煤制乙二醇

“煤制乙二醇”即以煤代替石油乙烯生產乙二醇。中科院福建物質結構研究所憑藉20多年的技術積累與企業聯手合作，成功開發了“萬噸級CO氣相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氫合成乙二醇”（簡稱“煤制乙二醇”）成套技術。

基本介紹

• 中文名：煤制乙二醇
• 概念：以煤代替石油乙烯生產乙二醇
• 原料：煤
• 工藝路線：直接法、烯烴法、草酸酯法

背景介紹

該成套技術在實施地江蘇省丹陽通過中國科學院組織的成果鑑定。鑑定委員會專家認為，此項成果標誌著我國在世界上率先實現了全套“煤制乙二醇”技術路線和工業化套用，是一項擁有自主智慧財產權的世界首創技術。

通過長期基礎研究、套用研究和產業化獲得的該項成果擁有多項技術專利和自主智慧財產權；該成套技術符合循環經濟三原則，經鑑定委員會專家現場考察。

福建物構所自1982年起經過多年前期研究獲得一系列完全自主產權專利技術和催化劑技術秘密。2005年起，該所與江蘇丹化集團有限責任公司、上海金煤化工新技術有限公司強強聯手，正式啟動了“CO氣相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氫合成乙二醇”的產業化項目。該項研發得到科技部、中科院和福建省的大力支持。經過3年多的努力，成功完成了“萬噸級煤制乙二醇”工業示範裝置的設計和建設，成功開車打通全流程並穩定運行1000小時以上。

中國科學院“世界首創萬噸級煤制乙二醇工業化示範”新聞發布會在北京人民大會堂隆重舉行。全國人大常委會副委員長、中國科學院院長路甬祥出席會議。科學技術部、工業和信息化部、國土資源部、自然科學基金委、中國石油化工協會等相關部門領導，福建省人民政府領導、江蘇省人民政府領導、內蒙古自治區領導以及技術成果鑑定專家組組長何鳴元院士等共同出席了發布會。

鑑定委員會專家一致認為，此項成果標誌著我國領先於世界實現了全套“煤制乙二醇”技術路線和工業化套用，是一項擁有完全自主智慧財產權的世界首創技術。該技術的推廣套用將有效緩解我國乙二醇產品供需矛盾，對國家的能源和化工產業產生重要積極影響，具有重要的科學意義、突出的技術創新性和顯著的社會經濟效益。

特點

乙二醇是重要的化工原料和戰略物資，用於製造聚酯(可進一步生產滌綸、飲料瓶、薄膜）、炸藥、乙二醛，並可作防凍劑、增塑劑、水力流體和溶劑等。“煤制乙二醇”即以煤代替石油乙烯生產乙二醇。專家指出，此類技術路線符合我國缺油、少氣、煤炭資源相對豐富的資源特點。中國科學院福建物質結構研究所通過長期基礎研究、套用研究和產業化獲得的該項成果，擁有多項技術專利和自主智慧財產權；該成套技術符合循環經濟 “減量化、再利用、資源化”三原則，其顯著特點還在於全部採用工業級的CO、NO、H2、O2和醇類為原料，對形成規模化產業極為有利。鑑定委員會專家在現場考察後認為，萬噸級工業試驗裝置運行穩定，具備了進一步建設大規模工業化生產裝置的條件。據專家測算，用石油乙烯路線每生產一噸乙二醇約耗2.5噸石油。全世界用石油乙烯生產的2000多萬噸乙二醇，若都以煤為原料進行生產，那么，節省下來的石油相當於新開發一個年產5000萬噸石油的大慶油田。

