煤制乙二醇工藝技術(shù)解析

中國煤制乙二醇現(xiàn)狀及發(fā)展主要內(nèi)容5.結(jié)論1.乙二醇概述2.乙二醇市場環(huán)境3.煤制乙二醇技術(shù)進(jìn)展4.經(jīng)濟(jì)性分析1.概述乙二醇〔EthyleneGlycol，簡稱EG〕是大宗化工產(chǎn)品和根底有機(jī)原料，主要用于生產(chǎn)聚酯和防凍液等。目前主要工藝傳統(tǒng)的石油工藝：石腦油乙烯環(huán)氧乙烷乙二醇現(xiàn)代煤化工工藝：煤合成氣中間產(chǎn)品乙二醇（草酸酯、甲醛）（CO+H2）間接法技術(shù)工業(yè)化時(shí)間短；四低：成本低、能耗低、水耗低、排放低；直接法缺乏核心催化劑生產(chǎn)技術(shù)及關(guān)鍵環(huán)節(jié)的處理技術(shù)石油法技術(shù)成熟，應(yīng)用廣；水耗大、成本高；副產(chǎn)品多；產(chǎn)品總收率：88%*環(huán)氧乙烷直接水合法裂解氧化水解氣化2.市場環(huán)境——國際市場數(shù)據(jù)來源：?中國石油和化工經(jīng)濟(jì)分析?2007/12全球總體供給過剩，中東和亞洲分別成為主要生產(chǎn)區(qū)域和消費(fèi)區(qū)域據(jù)預(yù)測2021年全球乙二醇總產(chǎn)能將達(dá)2709萬t/a，消費(fèi)量將達(dá)2100萬t，開工率缺乏80%；擁有廉價(jià)乙烷原料的中東地區(qū)，其生產(chǎn)能力將快速增長，成為全球乙二醇主要出口地區(qū)。2007~2010年世界新增產(chǎn)能亞洲（不含中國）224萬t/a中東342.7萬t/a南美40萬t/a合計(jì)606.7萬t/a近年來，美國、歐洲和日本等國家和地區(qū)因經(jīng)濟(jì)不景氣導(dǎo)致生產(chǎn)本錢上升、需求下降，因此關(guān)閉了局部裝置；亞洲將成為未來乙二醇的主要消費(fèi)和進(jìn)口地區(qū)。2.市場環(huán)境——中國市場國內(nèi)產(chǎn)能缺乏，供需缺口大2021年中國乙二醇對外依存度到達(dá)50%；據(jù)預(yù)測，2021年中國乙二醇產(chǎn)能將到達(dá)380萬t/a，消費(fèi)量將達(dá)810~820萬t/a，2021年乙二醇產(chǎn)能將達(dá)550萬t/a，消費(fèi)量1100~1150萬t/a。企業(yè)產(chǎn)能（萬t/a）技術(shù)來源2009年產(chǎn)能中石化：上海石化揚(yáng)子-巴斯夫揚(yáng)子石化茂名石化燕山石化天津聯(lián)合化學(xué)北京東方60.53044.21086.24SD氧氣法BASF工藝SD氧氣法Shell氧氣法SD氧氣法Shell氧氣法SD氧氣法中石油：吉林石化遼化獨(dú)山子石化撫順15.92056SD氧氣法UCC氧氣法SD氧氣法Shell氧氣法中海油：中海殼牌32Shell氧氣法通遼金煤20自主煤化工合計(jì)261.8新增（改擴(kuò)建）產(chǎn)能中石化：天津石化（合資）鎮(zhèn)海煉化武漢乙烯中石油：四川石化中兵工：遼寧北方化工通遼金煤+河南煤業(yè)其他：36（2010）65（2010）30（？）38（？）20（2010H1）2048Dow工藝Dow工藝SD氧氣法Shell氧氣法SD氧氣法自主煤化工生物法合計(jì)257總計(jì)518.8生產(chǎn)集中度高，中石化、中石油是主要供給商90%以上采用的是環(huán)氧乙烷直接水合法〔石油法〕；產(chǎn)能主要集中在中石化〔59.43%〕、中石油〔19.23%〕；09年化工市場低迷，進(jìn)口乙二醇對市場的沖擊導(dǎo)致開工率降低。數(shù)據(jù)來源：?中國化工信息周刊?2021/9數(shù)據(jù)來源：2000~2006年數(shù)據(jù)?中國石油和化工經(jīng)濟(jì)分析?2007/122007~2021年數(shù)據(jù)?