煤制乙二醇的技術(shù)難點(diǎn)分析

目錄發(fā)展煤制乙二醇的意義煤制乙二醇技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r中試產(chǎn)品檢驗(yàn)和工業(yè)應(yīng)用煤制乙二醇基本工藝過(guò)程煤制乙二醇工藝技術(shù)配置要點(diǎn)煤制乙二醇技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析煤制乙二醇技術(shù)的工業(yè)化實(shí)踐發(fā)展煤制乙二醇的意義

世界市場(chǎng)，2010年乙二醇產(chǎn)能為2565萬(wàn)噸，乙二醇消費(fèi)量為1950萬(wàn)噸，其中用于聚酯生產(chǎn)約占85.2%。預(yù)計(jì)到2015年，世界市場(chǎng)乙二醇產(chǎn)能將達(dá)到3050萬(wàn)噸，消費(fèi)量將達(dá)到2350萬(wàn)噸。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，2010年總產(chǎn)能約365萬(wàn)噸，產(chǎn)量為223萬(wàn)噸。其中，約94%用于聚酯生產(chǎn)。預(yù)計(jì)2015年國(guó)內(nèi)乙二醇產(chǎn)能將達(dá)到620萬(wàn)噸。

目前，國(guó)內(nèi)外乙二醇生產(chǎn)主要源于石油路線，即乙烯氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷水解生產(chǎn)乙二醇。

如果國(guó)際上的乙二醇需求全部改為煤制乙二醇，相當(dāng)于新開(kāi)發(fā)一個(gè)年產(chǎn)5000萬(wàn)噸的油田。發(fā)展煤制乙二醇的意義直接法合成氣在催化劑存在下直接合成乙二醇，能耗低，但壓力高、選擇性低，關(guān)鍵是催化劑的選擇，目前仍處于研究階段；液相草酸酯法

日本宇部和美國(guó)UCC開(kāi)發(fā)，在90℃和9.8MPa下CO與丁醇液相生產(chǎn)草酸酯，再液相加氫生產(chǎn)乙二醇。未見(jiàn)大型工業(yè)化報(bào)到。煤制乙二醇技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r甲醛法

以甲醛為原料的主要有甲醛電化加氫法、甲醛羰基化法、甲醛氫甲?；?、甲醇和甲醛縮合法和甲醛二聚法等。

美國(guó)Electrosynthesis公司開(kāi)發(fā)甲醛電化加氫法生產(chǎn)乙二醇，生產(chǎn)成本比石油法低至少20%，有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但尚處于研究階段。甲醇法

日本工業(yè)技術(shù)院化學(xué)技術(shù)研究所采用甲醇和CO為原料，在丙酮和催化劑銠化合物存在下，用250～330nm光照射、激發(fā)丙酮酸基化合物，使醇脫氫得到羥亞甲基和四甲基乙二醇，然后羥亞甲基間進(jìn)行偶聯(lián)得到乙二醇。另一種方法是將甲醇和CO在堿性催化劑存在下反應(yīng)，生成透明的甲酸甲酯，甲酸甲酯和甲醛在路易斯催化劑或離子交換樹(shù)脂存在下生成甘醇酯，肝醇酯在銅催化劑存在下加氫得到乙二醇煤制乙二醇技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r氣相草酸酯法

日本宇部開(kāi)發(fā)，在80~150℃,0.5MPa下CO與甲醇?xì)庀嗌a(chǎn)草酸酯，再氣相加氫生產(chǎn)乙二醇。目前正在國(guó)內(nèi)建設(shè)工業(yè)化裝置。1978年，日本宇部首次將亞硝酸甲酯引入草酸二甲酯合成，1983年建成1噸/月草酸二甲酯裝置，并建成草酸酯加氫裝置生產(chǎn)乙二醇，獲得聚酯級(jí)乙二醇，加氫催化劑經(jīng)過(guò)4000小時(shí)試驗(yàn)，性能穩(wěn)定。1993建成6000噸/年氣相甲醇羰基化法碳酸二甲酯裝置，生產(chǎn)至今。

