煤制乙二醇技术与应用

朱志峰(安徽淮化股份有限公司技术研发中 232038)

一、前言

乙二醇是一种重要的有机化工原料，主要用来生产聚酯纤维（PET）、塑料、橡胶、聚酯漆、胶粘剂、非离子表面活性剂、乙醇胺以及炸药。也大量用作溶剂、润滑剂、增塑剂和防冻剂等，用途十分广泛。煤制乙二醇在2009年初列入国家石化产业调整和振兴规划，随着我国聚酯工业的快速发展.我国乙二醇的表观消费量不断增加.呈跳跃式增长态势。由此在国内掀起了一股煤制乙二醇的开发投资热，煤制乙二醇技术已成为业界关注的焦点。我国实际在煤制乙二醇的生产方法以及工艺上均有比较科学的研究。本文针对这些进行比较详细的论述。

二、煤制乙二醇工艺路线

目前几种主要的煤制合成气生产乙二醇工艺路线，具体而言有以下几种：

1、合成气法

合成气直接合成法具有理论上最佳的经济价值，其反应方程式如下:

此反应属于Gibbs自由能增加的反应，ΔG500 K=6.60×104J/mol，在热力学上很难进行，需要催化剂和高温高压条件。20世纪70年代，美国UCC公司采用铑催化剂，反应压力高达300MPa;80年代反应压力降至50MPa，温度降至230℃，但是反应的选择性和转化率仍然很低。

2、草酸酯加氢合成法

目前合成气制备乙二醇的路线，以气相草酸酯法（氧化偶联法）最具有代表性。该法首先由CO气体合成草酸二酯，再经催化加氢制取乙二醇，通过后续的精制，可以获得纯度较高的聚酯级乙二醇。该法对于工艺条件的要求相对较低，反应条件相对温和，被认为最可能实现大规模工业化的合成气制乙二醇路线。主要反应分为草酸酯制备和草酸酯加氢两部分，总反应为：

该工艺路线的特点是以纯的CO、H2和O2为原料，通过三步反应、两个体系制备产品乙二醇。具体为水煤浆加压气化的粗合成气为原料，经过热回收、CO分离及压缩得到的CO气体去乙二醇装置羰化单元。从CO分离装置出来的富氢气体配以净化气一起作为变压吸附（PSA）制氢装置的原料气，制取高纯度氢气送往乙二醇装置加氢单元。合成气经草酸二酯合成乙二醇，主要有四个工序，分别为酯化工序、羰化工序、加氢工序及精制工序。

三、煤制乙二醇应用

1、国外工艺技术概况

1977年日本宇部提出的常压气相合成草酸酯技术，以Pd/AL2O3为催化剂，在100℃下通入混合。草酸二甲酯的收率达到98%。甲醇和尾气中的氧化氮在高温下用氧气氧化，合成亚硝酸甲酯，循环使用。

2、国内工艺技术概况

(1)中国科学院福建物构所工艺

20世纪80年代初，国内也开始了C0催化合成草酸酯及其衍生物产品草酸、乙二醇的研究。中国科学院福建物构所与南靖合成氨厂合作，利用合成氨装置回收的C0，在常压、150℃下催化偶联合成草酸二甲酯，然后以Cu/Cr为催化剂，进行草酸二甲酯的低压加氢，转化率达95%～100%，乙二醇选择性为80%～90%。

2005年中国科学院福建物构所与江苏丹化合作，建成了300吨/年合成气间接合成乙二醇中试装置。在成功的基础上于2007年建成1万吨/年草酸酯加氢制乙二醇工业示范装置，已正常生产出1500吨合格产品。福建物构所，联合丹化科技、上海某公司成立了通辽金煤公司，并建设20万吨/年装置。

(2)湖北化学研究院工艺

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。随后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，建设年产300吨乙二醇中试装置和5万吨级工业装置。

(3)中石化上海研究院工艺

中石化上海研究院在扬子石化厂区内建设了年产能1000吨乙二醇装置。

(4)华谊集团上海焦化公司及其他高校研究所工艺

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及相关试验。

西南化工技术研究院研发的 “草酸酯加氢制乙二醇催化剂及工艺开发项目”，成功地开发了Pd系CO偶联催化剂和Cu基加氢催化剂及其配套工艺技术，已经建成了15t/a规模的实验装置。

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。

(5)华东理工、上海浦景及淮化集团三方合作开发的乙二醇工艺2009年华东理工大学在前期研究成果的基础上，与上海浦景化工技术有限公司和安徽淮化集团共同对合成气制乙二醇技术进行工业化开发。于2010年在安徽淮化集团厂区内建成了千吨级规模的煤基合成气制乙二醇中试装置。装置由亚酯再生、偶联羰化、酯加氢、乙二醇产品精制四部分组成。催化剂为铜硅催化剂，不含铬，活性高，预期寿命长；具有对一氧化碳原料气得要求不高，氢气含量上限为2000ppm，远低于其他工艺所要求的10ppm左右；采用纯氮氧化物作为酯化工序的开车和补充原料，易于控制。与国内其他技术相比，在催化剂和原料工艺等方面均有所突破。目前安徽淮化集团10万吨/年乙二醇项目将于2013年底建成投产。

四、结语

综上所述，鉴于煤制乙二醇技术的重要性，我们应该不断的加强对煤制乙二醇技术的研究，克服我国在煤制乙二醇技术方面存在的问题，使得我国的煤制乙二醇技术能够达到国际领先水平。