1、煤制乙二醇煤制乙二醇 煤的简单介绍 煤是我们日煤是我们日常生活中常见的常生活中常见的一种能源！一种能源！乙二醇乙二醇 甘醇甘醇 1,2-亚乙基二醇亚乙基二醇 简称：简称：EG 分子式：分子式：(HOCH2)无色无臭无色无臭 有甜味液体有甜味液体 对动物有对动物有毒性毒性 结构式结构式 球棍模型球棍模型 填充模型填充模型 聚酯树脂聚酯树脂 制聚酯涤纶制聚酯涤纶 合成树脂合成树脂 PET 气体脱水剂气体脱水剂 抗冻剂抗冻剂 化妆品化妆品 炸药炸药 合成纤维合成纤维 表面活性剂表面活性剂 增塑剂增塑剂 吸湿剂吸湿剂 乙二醇乙二醇 乙二醇乙二醇 一缩二乙二醇一缩二乙二醇 二缩三乙二醇二缩三乙二醇 多缩
2、聚乙二醇多缩聚乙二醇 副产物副产物 乙二醇的制法：环氧乙烷水合法乙二醇的制法：环氧乙烷水合法 这是以往化工生产中的工业化生产的唯一方法！这是以往化工生产中的工业化生产的唯一方法！主主产产物物 190200 环氧乙烷环氧乙烷+水水 2.23MPa 乙稀 石油脑石油脑 裂解裂解 氧化氧化 技术成熟，应用广；技术成熟，应用广；水耗大、成本高；水耗大、成本高；副产品多；副产品多；产品总收率：产品总收率：88%煤制乙二醇研发 国内外同类技术国内外同类技术未能未能实现工业化的原因：实现工业化的原因：1）核心催化剂技术 2）工业CO深度脱氢净化等系列关键技术 3）技术集成 福建物构所福建物构所 近近30年年
3、 3个关键技术个关键技术 联合企业工程化联合企业工程化煤制乙二醇技术的工业化煤制乙二醇技术的工业化 实现实现 煤制乙二醇研发 模模 试试 19911991-19951995 基础研究基础研究 19821982-19911991 中试努力中试努力 1995-2004 工业化实施工业化实施 2004-2009 2009：20万吨级工业示范成功开车万吨级工业示范成功开车 2006年7月，年产100吨乙二醇的草酸酯加氢装置 2005年12月，年产300吨草酸酯中试装置（投资1000万元）2007年8月建成的万吨级煤制乙二醇工业性试验装置 煤制乙二醇工艺流程 CO CO 纯纯 H2 草酸酯草酸酯 煤煤
4、乙二醇乙二醇 乙二醇乙二醇（聚酯级）（聚酯级）造造 气气 变变 压压 吸吸 附附 分分 离离 精精 馏馏 脱脱 氢氢 催化剂催化剂 羰基合成羰基合成 催化剂催化剂 加加 氢氢 催化剂催化剂 煤制乙二醇工艺之催化剂 我们需要什么样的催化剂呢？更高的选择性 更高的转化率 更长的寿命 符合工业生产要求 COCO脱氢催化剂：脱氢催化剂：效率更高，降低了飞效率更高，降低了飞 温的危险性温的危险性 COCO羰基合成催化剂：羰基合成催化剂：有效地降低了催化有效地降低了催化剂中贵金属的负载量剂中贵金属的负载量 草酸酯加氢的催化剂：草酸酯加氢的催化剂：乙二醇的选择乙二醇的选择 性从性从80%80%提高到提高到9
5、0%90%CO脱氢催化剂 工业上由合成气体变压吸附制得的CO，原料气体中都含有少量H2，成为CO偶联合成草酸脂技术工业化的最大障碍之一 障碍：煤制乙二醇中CO深度脱氢净化技术：H2选择性氧化和选择性氧化和CO催化脱氢净化反应：催化脱氢净化反应：主反应：主反应：2H2+O2 2H2O 副反应：副反应：2CO+O2 2CO2 CO+3 H2 CH4+H2O 对比 H2 CO CO H2 工业工业CO含有含有1.5%氢气氢气 净化后，氢气净化后，氢气100 ppm 脱氢净化催化剂脱氢净化催化剂 COCO催化氧化偶联合成草酸酯催化剂催化氧化偶联合成草酸酯催化剂 CO催化偶联合成草酸酯的反应原理：催化偶
6、联合成草酸酯的反应原理：2RONO+2CO(COOR)2+2NO 2NO+1/2O2 N2O3 N2O3+2ROH 2RONO+H2O 2ROH+2CO+1/2O2(COOR)2+H2O 实现C转化的核心步骤 影响因素(反应条件：反应条件：CO空速空速900，N2空速：空速：1500，CH3ONO空空速：速：600，总空速，总空速3000)载体的孔结构对催化性能影响 不同载体对催化性能影响 900900 165165 9090 载体载体VIVI 800800 145145 105105 载体载体V V 950950 150150 8585 载体载体IVIV 970970 150150 9595
7、 载体载体IIIIII 950950 138138 105105 载体载体IIII 10501050 155155 9090 载体载体I I DMODMO时空收率时空收率 （g g）催化剂床层温度催化剂床层温度 反应管加热温度反应管加热温度 载体（负载量载体（负载量1.5%1.5%）使用改进的合成催化剂，贵金属负载量显著降低使用改进的合成催化剂，贵金属负载量显著降低 时空产率时空产率500g 时空产率时空产率750g 中试羰基合成催化剂贵金中试羰基合成催化剂贵金属负载量属负载量1.8 万吨级羰基合成催化剂贵金万吨级羰基合成催化剂贵金属负载量属负载量1.5 对比 草酸酯催化加氢催化剂草酸酯催化加