煤制乙二醇技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r氣相草酸酯法2006年，將上述碳酸二甲酯裝置擴(kuò)產(chǎn)至10000噸/年，生產(chǎn)草酸二甲酯，并同時(shí)建成20000噸/年碳酸二甲酯裝置，生產(chǎn)至今。2010年5月，在國(guó)內(nèi)建成1500噸/年草酸二甲酯加氫生產(chǎn)乙二醇裝置，經(jīng)過(guò)2010年、2011年各2個(gè)月，2012年1個(gè)月，在沒(méi)有更換催化劑的條件下，生產(chǎn)約3000小時(shí)，催化劑活性和選擇性穩(wěn)定。生產(chǎn)的乙二醇經(jīng)過(guò)多家質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)或用戶(hù)取樣或送樣分析皆符合國(guó)家聚酯級(jí)乙二醇標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)下游企業(yè)聚合、切片、紡絲和染整，品質(zhì)皆達(dá)到與石油法乙二醇相同效果。國(guó)內(nèi)多家研究單位皆開(kāi)發(fā)了類(lèi)似技術(shù)，正在實(shí)施工業(yè)化示范。煤制乙二醇技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r1500噸/年中試產(chǎn)品檢驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)機(jī)構(gòu)樣品形式主要分析指標(biāo)結(jié)論純度%紫外透光率醛含量華東國(guó)家測(cè)試計(jì)量中心中國(guó)上海測(cè)試中心送樣99.89220nm77.1275nm93.2350nm99.52ppm優(yōu)等品上海石化乙二醇分析檢測(cè)中心送樣99.96220nm82.8275nm96.6350nm99.93.6ppm優(yōu)等品國(guó)際權(quán)威第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)SGS公司現(xiàn)場(chǎng)取樣99.98220nm78.2275nm92.2350nm99.32.4ppm優(yōu)等品浙江恒逸聚合物有限公司分析中心現(xiàn)場(chǎng)取樣99.90220nm80275nm93350nm1000.8ppm優(yōu)等品1500噸/年中試產(chǎn)品應(yīng)用結(jié)果指標(biāo)單位十升級(jí)切片上?；w檢測(cè)結(jié)果千噸級(jí)切片上海石化檢測(cè)結(jié)果GB-T14189-2008優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)特性粘度0.6840.6800.675±0.010熔點(diǎn)℃260.6261252~262±2羧基含量mol/t26.01418~36±4色度L63.986b1.41.0≤8±2凝集粒子個(gè)/mg0.530.31≤1.0TiO2含量wt%000.12~0.5±0.03灰分wt%0.060.02≤0.06鐵分mg/kg0.71.2≤21500噸/年中試產(chǎn)品應(yīng)用結(jié)果煤制乙二醇基本工藝過(guò)程草酸二甲酯合成CO+2CH3ONODMO+2NONO+O2+CH3OHCH3ONO+H2O2CO+1/2O2+CH3OHDMO+H2O反應(yīng)壓力：0.25～

0.40MPag反應(yīng)溫度：100～

140℃DMO選擇性：97～

98mol%煤制乙二醇基本工藝過(guò)程乙二醇合成

（COOCH3）2+2H2EG+CH3OHEG+2H2HOCH2CH2OH+CH3OHDMO+4H2EG+2CH3OH反應(yīng)壓力：2.5~4MPag反應(yīng)溫度：180～

