煤制气合成聚合级乙二醇新技术介绍统一版本

目录煤制乙二醇项目的背景及其重要性1煤制乙二醇技术路线及原理2煤制乙二醇小试开发及关键技术研究进展3煤制乙二醇的经济性分析5煤制乙二醇300t/a中试结果41煤制乙二醇项目的背景及重要性是一种重要的大宗基本化工原料，是世界上消费量最大的多元醇。乙二醇用途国内95％的乙二醇用于聚酯，并可进一步生产涤纶、饮料瓶、薄膜等。还可用于生产炸药、乙二醛、防冻液、增塑剂等。1.1乙二醇产品市场乙二醇在生活中的应用涂料聚酯树脂防冻剂涤纶纤维包装用聚酯树脂1煤制乙二醇项目的背景及重要性1煤制乙二醇项目的背景及重要性年份产量进口量出口量表观消费量自给率/%20022003200420052006200720082009201091.496.995.4110.1156.0178.8186.8195.0188.1214.6251.6339.1400.0406.0480.0521.6582.8664.63.22.32.61.22.00.22.90.70.5302.0346.2432.1508.9560.0659.0705.5777.1852.530.228.022.121.627.827.926.525.122.1乙二醇国内市场需求量大:2010年国内消费852.5万吨,是全球第一大消费国;增长快:2000年至2010年国内表观消费量平均增长15.7%;进口依存度高:近几年进口依存度始终高达70%以上。表1.1我国乙二醇的产能及消费量（万吨/年）1煤制乙二醇项目的重要性及背景表1.2我国聚酯产能增长（万吨/年）年份产能比上年增幅（%）200057520018805320021100252003126414.92004165030.52005205724.7200621213.1200723068.7200825008.4200927008.0年均增幅17.61煤制乙二醇项目的背景及重要性1.2乙二醇传统生产工艺环氧乙烷水合法是目前国内外普遍采用的传统生产工艺，即石油路线；其工艺路线长、设备多、能耗高、成本高且必须依托乙烯工厂建设；环氧乙烯装置及乙二醇装置工艺技术需进口；随着全球石油资源日益匮乏及石油价格快速上涨，资源与成本的矛盾将日益突出。1煤制乙二醇项目的背景及重要性1.3煤制乙二醇项目背景乙二醇产品市场容量大，前景广阔。目前乙二醇完全依赖石油乙烯路线，成本高，开发煤基路线具有很强的成本竞争优势。符合我国缺油、少气、富煤的资源特点，具有明显的经济效益和社会效益。2煤制乙二醇技术原理和技术路线技术方案：羰化、加氢两步法间接合成乙二醇两步间接法：第一步：CO与亚硝酸甲酯羰基化反应生成草酸二甲酯；第二步：草酸二甲酯加氢合成乙二醇2煤制乙二醇技术原理和技术路线草酸酯法反应式：NOCOOCHCOONO222CH233OHCHOHCHHCOO32222324CHOHOHCHO214HO2C22222国内外研究最为深入，已有工业试验装置。OHONOCH2O21NO2OH2CH2323总反应式：加氢：羰化：酯化再生：2煤制乙二醇技术原理和技术路线工艺流程PSA脱氢羰化再生精馏加氢吸收分离DMCDMO聚合级MEG合成气H2CONOMNO2小试阶段研究过程及成果经过四年潜心研究煤制乙二醇3项关键催化剂，成效显著，催化剂性能明显优于国内先进样品。2009年9月通过湖北省科技厅组织的科技成果鉴定。获得煤制乙二醇3项催化剂与1项工艺共4项授权专利。3煤制乙二醇小试开发及关键技术研究进展催化剂评价装置数据分析气相液相色谱气质等大型仪器小试相关图片3煤制乙二醇小试开发及关键技术研究进展小试结果：1、TH-5选择性脱氢催化剂实验室研究结果表明该催化剂脱氢选择性好，在工业粒度Φ3-4mm，气源组成97.5%CO、1.5%H2、0.9%O2，空速3000h-1，150～200℃条件下，出口H2＜100×10-6（vol），CO损失量（即CO2增量）＜0.3%（vol），超过国内外文献报道的水平。