煤化工路線合成乙二醇技術(shù)研究進展

王暠(東華工程科技股份有限公司,安徽 合肥 230024)

乙二醇（EG）是我國當(dāng)前重要的化工原料，被廣泛地應(yīng)用于吸濕劑、活性劑、染料、炸藥和防凍劑等工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)中，是我國現(xiàn)代化建設(shè)中重要的化學(xué)制劑產(chǎn)品。

當(dāng)前我國的乙二醇產(chǎn)品生產(chǎn)供需矛盾很明顯，一方面，廣泛的應(yīng)用導(dǎo)致乙二醇價格不斷上升，國內(nèi)生產(chǎn)乏力的前提下需要大量進口，另一方面，我國石油資源的缺乏導(dǎo)致原材料不足，迫使國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)變思路，主動尋求更加經(jīng)濟的乙二醇合成工藝；基于煤化工的乙二醇合成技術(shù)被看作解決根本問題的手段，我國的煤炭資源非常豐富，而基于煤炭為原料的乙二醇合成工藝更加廉價，原材料來源廣泛，對我國拜托石油缺乏束縛的發(fā)展前景具有十分重要的意義。

1 乙二醇研究動態(tài)及市場概括

經(jīng)過產(chǎn)業(yè)發(fā)展和實踐證明，乙二醇是一種性能穩(wěn)定、用途廣泛的工業(yè)生產(chǎn)添加劑，在各類化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和工藝中，發(fā)揮著冷凝級、溶解劑、潤滑劑等多種作用。

就國內(nèi)而言，從2000年到2010年的十年內(nèi)，國內(nèi)市場對乙二醇的需求量持續(xù)上升，年增長率平均維持在20%以上。在最近的幾年中，由于國內(nèi)工業(yè)化發(fā)展日趨與國際接軌，乙二醇的需求量和銷售價格同時出現(xiàn)大幅度增長，已經(jīng)成為供需最緊張的化工產(chǎn)品之一。

不難看出，乙二醇的市場供需關(guān)系在一定程度上反映了一個國家或地區(qū)的工業(yè)發(fā)展水平，在工業(yè)種類、工業(yè)化程度等方面都有體現(xiàn)。數(shù)據(jù)顯示，目前我國已經(jīng)成為乙二醇進口第二大國家，在這一背景下，考慮到原材料的匱乏等問題，通過煤化工業(yè)合成乙二醇的技術(shù)更具有意義。

事實上，考慮到石油資源緊缺的問題，我國在上世紀八十年代就開始了對煤化工合成乙二醇技術(shù)的探索，但由于工藝流程及相關(guān)技術(shù)欠缺的原因，發(fā)展速度一直很緩慢。

2005年我國首次實現(xiàn)了煤制乙二醇技術(shù)的重大突破，中國科學(xué)研究院及相關(guān)的煤化工企業(yè)開始從實驗研究階段進入實際生產(chǎn)階段，截止到2009年，煤制乙醇技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了萬噸級產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

但截至目前，煤化工路線合成乙二醇技術(shù)的研究扔在繼續(xù)，除了針對規(guī)模擴大的研究之外，更多的是集中在乙二醇生產(chǎn)質(zhì)量、環(huán)境保護等方面。

2 煤化工路線合成乙二醇技術(shù)探討

煤化工路線合成乙二醇的目的是減少對石油的以來，相應(yīng)地，利用石油進行乙二醇的合成生產(chǎn)工藝中，能耗大、成本高、污染重等問題也是要解決的部分。簡單地說，煤化工路線合成乙二醇技術(shù)就是以煤氣化反應(yīng)為基礎(chǔ)，將合成氣體中的一氧化碳和氫氣，作為制作乙二醇的基本材料。這樣的工藝設(shè)定可以有效降低成本，同時具有水資源消耗少、低排放的優(yōu)點。

從大方向說，煤化工路線合成乙二醇的工藝分為兩種，分別是乙二醇直接合成和間接合成法。

2.1 乙二醇直接合成法

所謂的直接合成法，是利用一氧化碳和氫氣，在催化劑的作用下直接生成乙二醇，相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：2CO+3H2=HOCH2CH2OH。

不難看出，直接合成乙二醇的理論是在非常理想的狀態(tài)下完成的，這一工藝是最簡單、最便捷也是最有效的合成手段，即便在合成的過程中生成的乙二醇很少，也具有很大的研究價值；但從化工生產(chǎn)的角度而言，這種工藝是不存在的。

通過煤氣化爐的反應(yīng)分離出一氧化碳和氫氣并不復(fù)雜，但要將煤氣化過程中的一氧化碳和氫氣合成乙二醇，這一工藝的關(guān)鍵點就在于催化劑的選擇；除此之外，合成環(huán)境也很重要，如壓力和溫度。

直接合成技術(shù)的關(guān)鍵研究點落在催化劑方面，從上世紀七十年代，國內(nèi)外一些基于煤炭化工產(chǎn)業(yè)的企業(yè)就開始研究，例如美國UCC公司開發(fā)的羰基銠配合物催化劑，日本研發(fā)的銠鈷添加劑輔助催化劑等。作為早期的研究，都存在一些弊端，比較突出的是合成環(huán)境需要很大的壓力，合成轉(zhuǎn)化率較低。

2.2 乙二醇間接合成法

直接合成方法是一種理論上的存在，為了更加經(jīng)濟、實際的開發(fā)煤制乙二醇工藝，人們紛紛通過間接手段研究。截至目前，間接合成乙二醇的煤化工業(yè)工藝形成了六種主要的方法，分別是：甲醇二聚法、甲醛甲醇反應(yīng)法、甲醛氫甲酰法、甲醛縮合反應(yīng)法以及草酸酯法。其中，草酸酯法的發(fā)展較快，國內(nèi)也取得了巨大的進步。

草酸酯法又被稱之為“氧化偶聯(lián)反應(yīng)”，合成的過程是通過一氧化碳首先合成草酸二酯，再由草酸二酯加入催化劑的方法生成乙二醇。這種方法早在上世紀七十年代就已經(jīng)出現(xiàn)，但發(fā)展十分緩慢，同時國外對技術(shù)的封鎖也很嚴密，國內(nèi)幾乎沒有任何的資料。相比其他的間接合成方法，草酸酯法合成乙二醇的環(huán)境要求很低，不需要高溫、高壓的特殊環(huán)境，催化劑作用容易滿足，轉(zhuǎn)化率基本理想，是一種有大規(guī)模生產(chǎn)可能性的合成發(fā)展路線。

3 結(jié)語

我國石油資源匱乏的情況下，積極開發(fā)煤化工合成乙二醇工藝具有很重要的意義，對我國的現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展具有重要的推動作用。從發(fā)展現(xiàn)狀來看，直接合成法在催化劑應(yīng)用和合成環(huán)境上要求過于苛刻，還不存在大規(guī)模生產(chǎn)的可能性；加強對間接合成法尤其是草酸酯法的研究具有更加實際的意義。

[1]王克冰,王公應(yīng).非石油路線合成乙二醇技術(shù)研究進展[J].現(xiàn)代化工,2005,S1:47-52.

[2]陳貽盾,李國方.“用煤代替石油乙烯合成乙二醇”的技術(shù)進步[J].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報,2009,01:1-10.