全球乙二醇生产工艺路线及成本对比
- 格式:docx
- 大小:13.37 KB
- 文档页数:7
煤化工知识点之:乙二醇工艺方案的选择1 石油路线工艺化反应,主反应生成环氧乙烷,氧化反应包括选择氧化和深度氧化,其反应过程:主反应 ( 选择氧化 ) :C 2H 4+1/20尸 C 2H 40+105.5kJ/mol并列副反应 ( 深度氧化 ) :QH 4+302— 2C02+2H 20+1422 . 6kJ / mol并列副反应 ( 深度氧化 ) :C 2H 4O+5/2OI 2CO+2H 2O+1316.4kJ/mol目前此工艺技术全部掌握在外资手中, Shell 、DOW 陶式化学公司)和SD 二家技术的生产能力合计占总生产能力的91 %,其中Shell 占38%, SD 占31%, DOW 占 22%,余下的9%主要为德国的 BASF 日本的触媒公司、意大利的SNAM 等公司占有。
由于反应中环氧乙烷与水以 l :20-22( 摩尔比 )混合,需要大量的水,并且水大量过剩,产物中乙二醇的浓度较低,因此为了提纯出产品需蒸发除 去大量的水分,生产工艺流程长、设备多、能耗高、成本较高。
1.2 环氧乙烷催化水合法 针对环氧乙烷直接水合法生产乙二醇工艺中存在的不足,为了提高选择性,降低用水量,降低反应温度和能耗,世界上许多公司进行了环氧乙烷 催化水合生产乙二醇技术的研究和开发工作。
其技术的关键是催化剂的生产,生产方法可分为均相催化水合法和非均相催化水合法两种,其中最有 代表性的生产方法是 Shell 公司的非均相催化水合法和 UCC 公司的均相催化水合法。
尽管许多公司在环氧乙烷催化水合生产乙二醇技术方面做了大量的工作,大大降低了水比,提高了环氧乙烷的转化率和乙二醇的选择性,但在催 化剂制备、再生和寿命方面还存在一定的问题.因而采用该方法进行大规模工业化生产还待时日。
1.3 通过中间体合成乙二醇通过中间体合成乙二醇主要有日本三菱化学开发的经碳酸乙烯酯路线和由 Texac 。
开发的联产乙二.醇和碳酸二甲酯路线,以及Shell 开发的经二氧戊环的路线。
乙二醇制备工艺选择乙二醇的制备工艺根据原料来源主要可以分为石油路线、非石油路线两种,每种路线又包括多种具体的工艺,下面进行详细的描述。
1.石油路线合成乙二醇石油路线的基本原料是乙烯和氧气,在银催化剂、甲烷或氮气致稳剂、氯化物抑制剂存在条件下,将乙烯直接氧化生成环氧乙烷,然后将环氧乙烷制得乙二醇,具体的工艺又可以分为环氧乙烷直接水合法、环氧乙烷催化水合法、碳酸乙烯酯法,下面予以详述。
1.1环氧乙烷直接水合法环氧乙烷直接水合法是在2.23MPa、190~200℃条件下,在管式反应器中进行如下反应:生成的乙二醇水溶液中乙二醇质量分数大约在10%左右,同时副产一缩二乙二醇、三缩三乙二醇和多缩聚乙二醇,反应所得乙二醇稀溶液经薄膜蒸发器浓缩,再经脱水、精制得到合格的乙二醇产品及副产品。
环氧乙烷直接水合法是目前国内外工业化生产乙二醇的主要方法,目前,这种生产技术基本上由Shell、Halcon-SD以及UCC三家公司垄断,他们的工艺技术和工艺流程基本上相似,三家公司的专利技术主要区别体现在一些技术细节上。
由于反应液中含有大量的水,需要设置多个蒸发器脱水,造成工艺流程长,设备多,能耗高,直接影响乙二醇的生产成本,这也是现行乙二醇工业生产方法的主要缺点。
1.2环氧乙烷催化水合法环氧乙烷催化水合法是针对目前直接水合法生产乙二醇工艺中水比高的缺点,为了提高选择性,降低水比,同时保证降低反应温度和能耗。
目前,Shell公司、UCC公司、莫斯科门捷列夫化工学院、上海石油化工研究院等机构已经发表了一些环氧乙烷催化水合法制乙二醇的专利文献,其关键是催化剂的研制与开发,大致可分为均相催化水合法和非均相催化水合法两大类其中最有代表性的生产方法是Shell公司的非均相催化水合法和UCC公司的均相催化水合法。
Shell公司1994年报道了季胺型酸式碳酸盐阴离子交换树脂作为催化剂进行环氧乙烷催化水合的工艺,环氧乙烷转化率达到95%~98%,乙二醇选择性为97%~98%。
煤制乙二醇是否合适?超全路线成本对比乙二醇主要用于生产聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、防冻剂、不饱和聚酯树脂(UPR)、以及润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂、炸药等,用途十分广泛,同时也是化纤(涤纶)产业链重要的一环。
目前全球乙二醇有多种生产工艺,我们按大类可以分为两种,即乙烯制和煤基合成气草酸酯制,前者根据乙烯来源的不同又可以分为石脑油裂解制乙烯、乙烷裂解制乙烯(石油伴生气、页岩气)和煤制甲醇制乙烯,而后者煤基草酸酯制目前则多用于中国。