8、氢催化剂 草酸二甲酯加氢反应：草酸二甲酯加氢反应：(COOCH3)2+4H2(CH2OH)2+2CH3OH 反应特点：反应特点：催化剂种类多：催化剂种类多：Cu/SiO2、Cu-Cr、其他多金属催化剂。、其他多金属催化剂。反应复杂，副产物多：反应复杂，副产物多：乙醇、乙二醇甲醚、碳酸二甲酯、乙醇、乙二醇甲醚、碳酸二甲酯、1,2丁丁二醇、二醇、1,4丁二醇、丁内酯、丙二醇等。丁二醇、丁内酯、丙二醇等。草酸酯催化加氢催化剂草酸酯催化加氢催化剂 原催化剂：原催化剂：转化率转化率 98.598.5选择性选择性 8181 新催化剂：新催化剂：转化率转化率 99.999.9选择性选择性 大于大于9090
9、加氢产物分析以及新旧催化剂对比 12.730 11.622 8.688 8.530 6.238 3.580 3.304 时间时间(分分)0.78 66.0 1.21 25.66 新新Cat.0.89 26.39 0.77 3.71 1.53 0.70 65.80 原原Cat.丁二醇丁二醇 乙二醇乙二醇 草酸草酸 二甲酯二甲酯 碳酸碳酸 二甲酯二甲酯 乙二醇乙二醇 甲醚甲醚 乙醇乙醇 甲醇甲醇 组分组分 12.730 11.622 8.688 8.530 6.238 3.580 3.304 时间时间(分分)0.78 66.0 1.21 25.66 新新Cat.0.89 26.39 0.77 3.
10、71 1.53 0.70 65.80 原原Cat.丁二醇丁二醇 乙二醇乙二醇 草酸草酸 二甲酯二甲酯 碳酸碳酸 二甲酯二甲酯 乙二醇乙二醇 甲醚甲醚 乙醇乙醇 甲醇甲醇 组分组分 甲醇精馏循环区甲醇精馏循环区 脱氢反应区脱氢反应区 氨氧化和酯化装置氨氧化和酯化装置 合成反应区合成反应区 加氢反应区加氢反应区 恩德炉恩德炉 煤堆场煤堆场 制氧工作区制氧工作区 变压吸附装置变压吸附装置 气体储罐区气体储罐区 20万吨级煤制乙二醇工业示范装置设计示意图 乙二醇成品区乙二醇成品区 乙二醇精馏区乙二醇精馏区 技术特点 1 氨氧化技术制备NO 2 工业CO气体中H2的选择氧化消除 3 独特的氮氧化物氧化酯
11、化技术 4 工艺流程短、温度、压力要求低,能耗低 5 合成草酸酯催化技术达到国内外的先进水平 市场分析市场分析 石油 煤 能耗(KJ/吨)28025 22320 水耗(m3/吨)55 25 原料(吨产品)2.5吨 石油 5.66吨 褐煤 成本 4882元（50美元/桶）2625元，30（130元/吨褐煤）经济效益（与石油路线比较）经济效益（与石油路线比较）当原油价格降至当原油价格降至20美元桶时，“煤制乙二醇”技术美元桶时，“煤制乙二醇”技术路线生产乙二醇的成本与石油路线相当。路线生产乙二醇的成本与石油路线相当。我国自主知识产权的世我国自主知识产权的世界第一套大工业装置界第一套大工业装置 有效
12、缓解我国乙二醇产有效缓解我国乙二醇产品的供需矛盾品的供需矛盾 对我国的能源、化对我国的能源、化工产业产生重要积工产业产生重要积极的影响极的影响 市场分析市场分析 市场分析市场分析 通辽金煤化工有限公司与河南煤业化工集团有限通辽金煤化工有限公司与河南煤业化工集团有限公司签署了建设公司签署了建设300万吨煤制乙二醇项目的投资万吨煤制乙二醇项目的投资合同，河南煤业合同，河南煤业5套套20万吨工程项目也开始投入万吨工程项目也开始投入建设。建设。通辽金煤化工已开始二期通辽金煤化工已开始二期40万吨万吨/年煤制乙二醇年煤制乙二醇工程项目的建设，工程项目的建设，2009.10，建成投产的通辽金煤20万吨/年
13、煤制乙二醇工业基地场景“煤制乙二醇煤制乙二醇”工程布工程布局局 上海金煤：投资1.8亿元用于试验。通辽金煤：120万吨乙二醇项目。首期20万吨工业。江苏丹化集团：300吨中试，万吨级工业化试验。09年3月完成技术鉴定。河南煤业：规划300万吨乙二醇 福建物构所：技术源头 小试技术和催化剂研发。市场分析市场分析 2000201520002015年中年中国国乙二醇供需情乙二醇供需情况况02004006008001000120020002001200220032004200520062007200820092010E2015E单位：万吨0%10%20%30%40%50%产量表观消费量自给率数数据据来来源：源：20002006年年数数据据中中国国石油和化工石油和化工经济经济 分析分析2007/12 20072008年年数数据据中中国国化工信息周刊化工信息周刊2009/12 20092015年年数数据据中中国国化工信息周刊化工信息周刊2010/9 预计：2015年乙二醇产能将达550万t/a，消费量11001150万t/a。煤的分类 等等。等等。无烟煤无烟煤 褐煤褐煤 泥煤泥煤 烟煤烟煤 半无烟煤半无烟煤 当然，煤的种类不同，其成分组成与质量不同，发热量也不相同当然，煤的种类不同，其成分组成与质量不同，发热量也不相同
