煤制乙二醇生產技術現狀及發展

李飛飛

(陽煤集團壽陽化工有限責任公司，山西 壽陽 045400)

1 概述

乙二醇別名甘醇、1，2亞乙基二醇，英文名稱為ethylene glycol(縮寫EG或MEG)，屬于脂肪族二元醇，是合成滌綸的重要原料，屬于聚酯行業產業鏈中的上游。此外，還可用于生產防凍劑、潤滑劑、濕吸劑、表面活性劑、化妝品和炸藥等[1]。

2 乙二醇生產工藝路線

乙二醇工業生產技術方法主要包括乙烯法和草酸酯法。乙烯法工業化占比最大，根據其原料和工藝不同，可以分為石油乙烯法、乙烷乙烯法(頁巖氣、石油伴生氣)以及煤制甲醇制乙烯法(MTO法)，而后者煤基草酸酯法，也叫煤制乙二醇，主要在中國實現工業化生產。

2.1 石油路線

石腦油生產乙二醇路線也是最傳統的路線，即，先通過石腦油生產乙烯，再由乙烯制得環氧乙烷，最后水合生成乙二醇。該技術主要為Shell、Dow和SD 3家公司所掌控。

我國乙二醇的主流生產方法是石油乙烯法。主要缺點是缺乏自主產權技術，很大程度需要依賴國外技術，另外一個重要的缺點是原料受到石油價格的影響很大。此外，該方法副產物多，工藝流程長，水耗大，能耗高。一般來說，該技術是最成熟的，也被國內外廣泛應用，但是會加重我國對石油進口的依賴程度，并不符合我國“少油、少氣、多煤”的能源結構特點。

2.2 天然氣路線

我國石油路線的乙烯生產主要以液態石腦油等重質原料，而中東和北美地區油田伴生氣和頁巖氣儲存量大，價錢便宜，以其中的乙烷和LPG等輕質原料生產乙烯，采用乙烷高溫裂解生產乙烯，再通過傳統的環氧乙烷生產乙二醇。該路線烯烴收率更高，成本更低[2]。

2.3 甲醇制乙烯法(MTO法)

該工藝是以煤為原料先合成甲醇，然后由甲醇制得乙烯，再通過乙烯氧化生成環氧乙烷，進一步水合生成乙二醇。

該工藝目前基本成熟。但是工藝流程長，甲醇端投資成本高，副產物多[1]。

2.4 草酸甲酯法

草酸酯法以煤為原料，采用煤氣化工藝，將一部分粗煤氣經過耐硫等溫變換、低溫甲醇洗和PSA變壓吸附得到高純度的H2，另一部分煤氣不參與變換反應，經熱量回收、低溫甲醇洗、H2/CO冷箱分離，得到高純度的CO，CO與MN(亞硝酸甲酯)反應合成DMO(草酸二甲酯)，DMO與H2加氫反應得到粗乙二醇，粗乙二醇通過精餾精制，即得到90%以上的優等品乙二醇與部分合格品乙二醇。

該工藝流程短、選擇性高、無污染、原料成本低、反應條件溫和，國產化程度高。

3 乙二醇各生產路線成本對比

3.1 石油乙烯法成本計算

目前，我國乙二醇產能最大的是石腦油裂解制乙烯。乙烯原料成本占比很高，通常為62%～75%，乙烯成本受原油價格影響很大，所以原油價格成為石油法制乙二醇成本的關鍵性影響因素。表1所示，國際油價分別在40、50、60、70美元/桶時每噸乙二醇的生產成本為5 353、5 550、5 892、6 161元。

表1 石油乙烯法成本

3.2 天然氣制乙二醇成本計算

中東地區的乙二醇生產成本是全球最低的，主要是利用了廉價的油田伴生氣生產乙烯，在國際市場的成本優勢顯而易見。北美地區的乙二醇企業受益于頁巖氣革命，以其豐富的頁巖氣為基礎獲得成本低的乙烯。但是由于關稅和運費高增加了乙二醇的綜合成本。見表2。