我国乙二醇进口量大,对外依存度高。
截止到2016 年,我国共拥有乙二醇产能约 824 万吨,共生产乙二醇 528 万吨,其中煤制乙二醇约 95 万吨,同时进口量为 757 万吨,进口依赖度高达 59%传统的石脑油、天然气制乙二醇路线传统的石脑油路线生产乙二醇以乙烯为原料分两步:第一步是乙烯氧化制环氧乙烷,第二步是环氧乙烷水合生成乙二醇,目前该路线的主要技术被美国科学设计公司(SD)、英荷壳牌公司(Shell)和美国联碳公司(UCC,后被美国Dow 公司收购)所垄断。
而工业生产乙烯的原料主要包括石脑油、乙烷、丙烷、LPG、柴油等,目前美国和中东的乙烯生产主要以天然气中的乙烷、丙烷等轻质原料为主,中国的乙烯工业主要以液态石脑油等重质原料为主,从乙烯来源的经济性考虑,轻质原料的乙烯收率更高。
获取本文完整报告请百度搜索“乐晴智库”。
(1)石脑油乙烯制环氧乙烷再制乙二醇路线工业化应用最广,该法工艺流程长、水耗高,乙烯氧化制环氧乙烷的选择性较低,环氧乙烷水合副产物较多,分离精制工艺复杂,能耗大,该工艺路线完全依赖于石油,竞争性随原油价格涨跌而波动。
(2)乙烷乙烯制环氧乙烷再制乙二醇路线成本竞争力较强,该工艺先采用乙烷裂解生产乙烯,再通过环氧乙烷水合生产乙二醇,这是北美及中东地区生产乙二醇的主要方法。
依赖廉价的原料乙烷,该路线具有较强的成本竞争力,主要面向中国等亚洲市场出口。
综合来看,以石脑油生产乙二醇路线技术最为成熟,应用最广,但缺点也十分明显,非常依赖石油资源,并不符合我国“缺油少气多煤”的资源现状。
乙二醇生产工艺流程乙二醇(Ethylene Glycol,简称EG)是一种重要的有机化工产品,广泛应用于化工、纺织、农药、胶粘剂等各个领域。
下面是乙二醇的生产工艺流程,总结如下。
第一步:乙烯氧化制取乙醛乙烯接受空气中的氧气,在催化剂的作用下氧化成乙醛。
常用的催化剂有金属氧化物如V2O5、MoO3/SiO2等。
乙醛的氧化反应式如下:C2H4+O2→CH3CHO反应温度一般在300-350℃,由于反应需要大量热量,通常需要通过对流加热管道将热量传导进来。
乙醛生成后通过冷凝器进行冷却,得到液体乙醛。
第二步:乙醛水合制取乙二醇乙醛和自来水在硫酸催化剂的作用下,发生水合反应生成乙二醇。
乙醛水合反应式如下:CH3CHO+H2O→HOCH2CH2OH反应温度一般在150-200℃,反应物与催化剂的比例为1:3-4、反应后得到的产物含有大量杂质,需要经过蒸馏和精制等步骤得到纯净的乙二醇。
第三步:乙二醇精制蒸馏塔是乙二醇的精制设备,通过对物料进行蒸馏来分离不同组分。
常见步骤如下:1.进料预热:将乙二醇预热至150-180℃,以提高蒸馏效果。
2.蒸馏分离:将预热后的乙二醇进入蒸馏塔,在塔中形成多个液相和汽相交替的层次,通过不同温度的分离器来分离乙二醇中的杂质。
3.精馏产品:将经过蒸馏分离后的乙二醇收集,经过冷却后得到最终的乙二醇产品。
第四步:乙二醇儿童透析管理根据产品的不同用途,可以进行各种乙二醇产品的后续加工和管理工作。
例如,可以对乙二醇进行脱色、脱臭、脱水等处理,以提高产品的质量和纯度。
1.催化剂的选择:不同催化剂具有不同的活性和选择性,对工艺流程有重要影响。
2.反应条件的控制:反应温度、压力等条件的选择和控制对反应结果和产物质量有重要影响。
3.分离技术的应用:乙二醇的精制过程需要运用有效的分离技术,以提高产物的纯度和质量。
这是乙二醇的生产工艺流程,主要包括乙烯氧化制取乙醛、乙醛水合制取乙二醇、乙二醇精制以及产品的后续管理等步骤。
乙二醇合成路线选择及应用介绍乙二醇生产技术主要分为石化路线、生物质资源路线、煤化工路线。
(1)石化路线目前石化路线乙二醇的生产基本上是以乙烯为原料,在贵金属银催化剂作用下,乙烯氧化制环氧乙烷,通过环氧乙烷直接水合生产乙二醇。
通过对环氧乙烷生产成本的分析表明,成,工业上以乙烯计的乙二醇收率在70%左右。
②环氧乙烷水合还会生成大量二乙二醇、三乙二醇等副产物,为了得到高收率的乙二醇,水合反应必须在较高的水和环氧乙烷比例下进行,导致生成物中乙二醇浓度很低,分离精制工艺复杂,能耗大。
这是现行石化路线乙二醇工业生产方法的主要缺点。
目前,该方法的技术发展趋势是开发新的催化工艺,降低水的用量。
③乙烯是以石油为原料生产的,目前原油面临不足的趋势,价格逐渐上涨,经济性会逐渐降低。
至今该法仍是世界上工业生产乙二醇普遍采用的一种方法,产品总收率约为90%。
目前我国乙二醇主要生产企业有十几家,几乎全部采用石化路线生产乙二醇工艺。
(2)生物质资源路线生物质资源路线主要以玉米淀粉为原料生产多元醇,多元醇加氢合成二元醇。