現狀

煤制乙二醇技術是國家“八五”、“九五”重點科技攻關項目。中科院福建物構所自1982年起經過多年前期研究，獲得了一系列具有完全自主智慧財產權的小試技術和模試技術；江蘇丹化集團技術團隊擁有化工新技術產業化的長期積澱，曾在國內首創“碳化法制碳酸氫銨”、“羰基化合成醋酐”和“變壓吸附分離CO”等多項化工新工藝。2005年起，由上海盛宇企業投資有限公司投資約1.8億元，與中科院福建物構所、丹化集團、上海金煤化工新技術有限公司等強強聯手啟動了“CO氣相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氫合成乙二醇”的產業化試驗，經過3年多的艱苦努力，在國家發改委、科技部、中科院、福建省、上海市和江蘇省政府的大力支持下，相繼在丹化集團建成年產300噸中試和1萬噸工業化試驗兩套裝置，在多項關鍵技術領域取得突破，2007年12月萬噸裝置順利開車打通全流程，經過一年多的實際運行檢驗，並經專家組鑑定，證明全球首套“萬噸級煤制乙二醇”技術已完全取得成功。

關於該項目的合作模式，全國人大常委會副委員長、中國科學院院長路甬祥認為：在學習實踐科學發展觀、建設創新型國家進程中，中國科學院實施創新工程，構建了知識創新、技術創新和工程產業化的“金三角”並發揮三者互動的科技創新體系，在推動科技創新、科技成果轉移轉化與產業化、創建高新技術企業等方面謀劃了獨具特色的創新機制。在應對國際金融危機的新形勢下，它將為企業通過科技成果轉移轉化，提升自主創新能力提供一些寶貴的經驗，為實現我國國民經濟的平穩快速發展，探索出一條合作共贏的創新之路。

技術工藝路線

目前國內以煤為原料製備乙二醇，主要有三條工藝路線：

1、直接法：以煤氣化製取合成氣(CO+H2)，再由合成氣一步直接合成乙二醇。此技術的關鍵是催化劑的選擇，在相當長的時期內難以實現工業化。

煤制乙二醇技術路線圖

2、烯烴法：以煤為原料，通過氣化、變換、淨化後得到合成氣，經甲醇合成，甲醇制烯烴（MTO）得到乙烯，再經乙烯環氧化、環氧乙烷水合及產品精緻最終得到乙二醇。該過程將煤制烯烴與傳統石油路線乙二醇相結合，技術較為成熟，但成本相對較高。

3、草酸酯法：以煤為原料，通過氣化、變換、淨化及分離提純後分別得到CO和H2，其中CO通過催化偶聯合成及精製生產草酸酯，再經與H2進行加氫反應並通過精製後獲得聚酯級乙二醇的過程。該工藝流程短，成本低，是目前國內受到關注最高的煤制乙二醇技術，通常所說的“煤制乙二醇”就是特指該工藝。(詳見圖1) 目前國內宣布掌握煤制乙二醇技術的集合體主要包括：福建物構所、丹化集團、河南煤業集合體；天津大學、惠生工程、華本能源集合體；華東理工大學、上海浦景、淮化集團集合體；華誼集團等。此外還包括由日本高化學代理的宇部興產、東華工程集合體。

核心技術工藝

主要的煤制乙二醇工藝是“草酸酯法”，即以煤為原料，通過氣化、變換、淨化及分離提純後分別得到CO和H2，其中CO通過催化偶聯合成及精製生產草酸酯，再經與H2進行加氫反應並通過精製後獲得聚酯級乙二醇的過程。

以惠生工程和天津大學共同研發的合成氣制乙二醇技術為例，國內合成氣制乙二醇技術主要包括以下特點及優勢：

擁有完整的物性資料庫

a. 通過實驗獲得煤制乙二醇中涉及的非常見物質如亞硝酸酯、草酸酯的物化性質、熱力學參數、溶解度、互動作用參數等重要物性數據；

b. 在草酸酯、碳酸酯、甲醇以及乙二醇、1,2-丁二醇等分離過程中的二元及多元互動參數；

擁有核心催化劑

a. 兩代草酸酯合成催化劑：

第一代傳統顆粒型氧化鋁負載的鈀系催化劑（工業使用催化劑），鈀負載量為0.6%wt左右，草酸酯選擇性高達98.5%，催化劑時空收率大於700g/Lcat/h，壽命超過2年；

