201709-煤制乙二醇工艺技术

1、1武汉科技大学武汉科技大学中 国 煤 制 乙 二 醇 现 状 及 发 展化工化工2014级级化学工程与技术学院化学工程与技术学院程正载程正载 博士博士 教授教授2017 年年 09 月月2武汉科技大学武汉科技大学主要内容5. 结论1. 乙二醇概述2. 乙二醇市场环境3. 煤制乙二醇技术进展4. 经济性分析3武汉科技大学武汉科技大学1. 概述乙二醇（Ethylene Glycol，简称EG）是大宗化工产品和基础有机原料，主要用于生产聚酯和防冻液等。目前主要工艺传统的石油工艺：石脑油乙烯环氧乙烷乙二醇现代煤化工工艺：煤合成气中间产品乙二醇（草酸酯、甲醛）（CO+H2间接法技术工业化时间短；四低：成

2、本低、能耗低、水耗低、排放低；直接法缺乏核心催化剂生产技术及关键环节的处理技术石油法技术成熟，应用广；水耗大、成本高；副产品多；产品总收率：88%*环氧乙烷直接水合法裂解氧化水解气化4武汉科技大学武汉科技大学2. 市场环境国际市场数据来源：中国石油和化工经济分析2007/12p全球总体供应过剩，中东和亚洲分别成为主要生产区域和消费区域据预测2010年全球乙二醇总产能将达2709万t/a，消费量将达2100万t，开工率不足80%；拥有廉价乙烷原料的中东地区，其生产能力将快速增长，成为全球乙二醇主要出口地区。20072010年世界新增产能年世界新增产能亚洲（不含中国）224万t/a中东342.7万

3、t/a南美40万t/a合计606.7万t/a近年来，美国、欧洲和日本等国家和地区因经济不景气导致生产成本上升、需求下降，因此关闭了部分装置；亚洲将成为未来乙二醇的主要消费和进口地区。5武汉科技大学武汉科技大学2. 市场环境中国市场p国内产能不足，供需缺口大2009年中国乙二醇对外依存度达到50%；据预测，2010年中国乙二醇产能将达到380万t/a，消费量将达810820万t/a，2015年乙二醇产能将达550万t/a ，消费量11001150万t/a 。企业企业产能（万产能（万t/a）技术来源技术来源2009年产能中石化：上海石化扬子-巴斯夫扬子石化茂名石化燕山石化天津联合化学北京东方60.

4、53044.21086.24SD氧气法BASF工艺SD氧气法Shell氧气法SD氧气法Shell氧气法SD氧气法中石油：吉林石化辽化独山子石化抚顺15.92056SD氧气法UCC氧气法SD氧气法Shell氧气法中海油：中海壳牌32Shell氧气法通辽金煤20自主煤化工合计合计261.8新增（改扩建）产能中石化：天津石化（合资）镇海炼化武汉乙烯中石油：四川石化中兵工：辽宁北方化工通辽金煤+河南煤业其 他：36（2010）65（2010）30（？）38（？）20（2010H1）2048Dow工艺Dow工艺SD氧气法Shell氧气法SD氧气法自主煤化工生物法合计合计257总计总计518.8p生产集中

5、度高，中石化、中石油是主要供应商90%以上采用的是环氧乙烷直接水合法（石油法）；产能主要集中在中石化（59.43%）、中石油（19.23%）；09年化工市场低迷，进口乙二醇对市场的冲击导致开工率降低。数据来源：中国化工信息周刊2010/9数据来源：20002006年数据中国石油和化工经济分析2007/1220072008年数据中国化工信息周刊2009/1220092015年数据中国化工信息周刊2010/96武汉科技大学武汉科技大学2. 市场环境产品价格p价格与油价密切相关，国内价格-进口价格差距大石油法乙二醇生产成本与石油价格联动，我国进口乙二醇主要来自原料价格低廉的中东地区，对国内乙二醇市场

6、造成了相当的冲击。数据来源：20052007国内价格参数与数据200820082009国内价格中国石油和化工经济分析20052009进口价格中国石油和化工经济分析进口关税税率5.5%，增值税税率17%，国内运费平均150元/tp消费结构单一，受制严重中国乙二醇95%以上用于聚酯生产；2008年以来，聚酯受纺织业出口锐减和贸易摩擦影响，大幅减产，乙二醇需求受到严重影响；年份年份国内价格国内价格（RMB/t）CIF价格价格（USD/t）RMB：USDCIF+税款税款+国内运费国内运费（RMB/t）价差价差（RMB/t）200588668828.199066 (200)200683958447.97