目前核心技术路线是以玉米淀粉为原料生产山梨醇,山梨醇加氢生产二元醇。
其主要反应为:C6 H1406+2H2—3C2 H6()2(乙二醇)C6H1406+3H2—2CaH80z(丙二醇)+2H20C6H1 406+H2—2CaH803(丙三醇)C6H1406+3H2一C4HloOz(丁二醇)+CzH602+2H20由于国家粮食政策的保护,目前仅有长春金宝特生物化工开发有限公司以玉米淀粉为原料生产乙二醇。
目前的主要问题是,反应产物的后续分离仍有一定问题。
(3)煤化工路线20世纪70年代在世界石油危机的冲击,使人们认识到石油资源的有限性,各国纷纷开始研究以煤和天然气为初级原料来生产化工产品。
在这种情况下,人们开始探索碳一路线合成乙二醇的新方法。
我国煤炭资源十分丰富,而石油资源不足,原油较重,裂解生产乙烯耗油量大,而且乙烯又是塑料及许多重要石化产品的基本原料。
煤化工知识点之:乙二醇工艺方案的选择1石油路线工艺1.1环氧乙烷直接水合法1859年Wurtz首次将乙二醇二乙酸酯与氢氧化钾作用制得乙二醇。
1860年,又由环氧乙烷直接水合制得,其后经过不断技术改进,环氧乙烷直接水合法不断衍生出氯乙醇法、直接氧化法(空气氧化法、氧气氧化法)等工艺,最新技术为氧气氧化法,其工艺原理为环氧乙烷氧化反应原料乙烯和纯氧与循环气混合后,进入固定床环氧乙烷反应器,在入口温度约200℃,压力约2.OMPa的条件下,在高选择性银催化剂的作用下发生乙烯氧化反应,主反应生成环氧乙烷,氧化反应包括选择氧化和深度氧化,其反应过程:主反应(选择氧化):C2H4+1/202→ C2H40+105.5kJ/mol并列副反应(深度氧化):C2H4+302→2C02+2H20+1422.6kJ/mol并列副反应(深度氧化):C2H4O+5/2O2→2CO2+2H2O+1316.4kJ/mol目前此工艺技术全部掌握在外资手中,Shell、DOW(陶式化学公司)和SD二家技术的生产能力合计占总生产能力的91%,其中Shell占38%,SD占31%,DOW占22%,余下的9%主要为德国的BASF、日本的触媒公司、意大利的SNAM等公司占有。
由于反应中环氧乙烷与水以l:20-22(摩尔比)混合,需要大量的水,并且水大量过剩,产物中乙二醇的浓度较低,因此为了提纯出产品需蒸发除去大量的水分,生产工艺流程长、设备多、能耗高、成本较高。
1.2环氧乙烷催化水合法针对环氧乙烷直接水合法生产乙二醇工艺中存在的不足,为了提高选择性,降低用水量,降低反应温度和能耗,世界上许多公司进行了环氧乙烷催化水合生产乙二醇技术的研究和开发工作。
其技术的关键是催化剂的生产,生产方法可分为均相催化水合法和非均相催化水合法两种,其中最有代表性的生产方法是Shell公司的非均相催化水合法和UCC公司的均相催化水合法。
尽管许多公司在环氧乙烷催化水合生产乙二醇技术方面做了大量的工作,大大降低了水比,提高了环氧乙烷的转化率和乙二醇的选择性,但在催化剂制备、再生和寿命方面还存在一定的问题.因而采用该方法进行大规模工业化生产还待时日。
乙二醇是一种广泛应用于化工和纺织行业的重要有机化合物。
它具有良好的溶解性、低毒性和稳定性,可以用作溶剂、抗冻剂、塑化剂等。
在这篇文章中,我将详细介绍年产5万吨乙二醇的工艺流程设计。
1.原料准备2.反应装置设计乙二醇的生产主要通过乙烯的氧化反应实现。
反应装置通常由反应器、加热器、冷却器、分离器等组成。
反应器中的乙烯和空气在催化剂存在下进行氧化反应生成乙二醇。
加热器用于提升反应温度,使得反应可以进行。
冷却器则用于降低反应液的温度,防止过高的温度对催化剂产生不良影响。
分离器主要用于将反应生成的乙二醇与其他副产物进行分离。
3.催化剂选择在乙二醇的生产过程中,催化剂的选择对反应效率和产物质量有很大影响。
常用的催化剂包括金属铜、铁、钴等催化剂。
这些催化剂具有良好的活性和选择性,可以有效促进乙烯和空气的氧化反应。
4.控制参数在乙二醇的生产过程中,控制参数的选择对反应效率和产物质量起着决定性的作用。
温度、压力和物料流速是常用的控制参数。
适当的反应温度和压力可以促进反应的进行,同时不会造成催化剂的热解或催化剂的失活。
物料流速的控制可以调节反应速率,使得反应达到最佳状态。
5.产品分离和纯化在乙二醇的生产过程中,由于反应中会生成一些副产物,因此需要进行产品分离和纯化。
常用的分离方法包括蒸馏、结晶等。
通过适当的蒸馏条件,可以将乙二醇与其他挥发性副产物进行分离,得到纯度较高的乙二醇产品。
结晶则可以通过控制温度和压力,使得溶解度较低的乙二醇晶体从反应溶液中析出。
6.副产物处理乙二醇的生产过程中会产生一些副产物,包括残留的催化剂、水分和其他杂质。