中國化工信息周刊?2021/122021~2021年數(shù)據(jù)?中國化工信息周刊?2021/92.市場環(huán)境——產(chǎn)品價(jià)格價(jià)格與油價(jià)密切相關(guān)，國內(nèi)價(jià)格-進(jìn)口價(jià)格差距大石油法乙二醇生產(chǎn)本錢與石油價(jià)格聯(lián)動，我國進(jìn)口乙二醇主要來自原料價(jià)格低廉的中東地區(qū)，對國內(nèi)乙二醇市場造成了相當(dāng)?shù)臎_擊。數(shù)據(jù)來源：2005~2007國內(nèi)價(jià)格?參數(shù)與數(shù)據(jù)?20212021~2021國內(nèi)價(jià)格?中國石油和化工經(jīng)濟(jì)分析?2005~2021進(jìn)口價(jià)格?中國石油和化工經(jīng)濟(jì)分析?進(jìn)口關(guān)稅稅率5.5%，增值稅稅率17%，國內(nèi)運(yùn)費(fèi)平均150元/t消費(fèi)結(jié)構(gòu)單一，受制嚴(yán)重中國乙二醇95%以上用于聚酯生產(chǎn)；2021年以來，聚酯受紡織業(yè)出口銳減和貿(mào)易摩擦影響，大幅減產(chǎn)，乙二醇需求受到嚴(yán)重影響；年份國內(nèi)價(jià)格（RMB/t）CIF價(jià)格（USD/t）RMB：USDCIF+稅款+國內(nèi)運(yùn)費(fèi)（RMB/t）價(jià)差（RMB/t）200588668828.199066(200)200683958447.978453(58)2007929710117.619647(350)2008954110246.948922619200953746056.835251123數(shù)據(jù)來源：“乙二醇的國內(nèi)外供需現(xiàn)狀及開展前景〞?中國石油和化工經(jīng)濟(jì)分析?2007/123.技術(shù)進(jìn)展煤制乙二醇的主要技術(shù)和研究機(jī)構(gòu)國外：始于20世紀(jì)80年代；合成氣-草酸酯-乙二醇路線具有工業(yè)化優(yōu)勢；日本宇部興產(chǎn)、美國聯(lián)碳研究機(jī)構(gòu)技術(shù)成熟度國外:日本宇部興產(chǎn)株式會社有一套6000噸/年的中試裝置，未大規(guī)模工業(yè)化國內(nèi)：中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所首套裝置試車成功；已經(jīng)被丹化集團(tuán)買斷,不轉(zhuǎn)讓上海戊正工程技術(shù)有限公司已獲得主要技術(shù)專利，未工業(yè)化湖北省化學(xué)研究院已完成三個(gè)關(guān)鍵催化劑的研究并通過小試成果鑒定華誼集團(tuán)上海焦化&高校籌建萬噸級中試裝置天津大學(xué)化工學(xué)院不知草酸酯合成法原理：國內(nèi)：始于20世紀(jì)80年代；草酸酯合成法是目前研究較為成熟的間接合成技術(shù)；中科院、天津大學(xué)等2CO+1/2O2+2CH3OH=(COOCH3)2+H2OCO再生偶聯(lián)催化循環(huán)加氫精餾分離2CO+2CH3ONO=(COOCH3)2+2NO草酸二甲酯2NO+2CH3OH+1/2O2=2CH3ONO+H2O(COOCH3)2+4H2=(CH2OH)2+2CH3OH第一步第二步乙二醇催化脫氫凈化合成氣CO+H2煤炭氣化NH3氧化氧化酯化CH3ONO亞硝酸甲酯氨氧化物CH3OHO2氣化預(yù)備3.技術(shù)進(jìn)展技術(shù)特點(diǎn)草酸二乙酯平均轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.18%,乙二醇平均選擇性可達(dá)95.13%相比石油法工藝流程短、溫度、壓力要求低,能耗低；新型催化劑能有效抵抗各種雜質(zhì)的影響；生產(chǎn)連續(xù)反響，到達(dá)清潔生產(chǎn)的工藝要求，污染少;原料價(jià)格低，流程短，設(shè)備投入少，各項(xiàng)消耗低，生產(chǎn)本錢較石油路線降低。