7、8453 (58)2007929710117.619647 (350)20089541 10246.948922 619 20095374 6056.835251 123 0100200300400500600美国西欧日本中东中国2006年全球主要地区和国家乙二醇消费结构年全球主要地区和国家乙二醇消费结构其他防冻液PET工程树脂PET切片聚酯纤维聚酯薄膜PET固体树脂PET树脂数据来源：“乙二醇的国内外供需现状及发展前景”中国石油和化工经济分析2007/1220070012002000400060008000100002005200620072008200920052009乙二醇市场价格和进口

8、价格乙二醇市场价格和进口价格国内价格进口价格CIF价格7武汉科技大学武汉科技大学3. 技术进展p煤制乙二醇的主要技术和研究机构国外：始于20世纪80年代；合成气-草酸酯-乙二醇路线具有工业化优势；日本宇部兴产、美国联碳研究机构研究机构技术成熟度技术成熟度国外国外: :日本宇部兴产株式会社有一套6000吨/年的中试装置，未大规模工业化国内：国内：中科院福建物质结构研究所首套装置试车成功；已经被丹化集团买断,不转让上海戊正工程技术有限公司已获得主要技术专利，未工业化湖北省化学研究院已完成三个关键催化剂的研究并通过小试成果鉴定华谊集团上海焦化&高校筹建万吨级中试装置天津大学化工学院不知p草酸

9、酯合成法原理：国内：始于20世纪80年代；草酸酯合成法是目前研究较为成熟的间接合成技术；中科院、天津大学等2CO + 1/ 2O2 + 2CH3OH = (COOCH3) 2 + H2OCO再生偶联催化循环加氢精馏分离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脱氢净化合成气CO+H2煤炭气化NH3氧化氧化酯化CH3ONO 亚硝酸甲酯氨氧化物CH3OHO2气化预备8武汉科技大学武汉科技大学3. 技

10、术进展p技术特点1. 草酸二乙酯平均转化率可达99.18 % ,乙二醇平均选择性可达95.13 %2. 相比石油法工艺流程短、温度、压力要求低,能耗低；3. 新型催化剂能有效抵抗各种杂质的影响；4. 生产连续反应，达到清洁生产的工艺要求，污染少;5. 原料价格低，流程短，设备投入少，各项消耗低，生产成本较石油路线降低。p存在问题1. 催化剂成本过高,占整个产品成本的10 %15 %;还需要进一步开发价格低廉、运行周期长的新型催化剂。2. 在制备草酸酯的过程中, CO 纯度要求太高,原料气中的H2 要低到PPM 级别,在工艺上有一定难度。3. 合成气反应生产草酸酯技术基本上能够成熟, 但是该过程

11、中的NO 在空气和有水的条件下生产腐蚀性的酸,因此对设备有一定的特殊要求。4. 与石油法相比，只有当原油价格高于50 美元/ 桶左右时才具备成本优势。5. 放大到20 万t/ a 的产业化过程中可能存在一定的技术风险（催化剂稳定性），技术成熟度有待考证。煤制乙二醇工艺总体处于商业化生产前期，技术尚未完全成熟，仍需经过进一步商业化运行的检验。9武汉科技大学武汉科技大学4. 项目进展p技术来源：项目主体项目主体产能产能时间时间通辽金煤20万吨/年煤制乙二醇工业示范项目2009.12.30试车成功五环科技、湖北省化学研究院、鹤壁宝马集团签约合作年产300吨级乙二醇中试装置、20万吨级工业化生产装置2

12、009.9.12签约惠生（控股）集团鄂尔多斯煤化工30万吨/年2009.5.26奠基开滦集团位于内蒙古鄂尔多斯多联产循环经济项目2x20万吨/年2009.10.16奠基河南煤业化工集团与通辽金煤化工有限公司共同投资2x20万吨/年2009.11.19开工p通辽金煤20万t/a煤制乙二醇2009年12月，中国国内首个自主研发的20万吨/年煤制乙二醇装置投产，该项目总投资21亿人民币，可转化褐煤130万吨/年（煤耗约6.5吨/吨产品）；预计年收入15.3亿元，利润总额8.94亿元，总投资收益率40.89%。据项目主体通辽金煤化工有限公司介绍，该项目采用中科院福建物构所研发的CO气相催化合成草酸酯和