这些副产物需要进行处理,以保证产品的纯度和质量。
常用的处理方法包括过滤、蒸发等。
通过适当的过滤条件,可以去除残留的催化剂颗粒;蒸发则可以去除溶液中的水分和其他杂质。
7.产品质量检测乙二醇的生产过程中,对产品的质量进行检测是必要的。
常用的检测方法包括物理性质检测和化学成分检测。
物理性质检测可以通过测定产品的密度、粘度和凝固点等指标进行。
生产乙二醇工艺路线
乙二醇是一种常用的有机化工原料,其生产工艺路线如下:
一、由石油化工原料生产(间苯二酚法)
将苯在催化剂下氢化得到环己酚,环己酚再同氧化剂氧气催化反应,得到苯酚、苯酐混合物,经二次加氢得到间苯二酚,再脱水得到乙二醇。
该法生产原料丰富,工艺稳定,但成本较高。
二、由天然气甲醇生产(甲醇制乙二醇法)
从天然气中提取甲烷,经过制氢、合成甲醇等步骤得到甲醇后,再经过水热反应、蒸汽脱水等步骤得到乙二醇。
该法生产成本低,但相比于间苯二酚法工艺不稳定,需要更多的能源。
以上两种方法是乙二醇主要的生产工艺路线,其中间苯二酚法是工业上更为广泛使用的方法。
1. 中国乙二醇市场简介乙二醇是一种重要的化工原料,它是一种无色透明粘稠液体,味甜,具有吸湿性;能与水、低级脂肪族醇、甘油、醋酸、丙酮、及类似酮类、醛类、吡啶类及类似的煤焦油碱类混溶,微溶于乙醚,几乎不溶于苯及其同系物、氯代烃、石油醚和油类;有毒性。
它可以用于制造聚酯纤维、饮料瓶、薄膜、乙二醛,并可作防冻剂、增塑剂、水力流体和溶剂等。
传统的乙二醇生产方法是走石油化工路线,即由石油加工得到乙烯,乙烯氧化生成环氧乙烷,环氧乙烷进一步水合生产乙二醇。
“煤制乙二醇”即以煤代替石油乙烯生产乙二醇。
考虑到我国的能源结构是煤多油少,发展以煤炭为原料制取乙二醇的路线,对于我国能源的合理利用、减少对石油的依赖、缓解乙烯供应量不足都具有极其深远的意义。
煤制乙二醇在2009年初列入国家石化产业调整和振兴规划,近几年来,中国国内掀起了一股煤制备乙二醇的开发投资热潮,在建或者拟建项目超过20多个,总产能超过600多万吨,煤制备乙二醇技术已经成为业界关注的焦点。
2. 中国乙二醇生产工艺在中国,目前多数采用石油路线生产乙二醇,与此同时,近年来,在国内市场上,煤路线法也悄然而生。
但在主要的进口来源国中,天然气路线依然是最主要的生产路线之一。
石油路线法,其是以石油化工产品乙烯或其所制产品环氧乙烷为原料,再经不同反应过程制得乙二醇,国内工业生产实际应用的石油路线法为环氧乙烷直接水合法。
环氧乙烷直接水合法采用原料环氧乙烷与水在190~200 ℃、2.23 MPa操作条件下,反应0.5h,生成乙二醇含量约10%的乙二醇、二乙二醇、三乙二醇混合水溶液,再经分离制得乙二醇。
该技术生产工艺主要由英荷Shell化学公司、美国SD以及UCC公司拥有,技术成熟,应用广泛。
但国内还缺少自主产权技术,即工艺技术对外依赖程度高,且原料受石油价格影响较大。
此外,该工艺乙二醇选择性低,副产品较多,装置水循环量大、能耗高。
煤制路线法,即先以煤制得合成气,然后再经催化反应生成草酸二甲酯(DMO),然后以Cu/Cr为催化剂,150 ℃条件下进行DMO的低压加氢制取乙二醇。
全球乙二醇生产工艺路线及成本对比一目前全球乙二醇生产工艺路线及成本对比目前世界上大规模生产乙二醇的方法有3种:1)采用天然气为原料制乙二醇(主要集中在中东地区),2009年产能620万吨,占全球总产能的32%,预计2011年产能将达到1000万吨;2)以石油为原料制乙二醇,2009年全球产能1300万吨,占世界的68%;3)采用褐煤做原料生产乙二醇(丹化科技),年产能20万吨。
目前中东地区天然气3乙二醇每吨生产成本约250美元。
据丹化科技披露,即便能以非常优惠的价格(130元/吨)获得褐煤资源,煤制乙二醇生产成本依然高达2600元/吨(约合380美元/吨)。
因此相比天然气制乙二醇,即使加上运费(从中东到中国最新报价20美元/吨),煤制乙二醇也不具备竞争力。
与石油制乙二醇相比,煤制乙二醇是否具备成本优势,取决于国际油价和能否获得廉价煤炭资源。
根据丹化科技煤制乙二醇实验数据推算,若煤价为750元/吨,当石油价跌到67美元/桶以下时,煤制乙二醇将不具备成本优势。
以天然气为原料制乙二醇(环氧乙烷水合法):具体工艺路线是:首先以天然气生产乙烯,然后乙烯生产乙二醇。
采用该工艺路线,乙二醇的生产成本主要由两部分构成:1)原料成本约为6300元(其中乙烯市场价格按照10 000元/吨计算,成本6 000元);2)其他成本约700元(其中固定成本约330元,动力成本约380元)。