第二代整體型鈀系催化劑，在保證催化劑性能的同時，鈀負載量僅為0.15%wt，催化劑床層阻力大幅降低；

b. 草酸酯加氫催化劑：

高活性、高選擇性、高穩定性的Cu/SiO2催化劑原粉的工業規模製備；

第一代片狀加氫催化劑，具有高強度、高穩定性的特點；

第二代條形加氫催化劑（工業使用催化劑），經過4700小時壽命評價，催化劑草酸酯轉化率100%，乙二醇選擇性大於95%，時空收率大於300g/Lcat/h，起始溫度185℃，平均溫升頻率在1.5℃/月，最高反應溫度可達245℃，預計壽命超過1.5年。

第三代整體型加氫催化劑進一步消除外擴散影響，催化劑活性及穩定性均大幅優於第二代條形加氫催化劑。

c. 上述催化劑均以實現工程放大製備及生產，擁有百噸級催化劑生產線1條；

掌握核心工藝

a. 更高的草酸酯合成工藝壓力，降低系統體積；草酸酯合成循環過程操作彈性大，亞硝酸酯回收率高達95%，NO補充量低；採用NO直接補充，過程更加穩定，副產硝酸鈉，無廢水排放；

b. 獨有的低能耗聚酯級乙二醇產品分離方案：採用組分切割方式，僅使用4塔精餾即可獲得聚酯級乙二醇產品，較傳統乙二醇分離方案節能20%以上；

c. 更寬的原理規格要求：對於進料CO和H2要求更寬，濃度超過98%即可，對CO中CO2、CH4、N2，對H2中CO、CO2、CH4、N2均不做要求；

d. 草酸酯合成工藝路線產品多元化及草酸酯下游產品開發：目前正在開發的及已經開發成功的煤制乙二醇相關產品及工藝路線包括煤制燃料乙醇、合成草酸、碳酸二甲酯、碳酸二苯酯等；

e. 完備的分析監測方案：實現線上監測與工藝控制過程相結合，確保工藝穩定性的同時降低操作人員數量，避免人為操作失誤帶來的潛在危險。

持續技術改進

惠生工程和天津大學藉助其雄厚的煤制乙二醇研究工作基礎及工程放大經驗，在煤制乙二醇核心催化劑及工藝技術方面進行持續不斷的改進和最佳化，在保證其技術的先進性同時吸收消化新的技術。

完善的技術支持及服務

天津大學擁有1批從實驗室到中試再到示範工程的工程技術人員，可為企業提供詳細而又安全的開車指導及技術支持服務；

惠生工程憑藉其在EPCM以及生產方面的豐富經驗能夠提供業主完善的工程領域相關的服務以及煤氣化、淨化、分離部分的生產培訓；

擁有千噸級及萬噸級裝置基地作為煤制乙二醇核心技術的培訓基地。

完備的基礎實驗及研究

自1987年開始長期連續的煤制乙二醇及相關基礎研究工作，完備的從實驗室小試、噸級模試、百噸級中試到萬噸級示範工程的工程放大過程研究；

a. 國家九五科技攻關項目；

b. 國家十一五科技支撐項目；

c. 千噸級黃磷尾氣生產草酸酯、草酸、乙醇項目；

d. 萬噸級合成氣制乙二醇項目；

擁有最完整的專利群

已經獲得的在催化劑、工藝、分離及相關技術方面的授權專利19項，PCT國際專利3項；

由CO氣相偶聯合成草酸酯的規整催化劑及其製備方法，ZL2010

用於草酸酯加氫制乙二醇的規整結構催化劑及其製備方法，ZL2010

CO低壓氣相合成草酸酯的催化劑及其製備方法 ，ZL2007

CO偶聯製備草酸酯的方法 ZL2007

草酸酯加氫合成乙二醇的催化劑及其製備方法，ZL 2007

氣相法CO偶聯再生催化循環制草酸酯 ，ZL96109811.2

用於醋酸酯加氫制乙醇的催化劑及其製備方法,ZL2012

醋酸酯加氫制乙醇的方法, ZL2012

用於草酸酯加氫制乙醇的催化劑及其製備方法與套用，ZL2011

製備甲基苯基草酸酯和草酸二苯酯的方法，ZL02129213.2

負載型金屬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