上有着心脏一般的地位，它不仅是中华文明的孕育之地，也是中国最重要的能源基地、煤化工基地之一。这些身份叠加，使得该流域“水-能”规划日程日益严峻。
12月23日，绿色和平与北京大学环境科学与工程学院共同发布了《黄河流域电力部门虚拟水转移及2030年电源结构优化研究》报告（以下简称《黄河流域虚拟水报告》）。
该报告中的“虚拟水”，即商品生产和服务过程中被消耗的“看不见”的水资源量，对能源结构、环保意义重大。黄河流域以火电为主的能源结构，耗水较大，决定了虚拟水的重要决策风向作用。
“超载”的黄河
黄河流域以我国河川径流量的2%，匹配全国13%的耕地面积和超过50%的能源储备，成为我国粮食矛盾和工业用水矛盾的聚焦地。黄河流域当前水资源开发利用率高达80%，远超40%的生态警戒线。
煤炭产业的全生命周期，都在加剧黄河流域的水危机。不只是火力发电本身，火电厂上游，包括煤炭的采洗也会造成严重的水污染问题。
12月17日，水利部印发《关于黄河流域水资源超载地区暂停新增取水许可的通知》。《通知》明确，黄河流域中，干支流地表水超载有13个地市(涉及6个省区)、地下水超载62个县(涉及4个省区17个地市)。
《黄河流域虚拟水报告》指出，2015年，黄河流域八省通过电力传输向中国其他省份输送了共计5.63亿立方米的虚拟水资源，净流出1.19亿立方米的虚拟水。由此可见，煤电资源的开发和输出进一步加重了黄河流域水资源稀缺和地下水超采等问题。
2019年《黄河水资源公报》显示，黄河全流域已形成6个浅层地下水降落漏斗、18个浅层地下水超采区。
《黄河流域虚拟水报告》指出：
黄河流域发电用水逐年增加，对流域稀缺水资源的影响日趋严重。
从2010至2015年，黄河流域内八大省份火电行业的用水总量和耗水总量分别从92.65亿立方米和89.95亿立方米，增至133.13亿立方米和132.27亿立方米，增幅超过四成。八省总水资源使用量中有6.1%被用于火电部门做冷却环节。其中山东省、内蒙古自治区和河南省的火力发电总取水量最大。
研究报告撰写者之一，牛津大学博士、北京大学博士后研究员廖夏伟分析指出，黄河流域水能矛盾高度突出，主要有两大深层次原因：
一是黄河流域能源分布与水资源分布严重不匹配，集中了50%的煤炭资源，但是水资源量相对紧缺。上世纪末，黄河流域断流每天高达200多天。黄河流域8大省（除去四川省），人均水资源量相对比较枯竭。
二是资源分配与用电中心地理位置不匹配，我国建立了世界上最大的输电机制，但能源供给大省，如山西、内蒙、陕西、宁夏，恰恰是水资源极度缺乏的地区。山西省是我国第二大产煤大省，人均水资源只有300多立方米/人，为联合国定义下极度缺水地域。很多煤电企业为了减少煤炭运输成本，将电厂就近建在能源基地，加剧了地下水超采枯竭。
另据绿色和平统计，黄河流域重点8省的煤化工项目共计116个，占当下中国煤化工项目总量的67%，而这些项目都是耗水、耗能大户。
耗煤量方面，煤间接制油项目的煤耗量最高，为4830万吨；煤直接制油和煤制气项目煤耗量在千万吨左右，分别为909万吨和1757.4万吨。耗水量方面，煤制烯烃项目的耗水量极为突出，预估约需要消耗47280万吨新鲜水，同时煤制乙二醇项目的耗水量也紧随其后，需要消耗约13620万吨的新鲜水。
“碳中和”与节水难兼顾
“与美国相比，我国人均电力消费量处于相对较低的水平，未来仍会呈现持续性增长，电动车推广也将成为其推动因素。”廖夏伟称。
如今，电力行业已成为经济 社会 发展必不可少的支柱，这也是一个对水资源高度依赖的行业。
原因在于，90%的煤电厂在冷却中需要用到水。煤电厂转化效率通常在30%-40%左右，多余的热量需要被其他介质带走，最常见的冷却介质就是水和空气。
中国农业大学副教授柴利介绍，火电厂主要有三种冷却方式，第一种是干冷技术，即空气冷却。另一种是湿冷，分闭式循环和开放式循环两种。开放式冷却取水量非常大，每兆瓦时可消耗85立方米的水。