以石油为原料制作乙二醇(环氧乙烷水合法):具体工艺路线是:首先石脑油生产乙烯,然后使用乙烯生产乙二醇,本工艺路线和天然气为原料的工艺路线的区别在于获得乙烯的方式,前者通过石脑油制作乙烯,后者通过天然气制作乙烯。
目前全球乙烯总需求约为亿吨,总产能约亿吨。
其中约50%用石脑油制作,50%用天然气(乙烷、丙烷等)制作,用两种不同工艺路线的生产成本存在巨大差异。
用天然气生产乙烯的成本:中东乙烯装置以乙烷为原来成产成本最低达100美元/吨,平均为240美元/吨;美国墨西哥湾沿岸为250美元/吨。
全球乙二醇生产工艺路线及成本对比一目前全球乙二醇生产工艺路线及成本对比目前世界上大规模生产乙二醇的方法有3种:1)采用天然气为原料制乙二醇(主要集中在中东地区),2009年产能620万吨,占全球总产能的32%,预计2011年产能将达到1000万吨;2)以石油为原料制乙二醇,2009年全球产能1300万吨,占世界的68%;3)采用褐煤做原料生产乙二醇(丹化科技),年产能20万吨。
目前中东地区天然气3乙二醇每吨生产成本约250美元。
据丹化科技披露,即便能以非常优惠的价格(130元/吨)获得褐煤资源,煤制乙二醇生产成本依然高达2600元/吨(约合380美元/吨)。
因此相比天然气制乙二醇,即使加上运费(从中东到中国最新报价20美元/吨),煤制乙二醇也不具备竞争力。
与石油制乙二醇相比,煤制乙二醇是否具备成本优势,取决于国际油价和能否获得廉价煤炭资源。
根据丹化科技煤制乙二醇实验数据推算,若煤价为750元/吨,当石油价跌到67美元/桶以下时,煤制乙二醇将不具备成本优势。
以天然气为原料制乙二醇(环氧乙烷水合法):具体工艺路线是:首先以天然气生产乙烯,然后乙烯生产乙二醇。
采用该工艺路线,乙二醇的生产成本主要由两部分构成:1)原料成本约为6300元(其中乙烯市场价格按照10 000元/吨计算,成本6 000元);2)其他成本约700元(其中固定成本约330元,动力成本约380元)。
以石油为原料制作乙二醇(环氧乙烷水合法):具体工艺路线是:首先石脑油生产乙烯,然后使用乙烯生产乙二醇,本工艺路线和天然气为原料的工艺路线的区别在于获得乙烯的方式,前者通过石脑油制作乙烯,后者通过天然气制作乙烯。
目前全球乙烯总需求约为1.12亿吨,总产能约1.31亿吨。
其中约50%用石脑油制作,50%用天然气(乙烷、丙烷等)制作,用两种不同工艺路线的生产成本存在巨大差异。
用天然气生产乙烯的成本:中东乙烯装置以乙烷为原来成产成本最低达100美元/吨,平均为240美元/吨;美国墨西哥湾沿岸为250美元/吨。
合成⽓合成⼄⼆醇⼀、概述⼄⼆醇是⼀种重要的有机化⼯原料,⼴泛⽤于⽣产聚酯纤维、防冻剂、润滑剂、涂料、炸药等。
传统的⼄⼆醇⽣产⽅法主要通过⽯油路线,但由于⽯油资源的有限性和价格的波动性,发展⼀种从合成⽓(⼀氧化碳和氢⽓的混合物)出发合成⼄⼆醇的⼯艺变得越来越重要。
本⽂将详细介绍合成⽓合成⼄⼆醇的⼯艺技术、反应机理、优缺点以及未来的发展趋势。
⼆、合成⽓合成⼄⼆醇的⼯艺技术合成⽓合成⼄⼆醇的主要⼯艺技术包括:甲醇脱⽔法、酯化加氢法和直接合成法。
1.甲醇脱⽔法:此⽅法⾸先将合成⽓转化为甲醇,然后通过加热使甲醇脱⽔得到⼄⼆醇。
此⽅法虽然技术成熟,但步骤多,能量消耗⼤。
2.酯化加氢法:该⽅法通过酯化反应将合成⽓转化为⼄⼆醇酯,再通过加氢反应将酯还原为⼄⼆醇。
这种⽅法需要使⽤催化剂,且反应条件较为温和。
3.直接合成法:此⽅法通过⼀步反应直接将合成⽓转化为⼄⼆醇,是最理想的⼯艺⽅法。
但⽬前此技术尚不成熟,还需要进⼀步研发。
三、反应机理合成⽓合成⼄⼆醇的反应机理主要涉及甲醇合成的反应和后续的脱⽔或加氢反应。
具体反应⽅程如下:CO+2H2→CH3OH(甲醇合成反应)CH3OH→EG+H2O(甲醇脱⽔反应)或CH3COOC2H5+H2→CH3CH2OH+CH3COOH(酯化反应)CH3CH2OH+CH3COOH→EG+H2O(酯还原反应)四、合成⽓合成⼄⼆醇的优缺点1.优点:从合成⽓出发合成⼄⼆醇可以降低对⽯油资源的依赖,同时也能在油价波动时保持⽣产的稳定性。
此外,使⽤合成⽓作为原料有助于减少碳排放,从⽽降低对环境的影响。
2.缺点:与传统的⽯油路线相⽐,合成⽓路线所需的设备投资较⼤,且⼯艺复杂,导致⽣产成本相对较⾼。
此外,⽬前直接合成法的技术尚不成熟,影响了该⼯艺的⼤规模应⽤。
五、未来发展趋势随着技术的不断进步和环保意识的增强,从合成⽓出发合成⼄⼆醇的⼯艺将得到更⼴泛的应⽤。
未来研究⽅向主要包括:提⾼催化剂活性,降低能耗,简化⼯艺流程以及发展直接合成法等。
乙二醇技术特点对比1.中科院福建物构所/江苏丹化/通辽金煤中科院福建物构所自1982年起就开始了煤制乙二醇的基础研究,经过近9年的历程,开发了自由的催化剂,并形成了初步的工艺。