250℃DMO選擇性：98%煤制乙二醇工藝消耗（按生產(chǎn)1噸乙二醇計(jì)）項(xiàng)目單位指標(biāo)CONm3830H2Nm31615O2Nm3210HNO3（68%）kg65甲醇kg90循環(huán)水t750電kWh820蒸汽（4.0MPa）kg0.8蒸汽（1.5MPa）t7.2煤制乙二醇工藝技術(shù)配置要點(diǎn)乙二醇裝置宇部興產(chǎn)技術(shù)草酸二甲酯裝置聯(lián)合體開(kāi)發(fā)技術(shù)現(xiàn)有成熟技術(shù)氣體分離裝置氣體凈化裝置氣化裝置煤制乙二醇技術(shù)配置要點(diǎn)煤氣化需要根據(jù)業(yè)主煤質(zhì)選擇氣化技術(shù)，對(duì)于保證裝置的連續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)十分重要；凈化裝置與煤制甲醇、合成氨類(lèi)似，皆為目前成熟技術(shù)；氣體分離裝置的技術(shù)選擇十分重要，需要關(guān)注乙二醇合成裝置對(duì)原料CO和氫氣的雜質(zhì)含量要求，并關(guān)注產(chǎn)品氣的收率；DMO合成裝置使用的亞硝酸甲酯是高爆性化合物，在空氣中的爆炸范圍很寬，需要采取特殊儀表對(duì)過(guò)程濃度和反應(yīng)溫度進(jìn)行控制。日本宇部有一套完整的安全系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控；煤制乙二醇技術(shù)配置要點(diǎn)防止O2和水進(jìn)入DMO合成反應(yīng)器也十分關(guān)鍵，因?yàn)镺2會(huì)引發(fā)反應(yīng)器超溫導(dǎo)致反應(yīng)失控，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起爆炸；水會(huì)引起催化劑失活。DMO精餾需要關(guān)注DMO的物理特性，做好伴熱以防凝固堵塞管道。還要注意DMO產(chǎn)品純度，以免雜質(zhì)影響加氫的選擇性。EG合成需要關(guān)注DMO原料的純度，保證加氫選擇性；煤制乙二醇技術(shù)配置要點(diǎn)EG精餾需要將精餾塔釜溫度控制在合理的范圍內(nèi)，防止乙二醇發(fā)生聚合和脫水反應(yīng)，造成乙二醇的損耗，降低乙二醇收率；EG精餾是能耗大戶(hù)，需要關(guān)注低溫?zé)嵩吹睦?，降低精餾的蒸汽及冷卻水消耗；EG精餾需要注意醛、酮等羰基化合物的脫除，羰基化合物會(huì)影響產(chǎn)品的紫外透光率，造成產(chǎn)品不合格；煤制乙二醇技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析裝置規(guī)模30萬(wàn)噸/年（8000小時(shí)）原料煤建設(shè)投資41.64億（不含鐵路、征地、特殊地基處理和廠外工程費(fèi)）報(bào)批投資44.72億占地800畝原料煤56.56萬(wàn)噸/年燃料煤53.6萬(wàn)噸/年水1100萬(wàn)噸/年電3.726億度/年甲醇2.9萬(wàn)噸/年硝酸（68%）1.76萬(wàn)噸/年乙二醇單位成本（含稅）4856元/噸售價(jià)7500元/噸

煤制乙二醇技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析序號(hào)工

程

和

費(fèi)

用

名

稱(chēng)

單

位

指

標(biāo)

值備

注

一.工程總投資萬(wàn)

元447150.09

1建設(shè)投資萬(wàn)

元416460.07

2建設(shè)期貸款利息萬(wàn)

元26304.36

3鋪底流動(dòng)資金萬(wàn)

元4385.66

二.年銷(xiāo)售收入萬(wàn)

元238149.96生產(chǎn)期平均

三.年總成本費(fèi)用萬(wàn)

元160119.67生產(chǎn)期平均

四.年利稅總額萬(wàn)

元78030.29生產(chǎn)期平均

五.年銷(xiāo)售利潤(rùn)萬(wàn)

元59343.77生產(chǎn)期平均

六.年稅后利潤(rùn)萬(wàn)

元44507.83生產(chǎn)期平均

七.投資回收年限年7.53所得稅前

八貸款償還年限

人民幣:年7.95含建設(shè)期3年九盈虧平衡點(diǎn)%52.79生產(chǎn)期第4年

十凈現(xiàn)值(FNPV)萬(wàn)元139781.43所得稅前ic=11%

凈現(xiàn)值(FNPV)萬(wàn)元113763.23所得稅后ic=9%十一全部投資內(nèi)部收益率(FIRR)%17.22所得稅前

全部投資內(nèi)部收益率(FIRR)%13.64所得稅后

煤制乙二醇技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析序號(hào)項(xiàng)目單位

單耗單價(jià)（元，不含稅價(jià)格）單位成本備注1原輔材料

1.1原料煤t1.89512.82966.84

1.2甲醇t0.102136.75207.26

1.3硝酸t(yī)0.061282.0575.35

1.4NaOHt0.051153.8559.23

1.5液氨t0.012564.1031.37

1.6催化劑項(xiàng)1384.62384.62

小計(jì)

1724.67

2動(dòng)力燃料費(fèi)

2.1電kWh1241.970.43530.75

2.2新鮮水t37.000.9434.91

2.3燃料煤t1.79427.35763.53

小計(jì)

1329.19

3副產(chǎn)回收

3.2硫酸t(yī)-0.14427.35-58.86

3.3硫酸銨t-0.05854.70-39.40

3.4粗DMCt-0.063418.80-200.30

3.5混合醇t-0.052991.45-149.57

小計(jì)

-448.13

4工人工資及附加

133

5制造費(fèi)用

1224

5.1折舊費(fèi)

861

5.2維修費(fèi)

236

5.3其他制造費(fèi)用

127

制造成本

3963

6期間費(fèi)用

450

6.1管理費(fèi)用

196

6.2銷(xiāo)售費(fèi)用

80

6.3平均財(cái)務(wù)費(fèi)用

1