存在問題催化劑本錢過高,占整個(gè)產(chǎn)品本錢的10%～15%;還需要進(jìn)一步開發(fā)價(jià)格低廉、運(yùn)行周期長的新型催化劑。在制備草酸酯的過程中,CO純度要求太高,原料氣中的H2要低到PPM級別,在工藝上有一定難度。合成氣反響生產(chǎn)草酸酯技術(shù)根本上能夠成熟,但是該過程中的NO在空氣和有水的條件下生產(chǎn)腐蝕性的酸,因此對設(shè)備有一定的特殊要求。與石油法相比，只有當(dāng)原油價(jià)格高于50美元/桶左右時(shí)才具備本錢優(yōu)勢。放大到20萬t/a的產(chǎn)業(yè)化過程中可能存在一定的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)〔催化劑穩(wěn)定性〕，技術(shù)成熟度有待考證。煤制乙二醇工藝總體處于商業(yè)化生產(chǎn)前期，技術(shù)尚未完全成熟，仍需經(jīng)過進(jìn)一步商業(yè)化運(yùn)行的檢驗(yàn)。4.工程進(jìn)展技術(shù)來源：項(xiàng)目主體產(chǎn)能時(shí)間通遼金煤20萬噸/年煤制乙二醇工業(yè)示范項(xiàng)目2009.12.30試車成功五環(huán)科技、湖北省化學(xué)研究院、鶴壁寶馬集團(tuán)簽約合作年產(chǎn)300噸級乙二醇中試裝置、20萬噸級工業(yè)化生產(chǎn)裝置2009.9.12簽約惠生（控股）集團(tuán)鄂爾多斯煤化工30萬噸/年2009.5.26奠基開灤集團(tuán)位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目2x20萬噸/年2009.10.16奠基河南煤業(yè)化工集團(tuán)與通遼金煤化工有限公司共同投資2x20萬噸/年2009.11.19開工通遼金煤20萬t/a煤制乙二醇2021年12月，中國國內(nèi)首個(gè)自主研發(fā)的20萬噸/年煤制乙二醇裝置投產(chǎn)，該工程總投資21億人民幣，可轉(zhuǎn)化褐煤130萬噸/年〔煤耗約6.5噸/噸產(chǎn)品〕；預(yù)計(jì)年收入15.3億元，利潤總額8.94億元，總投資收益率40.89%。據(jù)工程主體——通遼金煤化工介紹，該工程采用中科院福建物構(gòu)所研發(fā)的CO氣相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氫合成乙二醇技術(shù)，當(dāng)原料褐煤130元/噸時(shí)，完全生產(chǎn)本錢(財(cái)務(wù)費(fèi)用除外)約為2625元/噸，相當(dāng)于以石油路線生產(chǎn)乙二醇原油價(jià)格在25美元/桶時(shí)的生產(chǎn)本錢。由于該工程剛剛投產(chǎn)，實(shí)際的生產(chǎn)、能耗數(shù)據(jù)需要待生產(chǎn)穩(wěn)定后進(jìn)一步確定。4.經(jīng)濟(jì)性分析20萬t/a煤制乙二醇能耗、設(shè)備及經(jīng)濟(jì)性參考數(shù)據(jù)通遼金煤乙二醇工程剛剛投產(chǎn)，實(shí)際的生產(chǎn)、能耗數(shù)據(jù)需要待生產(chǎn)穩(wěn)定后進(jìn)一步確定；據(jù)不可靠消息來源，20萬t/a煤制乙二醇能耗設(shè)備及經(jīng)濟(jì)性參考數(shù)據(jù)如下,這個(gè)每噸乙二醇本錢約3800元：原輔材料消耗指標(biāo)序號項(xiàng)目名稱單位噸乙二醇消耗定額1原材料1.1煤噸32輔助材料2.1鈀-鈀鹽催化劑千克0.52.2銅-二氧化硅催化劑千克0.62.3變換催化劑千克0.1722.4活性炭脫硫劑千克0.52乙二醇工段設(shè)備表序號名稱及規(guī)格1氨氧化塔2吸收塔3氣體再凈化塔4合成塔5冷凝塔6再生塔7壓縮冷凝塔8加氫反應(yīng)器9乙