煤制乙二醇與焦爐煤氣制乙二醇的比較

孟晉斌

（山西泰華化工設計有限公司，山西 太原 030021）

焦化行業(yè)是山西省支柱產業(yè)。根據省政府焦化產業(yè)政策，山西省將建設產能較大的焦化園區(qū)。其中，焦爐煤氣的綜合利用對于園區(qū)的建設是個關鍵因素。焦化行業(yè)如何能最大限度地提升園區(qū)經濟效益，充分發(fā)揮焦化產業(yè)鏈的優(yōu)勢，選擇合適的下游產品很關鍵。近年來，國際原油價格高漲，刺激了新型煤化工的快速發(fā)展。我國在煤制乙二醇技術上已實現了重大突破，是第1個在世界上實現煤制乙二醇工業(yè)化生產的國家，技術上有保證。煤制乙二醇現在是新型煤化工的熱點。焦爐煤氣作為寶貴化工原料氣，完全可以替代煤制合成氣生產乙二醇。本文對煤制乙二醇及焦爐煤氣制乙二醇技術進行了比較，以探討2種路線的經濟性。

1 乙二醇簡介

乙二醇（ethylene glycol）又名“甘醇”、“1，2－亞乙基二醇”，簡稱EG，是最簡單的二元醇。主要用于生產聚酯（PET）單體、防凍液以及精細化工產品，如表面活性劑、潤滑劑、聚氨酯、增塑劑等。其硝酸酯是一種炸藥。目前，國內的乙二醇市場需求量很大，是國內少有的產能不過剩的化工產品之一。偶聯法制乙二醇可簡單地歸納為式（1）。

2 2種工藝流程

乙二醇的裝置規(guī)模對投資和產品成本影響較大。一般來說，裝置規(guī)模越大，單位產品成本越低。但是，當規(guī)模達到一定程度后，經濟效益的優(yōu)勢就不再明顯。另外，國家發(fā)展和改革委員會鼓勵新建20萬t／a及以上的合成氣制乙二醇項目。因此，本文以20萬t／a乙二醇裝置為基礎進行比較。合成氣制乙二醇主要原料消耗見表1。

表1 乙二醇主要原料消耗

2.1 煤制乙二醇工藝路線

以水煤漿氣化的方式，經過水煤漿制備，煤氣化，合成氣寬溫耐硫變換，脫硫與脫碳，H2與CO分離，乙二醇合成及精制。工藝流程見第73頁圖1。

2.2 焦爐煤氣制乙二醇工藝路線

煤氣凈化，煤氣柜儲氣，加壓、加氫脫硫，純氧部分催化轉化，H2與CO分離，壓縮，乙二醇合成。工藝流程見第73頁圖2。

由圖1和圖2對比可以看出，2種方式制取乙二醇的前半部分有所差別，合成乙二醇基本相同。因此，2種方式的對比可以簡化為氣體轉化及凈化的比較。

圖2 焦爐煤氣制乙二醇工藝路線圖

3 原料氣的對比

1）水煤漿氣化的氣體成分，見表2。

表2 水煤漿氣化爐產品氣組成及氣化爐主要性能參數

2）合成氣通過耐硫變換及低溫甲醇洗后氣體成分，見表3。

表3 凈化后氣體成分

3）焦爐煤氣凈化后氣體成分，見表4。

表4 焦爐煤氣氣體成分

4）焦爐氣精脫硫后氣體成分，見表5。

表5 焦爐煤氣精脫硫后成分

5）焦爐煤氣經過純氧催化氧化轉化后氣體成分，見表6。

表6 轉化后煤氣成分

從表1可知，乙二醇生產時，φ（CO）∶φ（H2）＝1.00∶2.07。從表2和表6可看出，合成氣與焦爐煤氣在組成上區(qū)別較大。合成氣經過變換和凈化后，φ（CO）∶φ（H2）＝1.00∶2.08，比例符合要求；焦爐煤氣轉化氣碳氫體積比為2.5∶1.0，H2有大量富余。從氣體碳氫比來看，合成氣氣體組成比例是比較合適的。焦爐煤氣則需補碳或另行處理富余H2。

因此，焦爐煤氣制乙二醇工藝流程中，只能用CO作為計算依據。每噸乙二醇消耗CO和H2分別為850m3／h和1 750m3／h，根據轉化爐實際轉化效果，實際每噸乙二醇消耗焦爐煤氣約2 600m3／h。

4 主要設備的對比

因2種方式合成乙二醇單元基本相同，故只比較前半部分氣化和凈化部分。

4.1 煤制乙二醇主要設備

1）氣化單元，包括煤儲運設備、磨煤機、氣化爐及附件；

2）變換單元，包括變換爐及其附屬設備等；

3）凈化單元，低溫甲醇洗包括洗滌塔、濃縮塔、再生塔、分離塔、換熱器及其他附件（脫硫、脫碳）；

4）分離單元，包括冷箱、PSA吸附塔、分子篩、吸附劑等。

4.2 焦爐煤氣制乙二醇主要設備

1）儲氣單元，煤氣凈化設備、氣柜、壓縮機等；

2）脫硫單元，脫硫槽、吸附槽等；

3）轉化單元，轉化爐及附件等；

4）分離單元，冷箱及PSA吸附裝置。

可以看出，2種不同工藝路線中，煤制乙二醇涉及到的主要設備有煤儲運設備、氣化爐、變換、低溫甲醇洗設備、黑水處理設備、硫回收及液化氣站等，且空分和鍋爐的規(guī)模都要比焦爐煤氣制乙二醇要大，從20萬t／a乙二醇投資來看，煤制乙二醇比焦爐煤氣制乙二醇投資要高5億元～6億元。

此外，由于煤制乙二醇有煤儲運等，占地規(guī)模大，制漿又有環(huán)境污染。從整個生產現場比較來看，還是焦爐煤氣制乙二醇更優(yōu)。

5 生產成本的比較

2種方式合成乙二醇的H2與CO成本不一樣，因此，可以根據主要原料的價格計算出乙二醇的成本。

按原料煤市場價格580元／t、動力煤550元／t估算，主要原料 H2與CO價格均約1.0元／m3，由此，可算出煤制乙二醇生產成本（見表7）。

表7 煤制乙二醇生產成本

焦爐煤氣的市場價格大約為0.45元／m3，動力煤按550元／t估算，可計算出焦爐煤氣制乙二醇的生產成本，具體見表8。

從表7和表8來看，焦爐煤氣制乙二醇比煤制乙二醇每噸成本低1 120元。按20萬t／a計算，可增加收入22 400萬元。

表8 焦爐煤氣制乙二醇生產成本

因焦爐煤氣轉化后，每噸可富余氫氣375m3，如果氫氣按1元／m3來計算，每年可增加收入7 500萬元。若上一套小型合成氨系統(tǒng)，空分可利用現有的N2，則一年可生產合成氨36 675t。

如液氨價格為2 400元，則可增加收入8 802萬元。

6 結論

通過煤制乙二醇與焦爐煤氣制乙二醇的對比，可以得到結論，焦爐煤氣制乙二醇從投資、占地規(guī)模、生產成本、現場環(huán)境等都有較大的優(yōu)勢，生產成本更低，經濟效益更好。如果獨立焦化園區(qū)煤氣能夠就地轉化為效益更好的化工產品，無疑能夠極大地提高園區(qū)的整體競爭力，在激烈的市場競爭中立于不敗之地。