1991-1995年,开展了200ml的模试试验,获得成功。
1995-2004年,由于技术成熟度、经费投入、成果归属、合作形式、保密等问题,中试失败。
2004-2009年,与江苏丹化和通辽金煤合作开展了百吨级中试和万吨级工业化试验,并取得成功,日产量突破400吨。
其主要工艺包括五个反应和二个处理(1)氨与空气在氨氧化炉内高温氧化得到NxOy。
(2)NxOy与甲醇、氧气氧化酯化生成亚硝酸甲酯。
(3)工业CO原料气体的催化脱氢净化。
(4)亚硝酸甲酯与CO氧化偶联生成草酸二甲酯。
(5)草酸二甲酯催化加氢生成乙二醇。
(6)乙二醇混合物的精馏。
(7)尾气循环使用和消除污染排放。
技术特点和创新性:(1)采用氨氧化技术制备NO,补充系统中NO的损失。
(2)实现了工业CO气体中H2的选择氧化消除。
(3)合成草酸酯催化反应技术达到国内外的先进水平,催化剂活性≥750g/l.hr,草酸酯选择性≥98%。
(4)独特的氮氧化物氧化酯化技术。
(5)草酸酯加氢制备乙二醇反应的转化率≥98%,乙二醇选择性≥90%。
(6)研究开发出独特的消除排放气体氮氧化物污染的工艺技术,排放反应尾气达到国家环保规定允许排放标准(≤200ppm)。
目前采用该技术的主要是通辽金煤及其下属的合资公司,产能共计200万吨,有报道称该技术被丹化和金煤买断,且不对外转让。
2.湖北华烁/中国五环湖北华烁科技(原湖北省化学研究院)具有40年氨合成、耐硫变换、精脱硫、贵金属等8大类催化剂的开发、生产和使用技术研究的丰富经验。
从2006年开始,经过四年的研究,开发了WHB新技术(煤制乙二醇)的3项关键催化剂(CO脱氢、草酸二甲酯合成和加氢)。
中国五环有近60年成套煤化工工程技术并实现产业化的丰富经验。
乙二醇合成工艺流程乙二醇(ethylene glycol)是一种重要的有机合成化学品,广泛应用于聚酯树脂、溶剂、医药和农药等领域。
下面将介绍乙二醇的合成工艺流程。
乙二醇的合成主要有两种方法:一种是乙烯的氧化,另一种是乙烯的水合。
首先,我们先来介绍乙烯的氧化合成乙二醇的工艺流程。
1. Raw materials(原料): 乙烯、空气、水、催化剂。
2. Purification(净化): 将乙烯进行净化处理,去除其中的杂质。
3. Oxidation reaction(氧化反应): 将净化后的乙烯与空气通过催化剂进行氧化反应,生成乙二醇。
C2H4+1/2O2->HOCH2CH2OH(乙二醇)4. Separation(分离): 将反应混合物进行分离,分离出乙二醇。
5. Purification(纯化): 对乙二醇进行纯化处理,去除其中的杂质。
6. Dehydration(脱水): 对纯化后的乙二醇进行脱水处理,去除其中的水分。
以上为乙烯氧化合成乙二醇的主要工艺流程。
接下来,我们来介绍乙烯的水合合成乙二醇的工艺流程。
1. Raw materials(原料): 乙烯、水。
2. Purification(净化): 将乙烯进行净化处理,去除其中的杂质。
3. Hydration reaction(水合反应): 将净化后的乙烯与水进行水合反应,生成乙二醇。
C2H4+H2O->HOCH2CH2OH(乙二醇)4. Separation(分离): 将反应混合物进行分离,分离出乙二醇。
5. Purification(纯化): 对乙二醇进行纯化处理,去除其中的杂质。
6. Dehydration(脱水): 对纯化后的乙二醇进行脱水处理,去除其中的水分。
以上为乙烯水合合成乙二醇的主要工艺流程。
无论是乙烯的氧化合成还是乙烯的水合合成,乙二醇合成工艺流程中都需要进行净化、反应、分离、纯化和脱水等步骤。
合成过程中的催化剂和反应条件也会有所不同,具体的工艺参数需根据实际情况进行优化。
乙二醇合成工艺流程
一、前言
乙二醇是一种重要的有机化工原料,广泛应用于化工、医药、塑料、纺织等行业。
本文将详细介绍乙二醇的合成工艺流程。
二、原料及设备
1. 原料:氧化乙烯、水
2. 设备:反应釜、冷却器、加热器、分离器等。
三、反应机理
乙二醇的合成反应是氧化乙烯和水在催化剂作用下反应生成的。
具体反应方程式如下:
C2H4O + H2O → HOCH2CH2OH
四、详细操作步骤
1. 加入氧化乙烯和水到反应釜中,按一定比例混合。
2. 在加热器中对混合物进行加热,提高温度至130-150℃。
3. 将加热后的混合物送入反应釜中,在催化剂的作用下进行反应。
4. 反应结束后,将产物送入分离器中进行分离。
5. 分离出乙二醇后,对残留液体进行回收处理。
五、注意事项
1. 氧化乙烯和水的比例需要控制在适当范围内,一般为1:1.5-2。