二醇精制塔經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)序號項(xiàng)目單位數(shù)額一基本數(shù)據(jù)1總投資萬元181,9501.1建設(shè)投資萬元168,7321.2建設(shè)期借款利息萬元3,1591.3流動資金萬元10,0602銷售收入萬元199,2013總成本費(fèi)用萬元75,866其中：折舊萬元10,6604流轉(zhuǎn)稅金及附加萬元23,1835利潤總額萬元100,1536所得稅萬元25,0387所得稅后利潤萬元75,114二經(jīng)濟(jì)評價(jià)指標(biāo)1稅后財(cái)務(wù)指標(biāo)其中：IRR%47.62投資回收期年3.192稅前財(cái)務(wù)指標(biāo)其中：IRR%60.16投資回收期年2.783自有資金其中：IRR%68.594投資利潤率%53.415投資利稅率%68.286資本金利潤率%160.054.經(jīng)濟(jì)性分析草酸酯合成乙二醇的經(jīng)濟(jì)性CO偶聯(lián)羰化技術(shù)來源日本宇部興產(chǎn)，加氫技術(shù)來源美國ARCO公司；產(chǎn)能40萬t/a，裝置總投資17.82億元，工程經(jīng)濟(jì)性如下：項(xiàng)目原料草酸酯路線規(guī)格單價(jià)（元/t）單耗（t/t）金額（元/t）原料成本CO98%1.6元/m3830.3m31328H299%0.86元/m31625m31397O299%0.5元/m3230.2m3115.1甲醇工業(yè)級25000.161402.5NH3工業(yè)級23000.073167.9催化劑132276.6小計(jì)-3688副產(chǎn)收益碳酸二甲酯99%5000-0.160-750乙醇95%4000-0.08-320小計(jì)-1.070-1070公用工程低壓蒸汽455.2234電0.55692KWh380.6冷卻水0.45365.3164.4脫鹽水8.06.552小計(jì)831可變成本3449折舊211.6人工費(fèi)用7.5修理費(fèi)用133.7管理費(fèi)用21.9工廠成本3824注：1〕上述草酸工藝文獻(xiàn)來源：HaroldWScheeline,DilipKChandwani.Ethyleneglycolviaoxalateesters[R].PEPReviewNo81-2-1.1982:8.與中科院物構(gòu)所研發(fā)的技術(shù)有所不同，僅供參考。2)上述工藝原料和公用工程價(jià)格采用2005年相關(guān)的國內(nèi)市場價(jià)格計(jì)算。結(jié)論：上述兩個(gè)版本的乙二醇本錢均在3800元/噸左右。4.經(jīng)濟(jì)性分析中東石油制乙二醇生產(chǎn)本錢根據(jù)亞化咨詢的估算,中東目前〔2021年7月〕使用乙烷為原料生產(chǎn)乙二醇的本錢僅為250～300美元/噸。國內(nèi)石油法制乙二醇的生產(chǎn)本錢以上海石化2005年5.6/23萬t/a環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置為例，其生產(chǎn)本錢大致如下：項(xiàng)目SD氧氣法單耗(t/t)金額（元/t）原輔材料乙烯0.8025229O20.933251CH40.00710三劑88小計(jì)-5578燃料能耗電（Kwh/m3/t)433134高壓蒸汽0.07中壓蒸汽1.81低壓蒸汽232循環(huán)水32081脫鹽水0.448N20.014小計(jì)-459可變成本制造費(fèi)用187人工費(fèi)用23財(cái)務(wù)費(fèi)用管理費(fèi)用營業(yè)費(fèi)折舊費(fèi)73工廠成本6320項(xiàng)目單位：美元/t乙烷乙烷50%/丙烷50%凝析油原料52.9137.7218.3公用工程31.731.731.7副產(chǎn)收益-43.8-43.8-43.8可變成