煤化工路線合成乙二醇技術研究進展

王暠(東華工程科技股份有限公司,安徽 合肥 230024)

乙二醇（EG）是我國當前重要的化工原料，被廣泛地應用于吸濕劑、活性劑、染料、炸藥和防凍劑等工業產品的生產中，是我國現代化建設中重要的化學制劑產品。

當前我國的乙二醇產品生產供需矛盾很明顯，一方面，廣泛的應用導致乙二醇價格不斷上升，國內生產乏力的前提下需要大量進口，另一方面，我國石油資源的缺乏導致原材料不足，迫使國內生產企業轉變思路，主動尋求更加經濟的乙二醇合成工藝；基于煤化工的乙二醇合成技術被看作解決根本問題的手段，我國的煤炭資源非常豐富，而基于煤炭為原料的乙二醇合成工藝更加廉價，原材料來源廣泛，對我國拜托石油缺乏束縛的發展前景具有十分重要的意義。

1 乙二醇研究動態及市場概括

經過產業發展和實踐證明，乙二醇是一種性能穩定、用途廣泛的工業生產添加劑，在各類化工產品的生產和工藝中，發揮著冷凝級、溶解劑、潤滑劑等多種作用。

就國內而言，從2000年到2010年的十年內，國內市場對乙二醇的需求量持續上升，年增長率平均維持在20%以上。在最近的幾年中，由于國內工業化發展日趨與國際接軌，乙二醇的需求量和銷售價格同時出現大幅度增長，已經成為供需最緊張的化工產品之一。

不難看出，乙二醇的市場供需關系在一定程度上反映了一個國家或地區的工業發展水平，在工業種類、工業化程度等方面都有體現。數據顯示，目前我國已經成為乙二醇進口第二大國家，在這一背景下，考慮到原材料的匱乏等問題，通過煤化工業合成乙二醇的技術更具有意義。

事實上，考慮到石油資源緊缺的問題，我國在上世紀八十年代就開始了對煤化工合成乙二醇技術的探索，但由于工藝流程及相關技術欠缺的原因，發展速度一直很緩慢。

2005年我國首次實現了煤制乙二醇技術的重大突破，中國科學研究院及相關的煤化工企業開始從實驗研究階段進入實際生產階段，截止到2009年，煤制乙醇技術已經實現了萬噸級產業化生產。

但截至目前，煤化工路線合成乙二醇技術的研究扔在繼續，除了針對規模擴大的研究之外，更多的是集中在乙二醇生產質量、環境保護等方面。

2 煤化工路線合成乙二醇技術探討

煤化工路線合成乙二醇的目的是減少對石油的以來，相應地，利用石油進行乙二醇的合成生產工藝中，能耗大、成本高、污染重等問題也是要解決的部分。簡單地說，煤化工路線合成乙二醇技術就是以煤氣化反應為基礎，將合成氣體中的一氧化碳和氫氣，作為制作乙二醇的基本材料。這樣的工藝設定可以有效降低成本，同時具有水資源消耗少、低排放的優點。

從大方向說，煤化工路線合成乙二醇的工藝分為兩種，分別是乙二醇直接合成和間接合成法。

2.1 乙二醇直接合成法

所謂的直接合成法，是利用一氧化碳和氫氣，在催化劑的作用下直接生成乙二醇，相關的化學反應方程式為：2CO+3H2=HOCH2CH2OH。

不難看出，直接合成乙二醇的理論是在非常理想的狀態下完成的，這一工藝是最簡單、最便捷也是最有效的合成手段，即便在合成的過程中生成的乙二醇很少，也具有很大的研究價值；但從化工生產的角度而言，這種工藝是不存在的。

通過煤氣化爐的反應分離出一氧化碳和氫氣并不復雜，但要將煤氣化過程中的一氧化碳和氫氣合成乙二醇，這一工藝的關鍵點就在于催化劑的選擇；除此之外，合成環境也很重要，如壓力和溫度。

直接合成技術的關鍵研究點落在催化劑方面，從上世紀七十年代，國內外一些基于煤炭化工產業的企業就開始研究，例如美國UCC公司開發的羰基銠配合物催化劑，日本研發的銠鈷添加劑輔助催化劑等。作為早期的研究，都存在一些弊端，比較突出的是合成環境需要很大的壓力，合成轉化率較低。

2.2 乙二醇間接合成法

直接合成方法是一種理論上的存在，為了更加經濟、實際的開發煤制乙二醇工藝，人們紛紛通過間接手段研究。截至目前，間接合成乙二醇的煤化工業工藝形成了六種主要的方法，分別是：甲醇二聚法、甲醛甲醇反應法、甲醛氫甲酰法、甲醛縮合反應法以及草酸酯法。其中，草酸酯法的發展較快，國內也取得了巨大的進步。

草酸酯法又被稱之為“氧化偶聯反應”，合成的過程是通過一氧化碳首先合成草酸二酯，再由草酸二酯加入催化劑的方法生成乙二醇。這種方法早在上世紀七十年代就已經出現，但發展十分緩慢，同時國外對技術的封鎖也很嚴密，國內幾乎沒有任何的資料。相比其他的間接合成方法，草酸酯法合成乙二醇的環境要求很低，不需要高溫、高壓的特殊環境，催化劑作用容易滿足，轉化率基本理想，是一種有大規模生產可能性的合成發展路線。

3 結語

我國石油資源匱乏的情況下，積極開發煤化工合成乙二醇工藝具有很重要的意義，對我國的現代化工業發展具有重要的推動作用。從發展現狀來看，直接合成法在催化劑應用和合成環境上要求過于苛刻，還不存在大規模生產的可能性；加強對間接合成法尤其是草酸酯法的研究具有更加實際的意義。

[1]王克冰,王公應.非石油路線合成乙二醇技術研究進展[J].現代化工,2005,S1:47-52.

[2]陳貽盾,李國方.“用煤代替石油乙烯合成乙二醇”的技術進步[J].中國科學技術大學學報,2009,01:1-10.