2. 反应釜中的温度需要控制在130-150℃,过高或过低都会影响反应效果。
3. 催化剂的选择和使用也是影响反应效果的重要因素。
六、工艺优化
1. 催化剂的研究和开发,以提高反应效率和产物纯度。
2. 温度和压力的优化,以提高反应速率和产量。
3. 原料质量的控制,以确保合成乙二醇的质量稳定性。
七、总结
乙二醇合成工艺流程相对简单,但仍需注意各个环节中的细节问题。
未来随着科技进步和工艺改进,乙二醇的生产将更加高效、环保、安全。
煤制乙二醇的生产工艺、利润和将面临的挑战2018-2020年全球MEG产能增速再次扩大,中国增速比较明显。
2018-2020年这三年,全球将新增乙二醇产能1431万吨,主要是中国和美国地区,其中中国新增乙二醇产能1058万吨,占全球新增乙二醇产能的74%,中国新增产能主要是煤制工艺,而未来美国新增MEG产能主要乙烷裂解工艺。
从国内乙二醇和聚酯产能增长情况来看,2019-2020年MEG产能增加和聚酯产能增速开始出现分化,聚酯产能增速下滑,而乙二醇产能维持增长趋势。
那么对于未来中国的乙二醇市场来说是否能像PTA(4736, -24.00, -0.50%)那样由进口依存度较高到目前的自给自足?答案是否定的。
相对下游聚酯市场来说,中国乙二醇产能缺口较大,目前我国乙二醇进口依存度仍在60%左右,尽管这几年国内MEG产品自给率稳步提升,未来可能继续提高,但很难完全自产自足,因为中东和美国MEG成本优势明显,而且从全球供需格局看,中东与北美地区乙二醇严重过剩,未来这些地区的乙二醇市场仍将面向中国,如果以后乙二醇出现低价竞争,那么国内煤制乙二醇市场将面临较大挑战。
01全球乙二醇主要生产工艺由于乙二醇主要用于化纤,我国的化纤产业链是从下往上发展的过程,先有纺织行业慢慢发展到上游的聚酯,才开始有PTA、MEG,现在大力开发PX、乙烯等化工产品。
从图1可以看到聚酯产品的整个生产过程,从乙二醇这条链来讲,最主要是从乙烯生产到环氧乙烷再生产到乙二醇。
按照原料来源不同,国际上乙二醇的生产可以分为油制和煤制两条工艺路线,其中油制工艺又分为石脑油原料法以及乙烷原料法,均是通过生产乙烯经环氧乙烷进而生产乙二醇,煤制工艺包括草酸酯法、甲醇(1923, -32.00,-1.64%)合成法以及直接合成法,国内不同生产工艺制乙二醇的占比情况见图2。
(1)油制乙二醇生产工艺目前国际和国内绝大多数装置都采用石油路线生产乙二醇。
其中全球大部分地区采用的是石脑油原料法生产。
全球乙二醇生产工艺路线及成本对比
一目前全球乙二醇生产工艺路线及成本对比
目前世界上大规模生产乙二醇的方法有3种:
1)采用天然气为原料制乙二醇(主要集中在中东地区),2009年产能620万吨,占全球总产能的32%,预计2011年产能将达到1000万吨;
2)以石油为原料制乙二醇,2009年全球产能1300万吨,占世界的68%;
3)采用褐煤做原料生产乙二醇(丹化科技),年产能20万吨。
目前中东地区天然气3乙二醇每吨生产成本约250美元。
据丹化科技披露,即便能以非常优惠的价格(130元/吨)获得褐煤资源,煤制乙二醇生产成本依然高达2600元/吨(约合380美元/吨)。
因此相比天然气制乙二醇,即使加上运费(从中东到中国最新报价20美元/吨),煤制乙二醇也不具备竞争力。
与石油制乙二醇相比,煤制乙二醇是否具备成本优势,取决于国际油价和能否获得廉价煤炭资源。
根据丹化科技煤制乙二醇实验数据推算,若煤价为750元/吨,当石油价跌到67美元/桶以下时,煤制乙二醇将不具备成本优势。
以天然气为原料制乙二醇(环氧乙烷水合法):具体工艺路线是:首先以天然气生产乙烯,然后乙烯生产乙二醇。
采用该工艺路线,乙二醇的生产成本主要由两部分构成:1)原料成本约为6300元(其中乙烯市场价格按照10 000元/吨计算,成本6 000元);2)其他成本约700元(其中固定成本约330元,动力成本约380元)。
以石油为原料制作乙二醇(环氧乙烷水合法):具体工艺路线是:首先石脑油生产乙烯,然后使用乙烯生产乙二醇,本工艺路线和天然气为原料的工艺路线的区别在于获得乙烯的方式,前者通过石脑油制作乙烯,后者通过天然气制
作乙烯。
目前全球乙烯总需求约为1.12亿吨,总产能约1.31亿吨。
其中约50%用石脑油制作,50%用天然气(乙烷、丙烷等)制作,用两种不同工艺路线的生产成本存在巨大差异。
用天然气生产乙烯的成本:中东乙烯装置以乙烷为原来成产成本最低达100美元/吨,平均为240美元/吨;美国墨西哥湾沿岸为250美元/吨。
用石脑油生产乙烯的成本:每生产一吨乙烯约需要2.5吨石脑油。
因石脑油制乙烯会产生燃料油,汽油等副产品,考虑综合收益,乙烯成本约为石脑油成本的1.6~1.8倍之间,从原油到石脑油的加工费一般在50美元/吨左右。