13、草酸酯催化加氢合成乙二醇技术，当原料褐煤130元/吨时，完全生产成本(财务费用除外)约为2625元/吨，相当于以石油路线生产乙二醇原油价格在25美元/桶时的生产成本。由于该项目刚刚投产，实际的生产、能耗数据需要待生产稳定后进一步确定。10武汉科技大学武汉科技大学4. 经济性分析20万t/a煤制乙二醇能耗、设备及经济性参考数据通辽金煤乙二醇项目刚刚投产，实际的生产、能耗数据需要待生产稳定后进一步确定；据不可靠消息来源，20万t/a煤制乙二醇能耗设备及经济性参考数据如下,这个每吨乙二醇成本约3800元：原辅材料消耗指标序号项目名称单位吨乙二醇消耗定额1原材料1.1煤吨32辅助材料2.1钯-钯盐催化

14、剂千克0.52.2铜-二氧化硅催化剂千克0.62.3变换催化剂千克0.1722.4活性炭脱硫剂千克0.52乙二醇工段设备表序号名称及规格1氨氧化塔2吸收塔3气体再净化塔4合成塔5冷凝塔6再生塔7压缩冷凝塔8加氢反应器9乙二醇精制塔经济效益指标序号项目单位数额一基本数据1总投资万元181,9501.1建设投资万元168,7321.2建设期借款利息万元3,1591.3流动资金万元10,0602销售收入万元199,2013总成本费用万元75,866其中：折旧万元10,6604流转税金及附加万元23,1835利润总额万元100,1536所得税万元25,0387所得税后利润万元75,114二经济评价指标

15、1税后财务指标其中：IRR%47.62投资回收期年3.192税前财务指标其中：IRR%60.16投资回收期年2.783自有资金其中：IRR%68.594投资利润率%53.415投资利税率%68.286资本金利润率%160.0511武汉科技大学武汉科技大学4. 经济性分析草酸酯合成乙二醇的经济性CO偶联羰化技术来源日本宇部兴产，加氢技术来源美国ARCO公司；产能40万t/a，装置总投资17.82亿元，项目经济性如下：项目原料草酸酯路线规格单价（元/t）单耗（t/t）金额（元/t）原料成本CO98%1.6元/m3830.3m31328H299%0.86元/m31625m31397O299%0.5元

16、/m3230.2m3115.1甲醇工业级25000.161402.5NH3工业级23000.073167.9催化剂132276.6小计小计- -36883688副产收益碳酸二甲酯99%5000-0.160-750乙醇95%4000-0.08-320小计小计-1.070-1.070-1070-1070公用工程低压蒸汽455.2234电0.55692KWh380.6冷却水0.45365.3164.4脱盐水8.06.552小计小计831831可变成本可变成本34493449折旧211.6人工费用7.5修理费用133.7管理费用21.9工厂成本工厂成本38243824注：1）上述草酸工艺文献来源：Ha

17、rold W Scheeline, Dilip K Chandwani. Ethylene glycol via oxalate estersR.PEP Review No81-2-1.1982:8.与中科院物构所研发的技术有所不同，仅供参考。2)上述工艺原料和公用工程价格采用2005年相关的国内市场价格计算。结论：上述两个版本的乙二醇成本均在3800元/吨左右。12武汉科技大学武汉科技大学4. 经济性分析p中东石油制乙二醇生产成本根据亚化咨询的估算,中东目前（2009年7月）使用乙烷为原料生产乙二醇的成本仅为250300美元/吨。p国内石油法制乙二醇的生产成本以上海石化2005年5.6/23

18、万t/a环氧乙烷/乙二醇装置为例，其生产成本大致如下：项目SD氧气法单耗(t/t)金额（元/t）原辅材料乙烯0.8025229O20.933251CH40.00710三剂88小计小计- -55785578燃料能耗电（Kwh/m3/t)433134高压蒸汽0.07中压蒸汽1.81低压蒸汽232循环水32081脱盐水0.448N20.014小计小计- -459459可变成本可变成本制造费用187人工费用23财务费用管理费用营业费折旧费73工厂成本工厂成本63206320项目单位：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副产收益-43.8-43.8-43.8可变成本合计可变成本合计40.840.8125.6125.6206.2206.2直接固定成本64.673.561.2分摊固定成本23.