3煤制乙二醇小试开发及关键技术研究进展小试结果：2、HDMO-1草酸二甲酯合成催化剂实验室研究结果表明该催化剂低温活性好，与当时文献报道的工业粒度Φ3-4mm、130℃时草酸二甲酯合成催化剂最高时空收率相比，HDMO-1催化剂在115℃时的时空收率，比其高6%，且反应温度降低15℃。3煤制乙二醇小试开发及关键技术研究进展小试结果：3、HEG-1草酸二甲酯加氢催化剂实验室研究结果表明该催化剂的低温活性好，工业粒度189℃与193℃时，DMO转化率分别为98%、＞99%，EG选择性分别为93%、＞95%，超过当时国内外文献报道的Cu-Si系、Cu-Cr系的草酸二甲酯加氢催化剂工业粒度数据水平。3煤制乙二醇小试开发及关键技术研究进展3煤制乙二醇小试开发及关键技术研究进展小试成果鉴定意见：鉴定委员会一致认为：成果完成单位集30余年来多种类型工业催化剂的应用研究及其使用技术的研究经验，紧紧抓住上述三项关键催化剂进行创新探索，是我国又一家对该三项关键催化剂进行全面研究的单位。该三项关键催化剂成果具有创新性，总体上达到国际先进水平。其中，催化剂选择性、低温活性主要指标处于国际领先水平。同意通过成果鉴定。建议：尽快进行300～1000吨乙二醇/年全流程的工业化试验以加快实现工业装置的生产。3煤制乙二醇小试开发及关键技术研究进展鉴定意见扫描件3煤制乙二醇小试开发及关键技术研究进展煤制乙二醇4项专利：CN101543776A一氧化碳原料气脱氢催化剂及其制备和应用方法CN101543784A一种气相合成草酸酯催化剂的制备方法CN101607205A一种草酸二甲酯加氢制乙二醇催化剂及其制备方法CN101544539A一种生产聚合级乙二醇并联产乙醇酸甲酯的方法3煤制乙二醇小试开发及关键技术研究进展4.1技术研发单位介绍中国五环工程有限公司：中国五环工程有限公司前身是创建于1958年的化学工业部第四设计院，现为国务院国资委直接管理的中国化学工程集团公司的全资子公司和化学工业领域重点骨干科技型企业。4煤制乙二醇300t/a中试结果4.1技术研发单位介绍中国五环工程有限公司：五环工程是具有工程建设项目全过程承包和管理功能的国际型工程公司。公司拥有工程设计综合甲级资质和工程咨询、工程监理、工程造价咨询、建设项目环境影响评价等多项甲级资质，并享有对外工程咨询、工程设计及工程承包经营权，是首批获得全国AAA级信用企业资格的工程公司。五十多年来，五环工程为中国化学工业的发展和腾飞做出了杰出贡献，在工程科技领域硕果累累。累计完成境内外1700余项大中型设计项目和60多项工程总承包项目，业务遍及国内31个省、直辖市和全球20多个国家和地区。4煤制乙二醇300t/a中试结果4.1技术研发单位介绍华烁公司：国家CO变换催化剂与气体净化剂重点工业基地湖北省工业气体净化与精制重点实验室4煤制乙二醇300t/a中试结果4.1技术研发单位介绍华烁科技股份有限公司是经湖北省人民政府批准，由湖北省化学研究院整体转改制而设立的股份制公司，承继了湖北省化学研究院全部资产、权益和人才资源，省科技厅代表国家持有20%的股份。公司的前身湖北省化学研究院，成立于1973年，出身于中国科学院，拥有应用化学、工业催化、高分子物理与化学和物理化学四个硕士点。华烁科技股份有限公司集近40年来氨合成催化剂、耐硫变换催化剂、精脱硫剂和贵金属脱氢、脱氧、脱烃等催化剂等多种类型工业催化剂的应用研究及其使用技术的研究经验，紧紧抓住上述三项关键催化剂的主要指标进行开发，取得了显著成绩。同时，国家气体净化剂重点工业生产基地现有贵金属催化剂生产线，催化剂生产质量稳定，可随时进行新型催化剂的大规模生产。4煤制乙二醇300t/a中试结果4.1技术研发单位介绍鹤壁宝马（集团）有限公司：鹤壁宝马(集团)有限公司是一家集新能源开发、煤化工、煤炭物资运销、融资担保、酒店餐饮服务业及进出口业务六大产业为一体的多元化、复合型集团公司。