因此石油路线制乙烯的成本可用如下公式推算:乙烯成本=(原油价格+50美元)×1.6~1.8。
以褐煤做原料生产乙二醇:具体工艺路线是:煤炭—羟化—加氢—乙二醇。
根据丹化科技公开的煤制乙二醇项目建议书中提供的数据,煤制乙二醇项目成本构成如下表(表1)所示:
表1
表2
按此成本,当国际油价降到54美元以下事,煤制乙二醇不具备成本优势。
根据丹化科技披露的试验数据推算。
煤制乙二醇的生产成本构成如上表2所示。
按此成本,当国际油价降到30美元以下时,煤制乙二醇相比石油制乙二醇不具备成本优势。
如果按750元/吨的煤炭价格,煤制乙二醇的生产成本将达到每吨约4485元/吨。
当国际油价下跌到67美元以下时,煤制乙二醇将不具备成本优势。
在我国传统煤化工业产业聚集地,甲醇、二甲醚、醋酸等产品呈现供过于求的背景下,富煤地区积极探索甲醇深加工和新型煤化工项目是煤化工发展的重要出路。
相比煤制油,煤制烯烃,煤制天然气等项目,煤制乙二醇项目投资和资源需要量相对少一些,是目前许多煤化工企业非常关注的煤化工项目之一。
从煤炭资源保证的角度考虑,煤制乙二醇应该建设在富煤地区。
单试,若在煤炭资源丰富的地区建设乙二醇装置,产品再运往消费地区,物流成本和运输条件均有较大的风险。
尤其是西北地区,虽有充足的煤炭资源保障,但产品需
长距离运输才到达目标市场,产品运输成本大大增加。
以鄂尔多斯为例,距离上海市约2000km,乙二醇铁路运输费用约增加334元/吨。
乙二醇公路运输成本分析见表2,铁路运输成本分析见表3。
表2 乙二醇公里运输成本分析
注:参照国内化学品公里运输成本。
表3 乙二醇铁路运输成本分析
注:根据2008年7月1日调整后的《铁路货物运价率表》计算。
以西北某地拟建的煤制乙二醇项目为例,分析之。
原料煤取20.9~25.1MJ的烟煤,采用德士古水煤浆气化技术造气,其他相关技术采用宽温耐硫变换、低温甲醇洗净化、超优克劳斯硫回收、PSA气体分离、国产羰基化加氢技术等。
经测算,当国际原油价格低于40美元/bbl时,煤制乙二醇项目可承受的煤炭价格
已经低于一般煤矿开采成本,项目无经济性。
当国际原油价格为60美元/bbl时,国内乙二醇价格预计在7670元/吨左右,煤炭价格只有低于535元/吨时,煤制乙二醇项目才有经济性。
不同原油价格下煤制乙二醇竞争力分析如表4所示。
目前,我国的乙二醇价格受国际经融危机和原油价格的影响,在低位徘徊,2009年第一季度,乙二醇价格仍在4000~4500元/吨的水平波动,整体处于低位。
尽管多家机构预测未来国际原油价格至少在60~0美元/bbl,但达到该价格水平的时间还很难预测,短期内煤制乙二醇将收到经济性的制约。
尤其是在今后几年内,中东地区一批乙烯生产装置建成投产,其下游产品乙二醇将向海外,尤其是亚洲地区出口,对我国乙二醇产业的发展形成更激烈的竞争态势。
表4 不同原油价格下煤制乙二醇竞争力分析
注:1)煤制乙二醇项目采用不同技术、不同建设条件下,可承受的煤炭价格会略有差异;2)国内乙二醇预测价格是多项式关联、国内石油机构预测等多种结果的平均值;(3)可承受煤炭价格指产品价格一定时,内部收益率可达到12%的最高煤炭价格。
煤制乙二醇经济性分析
中科院福建结构所经过近30年的不懈努力,开发成功合成气制乙二醇的和性技术,并先后进行了300t 级和万t 级的合成工艺试验,20万t/a 示范装置已于2009年12月开车,装置稳定运行后,将为褐煤为原料生产乙二醇的大型工业装置作出验证。
在万t级试验装置中,踩哟个工业级CO 、NO 、H 2、O 2和甲醇为原料,稳定运行1000h以上。
试验装置实质是指合成气合成乙二醇,考核的主要内容是乙二醇合成工艺,还不能称之为煤制乙二醇的全部流程,其消耗指标见表1(表中数据不包括催化剂成本)。
表1 万t 级合成气制乙二醇装置生产物料及公用工程消耗指标 元/t
表1中的消耗定额比较高,加上甲醇与亚硝酸甲酯的消耗,这样高的消耗定额是不足以作为设计指标的。
因此,这个数据只能是试验的数据,不是将来大规模工业化的数据。
由表1可以看出,甲醇原料以2000元/吨计,乙二醇成本为2887元/吨,加上催化剂,总成本将在4000元/吨左右。
实际上以自有煤炭为原料经过甲醇生产乙二醇,甲醇成本远远低于2000元/吨,因此大规模工业化煤制乙二醇价格将低于4000元/吨。
国内市场乙二醇价格基本在4000元/吨以上运行,2008年最高价达到126000元/吨,随着即溶危机的爆发,最低跌至3400元/吨,2009年随着经济的复苏乙二醇价格逐步走高,平稳上涨至7000元/吨左右。
因此,从经济角度看,煤制乙二醇具备竞争力。
(唐宏青)。