据绿色和平2016年发布的报告，一家装机容量为500兆瓦、采用直流冷却系统的燃煤电厂，每三分钟就能抽干相当于一个奥林匹克竞赛规模泳池的淡水。
黄河流域水资源相对枯竭，因此空冷技术、耗水较少的闭式循环一直被鼓励提倡。但硬币的另一面是，使用空冷的代价是降低热效率，能耗显著增加，同时产生大量的石油类污染物、重金属污染物。
《黄河流域虚拟水报告》指出，黄河流域250多个电厂中，近40%左右每年4月都面临水资源短缺的风险，不仅会影响黄河流域内火电厂的生产，也会冲击河北、北京和辽宁等接收外省的电力供给稳定性。
《黄河流域虚拟水报告》得出的结论显示，“碳中和”和水资源约束“三条红线”的目标难以同时实现，发电结构亟需调整，技术革新势在必行。
在碳排放量达到限额16.33亿吨的同时，经济成本和耗水量也飙升至6.22万亿元和49.16亿吨。
报告指出，在黄河流域八省这样的干旱缺水地区，在碳排放量还有一定上升空间且水资源极度紧张的情况下，采用能耗较高但用水量较低的空气冷却技术，对于黄河地区发电行业的发展十分重要。空气冷却技术可以将整个流域面临缺水风险的发电量降低至23.45%。
报告建议，黄河流域内各省需要积极推进可再生技术发展和储能技术改进，加快其电力行业转型，提高风能、太阳能等能够同时实现节水减碳效益的可再生能源的发电占比。
同时，需要加快水资源节约型 社会 的建设，通过水资源高效利用技术、水权市场的建立、水资源费改税等革新举措的推进，确保水资源管理制度得到最严格的实施。
由此，综合可再生能源发电技术和空气冷却技术的发展，黄河流域八省能更有效地实现节水与减排共同效益。
根据煤制乙二醇投资方披露的项目评估数据，
建设的20 万吨用褐煤生产乙二醇工厂，投资约21亿元，项目达产后每年的营业收入约15.3 亿元，利润总额约8.94 亿元，总投资收益率为40.89 %。以此推算，每吨煤制乙二醇的生产成本约为人民币3200元。 与中东产品相比，并不具备任何优势。 另外，对于煤制乙二醇项目，从市场容量来看，国内目前乙二醇总消费量在700万吨左右，中国海关总署的数据显示，2007年我国进口乙二醇480万吨，2008年进口522万吨。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投资的关注。以目前的市场价格估算，总市场规模为人民币350亿左右。尽管产品对外依存度的相对值较高，但产品市场容量的绝对值仍然不大。因此，就对石油和天然气替代的战略意义而言，煤制乙二醇明显不如煤制油(ctl)与煤制烯烃(cto)以及煤制合成天然气(sng)。
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故填：C+H2O（气）
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（2）因为合成气在不同催化剂作用下，可以合成不同的物质，合成气中含有碳元素、氢元素和氧元素，合成的新物质中也应该含有碳元素、氢元素和氧元素，草酸、甲醇中含有碳元素、氢元素和氧元素，而尿素中含有碳元素、氢元素、氧元素和氮元素，所以仅用合成气有可能合成草酸、甲醇，但是一定不能合成尿素．
故填：③．
（3）减少汽车尾气排放，开发利用风能、太阳能、核能，工业废气达标排放等措施有利于减少酸雨危害，增加燃煤用量不利于减少酸雨危害．
故填：③．
（2）氢气与一氧化碳均具有还原性都能置换出氧化铁中的铁，同时生成水和二氧化碳，结合方程式的书写解决即可．
（3）由质量守恒定律可知化学反应前后元素的种类不变，可知反应前元素有三种即碳氢氧，反应后不会出现氮元素，所以尿素不可能产生．
（4）从煤直接作燃料到用煤制取乙二醇，是一种节能环保的方式，因此体现了化学知识的重要性．
故答案为：（1）C+H2O
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