主要化工产品有年产15万吨甲醇及年产15万吨二甲醚，在册员工2000余人，是创新型、科技型企业集团。4煤制乙二醇300t/a中试结果4煤制乙二醇300t/a中试结果300t/a中试阶段研发过程及成果中国五环、华烁公司、宝马集团紧密合作，从设计、建设到中试试验历时近2年，胜利完成300t/a煤制乙二醇中试任务。煤制乙二醇中试取得9大成绩。5万吨煤制乙二醇工业示范装置已全面启动。中试装置图片4煤制乙二醇300t/a中试结果煤制乙二醇300t/a中试9项成绩：①、三项关键催化剂的活性与选择性总体上达到或超过小试水平：TH-5选择性脱氢催化剂的出口氢含量≤100ppm，二氧化碳增量0.2～0.4%，其选择性超过国内外文献报道水平；HDMO-1草酸二甲酯（DMO）合成催化剂的选择性97～99%，时空产率600～650g/L.h，达到国内最先进水平之一；HEG-1草酸二甲酯加氢催化剂的DMO转化率＞99.9%，乙二醇（EG）的选择性93～95%，时空产率280～370g/L.h，达到国内最先进水平之一。4煤制乙二醇300t/a中试结果煤制乙二醇300t/a中试9项成绩：②、脱氢、合成及加氢催化剂已分别累计运行122、66和68天（最短时间已超过1500小时，最长时间达到2900小时），在各种复杂工况条件和频繁开停车的不利情况下，催化剂活性温度仅提高2～5℃，预计在比较稳定的条件下催化剂使用寿命可以达到2年或2年以上，能满足工业生产的要求。4煤制乙二醇300t/a中试结果煤制乙二醇300t/a中试9项成绩：③、一氧化氮酯化再生反应采用专有酯化再生反应器，反应生成亚硝酸甲酯循环使用，实现了草酸二甲酯反应和NO再生反应的循环。④、取得煤制乙二醇（300吨/年）工艺包的各种参数，可以进行5万吨/年、20万吨/年乙二醇工业生产装置的设计。4煤制乙二醇300t/a中试结果煤制乙二醇300t/a中试9项成绩：⑤、开发了与三项关键催化剂配套的专用反应器，反应器均具有轴向温差小、反应平稳、避免超温等特点，提高了反应的安全性和可靠性。⑥、精馏分离工艺已使乙二醇产品12项指标全部达到GB/T4649-2008的优等品（聚合级），获得国家国家石油石化产品质检中心的检验报告。4煤制乙二醇300t/a中试结果4煤制乙二醇300t/a中试结果4煤制乙二醇300t/a中试结果4煤制乙二醇300t/a中试结果4煤制乙二醇300t/a中试结果4煤制乙二醇300t/a中试结果煤制乙二醇300t/a中试9项成绩：⑦、工业试验的核心工序------脱氢、合成酯化、加氢与精馏分离采用的原料、中间生产过程及产品质量控制所开发的专有分析检测技术，在试验过程中得到验证，可用于大型乙二醇装置生产过程的监控与指导。上述专有分析检测技术是针对煤制乙二醇特点，经多年努力不断探索积累开发的一系列准确、高效的分析检测方法，涉及关键数据的在线分析、色谱分析、复杂介质里的难点组份分析、光谱分析、定量化学分析等20种分析方法。4煤制乙二醇300t/a中试结果煤制乙二醇300t/a中试9项成绩：⑧、编制了适合煤制乙二醇各工序的操作规程、应急预案，并在中试的基础上修改完善，可以用于大型乙二醇装置生产管理。⑨、培养了一批在煤制乙二醇领域中研究、设计、安装、调试、生产管理、操作运行、分析化验等专业的技术人员、管理人员和职工队伍，为大型煤制乙二醇的推广建设奠定了人员基础。4煤制乙二醇300t/a中试结果5煤制乙二醇的经济性分析5.1经济性比较表4.1合成1t产品理论上耗CO,H2量备注：括号内为以乙二醇为标准计，各产品的原料消耗比例。考虑产品价格，乙二醇是最经济的。项目耗COKg耗H2Kg煤基乙二醇919（1）131（1）煤基甲醇875（0.95）125（0.94）煤基醋酸933（1.02）67（0.51）煤基二甲醚1217（1.324）174（1.328）MTP（折烯烃）2292（2.49）327（2.5）5煤制乙二醇的经济性分析5.