煤制乙二醇生产技术现状及发展

李飞飞

(阳煤集团寿阳化工有限责任公司，山西 寿阳 045400)

1 概述

乙二醇别名甘醇、1，2亚乙基二醇，英文名称为ethylene glycol(缩写EG或MEG)，属于脂肪族二元醇，是合成涤纶的重要原料，属于聚酯行业产业链中的上游。此外，还可用于生产防冻剂、润滑剂、湿吸剂、表面活性剂、化妆品和炸药等[1]。

2 乙二醇生产工艺路线

乙二醇工业生产技术方法主要包括乙烯法和草酸酯法。乙烯法工业化占比最大，根据其原料和工艺不同，可以分为石油乙烯法、乙烷乙烯法(页岩气、石油伴生气)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，主要在中国实现工业化生产。

2.1 石油路线

石脑油生产乙二醇路线也是最传统的路线，即，先通过石脑油生产乙烯，再由乙烯制得环氧乙烷，最后水合生成乙二醇。该技术主要为Shell、Dow和SD 3家公司所掌控。

我国乙二醇的主流生产方法是石油乙烯法。主要缺点是缺乏自主产权技术，很大程度需要依赖国外技术，另外一个重要的缺点是原料受到石油价格的影响很大。此外，该方法副产物多，工艺流程长，水耗大，能耗高。一般来说，该技术是最成熟的，也被国内外广泛应用，但是会加重我国对石油进口的依赖程度，并不符合我国“少油、少气、多煤”的能源结构特点。

2.2 天然气路线

我国石油路线的乙烯生产主要以液态石脑油等重质原料，而中东和北美地区油田伴生气和页岩气储存量大，价钱便宜，以其中的乙烷和LPG等轻质原料生产乙烯，采用乙烷高温裂解生产乙烯，再通过传统的环氧乙烷生产乙二醇。该路线烯烃收率更高，成本更低[2]。

2.3 甲醇制乙烯法(MTO法)

该工艺是以煤为原料先合成甲醇，然后由甲醇制得乙烯，再通过乙烯氧化生成环氧乙烷，进一步水合生成乙二醇。

该工艺目前基本成熟。但是工艺流程长，甲醇端投资成本高，副产物多[1]。

2.4 草酸甲酯法

草酸酯法以煤为原料，采用煤气化工艺，将一部分粗煤气经过耐硫等温变换、低温甲醇洗和PSA变压吸附得到高纯度的H2，另一部分煤气不参与变换反应，经热量回收、低温甲醇洗、H2/CO冷箱分离，得到高纯度的CO，CO与MN(亚硝酸甲酯)反应合成DMO(草酸二甲酯)，DMO与H2加氢反应得到粗乙二醇，粗乙二醇通过精馏精制，即得到90%以上的优等品乙二醇与部分合格品乙二醇。

该工艺流程短、选择性高、无污染、原料成本低、反应条件温和，国产化程度高。

3 乙二醇各生产路线成本对比

3.1 石油乙烯法成本计算

目前，我国乙二醇产能最大的是石脑油裂解制乙烯。乙烯原料成本占比很高，通常为62%～75%，乙烯成本受原油价格影响很大，所以原油价格成为石油法制乙二醇成本的关键性影响因素。表1所示，国际油价分别在40、50、60、70美元/桶时每吨乙二醇的生产成本为5 353、5 550、5 892、6 161元。

表1 石油乙烯法成本

3.2 天然气制乙二醇成本计算

中东地区的乙二醇生产成本是全球最低的，主要是利用了廉价的油田伴生气生产乙烯，在国际市场的成本优势显而易见。北美地区的乙二醇企业受益于页岩气革命，以其丰富的页岩气为基础获得成本低的乙烯。但是由于关税和运费高增加了乙二醇的综合成本。见表2。

表2 乙烷乙烯法成本

3.3 MTO法制乙二醇成本

该工艺流程长，投资规模巨大，不具备优势。若以购买甲醇为原料，可以大大降低投资门槛。如果按每吨2 500元的价格购买甲醇，甲醇法制乙二醇的成本为6 000元/t。与国际油价为65美元/桶时乙二醇的生产成本接近，比其他乙二醇生产路线更高。而且受甲醇价格影响大，若甲醇价格高就会进一步削弱盈利能力。

3.4 煤制乙二醇成本计算

煤制乙二醇成本核算以山西20万t/a乙二醇项目为基础，以陕西神木烟煤为原料煤(1.7 t/t乙二醇)，原料煤价格470元/t，山西本地煤为燃料煤(1.5 t/t乙二醇)，每吨380元计算，包含公用工程、折旧费、三费和人工工资等费用，考虑到不同固定成本导致的设备折旧费用不同以及煤质和煤价波动带来的原料成本的不同，测得煤制乙二醇成本约在4 400元/t～4 700元/t。

3.5 乙二醇各生产路线成本对比

与国内石油路线制乙二醇相比，煤制乙二醇成本即使在国际油价为40美元/桶时，依然具有优势，与MTO路线相比优势更加明显，而且乙烯法原料成本比草酸酯法更大，成本容易受到原料价格波动影响，而草酸酯法能够承受更大范围的煤炭价格波动。煤制乙二醇成本高于中东油田伴生气，但比起北美地区乙二醇成本仍有微弱优势。

4 煤质乙二醇的发展建议

据研究报告显示，未来5年，乙二醇市场将进入整体盈余期，我国煤制乙二醇将会面临更大的挑战[2]。从本文对比的几种乙二醇生产路线成本来看，煤制乙二醇还是具有一定的优势，前景必定是挑战和机遇并存的，需要积极化解威胁并弥补自身劣势。

1) 降低成本是生存的王道。现在乙二醇价格走低，多数煤制乙二醇企业已经不能盈利，所以更加需要注重精细管理。如，在企业成立节能领导组，审查监督节能管理制度、技术进步措施执行情况，对原料消耗进行分析、检查、控制和监督，使燃料煤、原料煤、一次水、电单耗在保证产品质量的基础上最大限度地降低。只有控制好成本才可以平稳度过低谷期。

2) 发展工艺技术。煤制乙二醇由于产品性能和杂质含量的因素仍不能完全替代油制乙二醇。如果能够不断进行技术创新，采用新技术、新工艺以优化生产工艺，如增加乙二醇质量提升单元，提高产品的产量和优等品率等，这样才能够进一步提升国际竞争力。

3) 延伸产业链，布局多产品交叉生产。全球乙二醇不仅下游产业链短，而且产品结构单一，我国乙二醇相较于全球平均水平消费更为集中；近年来，尤其是煤制乙二醇技术不断取得突破，不论是产量还是产能都实现了飞速发展，但是下游需求增幅将会放缓，所以开发乙二醇的下游产品尤为重要。从生产端来说，配备甲醇生产线的煤基乙二醇装置可根据市场情况灵活调整产品结构。例如，当乙二醇行业形势不景气时，少生产乙二醇多生产甲醇。进一步来讲，如果一套装置能够根据情况实现产品交叉生产并灵活调控就可以有效地降低单一产品的价格波动风险。如此可以大大提高煤基乙二醇抵抗市场波动风险的能力，还可以提升其发展空间。

4) 提高煤制乙二醇企业的排放要求。国家和人民对环保日益重视，环保政策进一步收紧，煤制乙二醇企业的排放要求更加严格。乙二醇生产过程的“废气、废水、废渣”尽可能得有效利用甚至实现零排放，将行业节能、节水和环保水平整体提升，以低成本实现现代煤化工行业的三废治理。