表2 乙烷乙烯法成本

3.3 MTO法制乙二醇成本

該工藝流程長，投資規模巨大，不具備優勢。若以購買甲醇為原料，可以大大降低投資門檻。如果按每噸2 500元的價格購買甲醇，甲醇法制乙二醇的成本為6 000元/t。與國際油價為65美元/桶時乙二醇的生產成本接近，比其他乙二醇生產路線更高。而且受甲醇價格影響大，若甲醇價格高就會進一步削弱盈利能力。

3.4 煤制乙二醇成本計算

煤制乙二醇成本核算以山西20萬t/a乙二醇項目為基礎，以陜西神木煙煤為原料煤(1.7 t/t乙二醇)，原料煤價格470元/t，山西本地煤為燃料煤(1.5 t/t乙二醇)，每噸380元計算，包含公用工程、折舊費、三費和人工工資等費用，考慮到不同固定成本導致的設備折舊費用不同以及煤質和煤價波動帶來的原料成本的不同，測得煤制乙二醇成本約在4 400元/t～4 700元/t。

3.5 乙二醇各生產路線成本對比

與國內石油路線制乙二醇相比，煤制乙二醇成本即使在國際油價為40美元/桶時，依然具有優勢，與MTO路線相比優勢更加明顯，而且乙烯法原料成本比草酸酯法更大，成本容易受到原料價格波動影響，而草酸酯法能夠承受更大范圍的煤炭價格波動。煤制乙二醇成本高于中東油田伴生氣，但比起北美地區乙二醇成本仍有微弱優勢。

4 煤質乙二醇的發展建議

據研究報告顯示，未來5年，乙二醇市場將進入整體盈余期，我國煤制乙二醇將會面臨更大的挑戰[2]。從本文對比的幾種乙二醇生產路線成本來看，煤制乙二醇還是具有一定的優勢，前景必定是挑戰和機遇并存的，需要積極化解威脅并彌補自身劣勢。

1) 降低成本是生存的王道。現在乙二醇價格走低，多數煤制乙二醇企業已經不能盈利，所以更加需要注重精細管理。如，在企業成立節能領導組，審查監督節能管理制度、技術進步措施執行情況，對原料消耗進行分析、檢查、控制和監督，使燃料煤、原料煤、一次水、電單耗在保證產品質量的基礎上最大限度地降低。只有控制好成本才可以平穩度過低谷期。

2) 發展工藝技術。煤制乙二醇由于產品性能和雜質含量的因素仍不能完全替代油制乙二醇。如果能夠不斷進行技術創新，采用新技術、新工藝以優化生產工藝，如增加乙二醇質量提升單元，提高產品的產量和優等品率等，這樣才能夠進一步提升國際競爭力。

3) 延伸產業鏈，布局多產品交叉生產。全球乙二醇不僅下游產業鏈短，而且產品結構單一，我國乙二醇相較于全球平均水平消費更為集中；近年來，尤其是煤制乙二醇技術不斷取得突破，不論是產量還是產能都實現了飛速發展，但是下游需求增幅將會放緩，所以開發乙二醇的下游產品尤為重要。從生產端來說，配備甲醇生產線的煤基乙二醇裝置可根據市場情況靈活調整產品結構。例如，當乙二醇行業形勢不景氣時，少生產乙二醇多生產甲醇。進一步來講，如果一套裝置能夠根據情況實現產品交叉生產并靈活調控就可以有效地降低單一產品的價格波動風險。如此可以大大提高煤基乙二醇抵抗市場波動風險的能力，還可以提升其發展空間。

4) 提高煤制乙二醇企業的排放要求。國家和人民對環保日益重視，環保政策進一步收緊，煤制乙二醇企業的排放要求更加嚴格。乙二醇生產過程的“廢氣、廢水、廢渣”盡可能得有效利用甚至實現零排放，將行業節能、節水和環保水平整體提升，以低成本實現現代煤化工行業的三廢治理。