煤制乙二醇与焦炉煤气制乙二醇的比较

孟晋斌

（山西泰华化工设计有限公司，山西 太原 030021）

焦化行业是山西省支柱产业。根据省政府焦化产业政策，山西省将建设产能较大的焦化园区。其中，焦炉煤气的综合利用对于园区的建设是个关键因素。焦化行业如何能最大限度地提升园区经济效益，充分发挥焦化产业链的优势，选择合适的下游产品很关键。近年来，国际原油价格高涨，刺激了新型煤化工的快速发展。我国在煤制乙二醇技术上已实现了重大突破，是第1个在世界上实现煤制乙二醇工业化生产的国家，技术上有保证。煤制乙二醇现在是新型煤化工的热点。焦炉煤气作为宝贵化工原料气，完全可以替代煤制合成气生产乙二醇。本文对煤制乙二醇及焦炉煤气制乙二醇技术进行了比较，以探讨2种路线的经济性。

1 乙二醇简介

乙二醇（ethylene glycol）又名“甘醇”、“1，2－亚乙基二醇”，简称EG，是最简单的二元醇。主要用于生产聚酯（PET）单体、防冻液以及精细化工产品，如表面活性剂、润滑剂、聚氨酯、增塑剂等。其硝酸酯是一种炸药。目前，国内的乙二醇市场需求量很大，是国内少有的产能不过剩的化工产品之一。偶联法制乙二醇可简单地归纳为式（1）。

2 2种工艺流程

乙二醇的装置规模对投资和产品成本影响较大。一般来说，装置规模越大，单位产品成本越低。但是，当规模达到一定程度后，经济效益的优势就不再明显。另外，国家发展和改革委员会鼓励新建20万t／a及以上的合成气制乙二醇项目。因此，本文以20万t／a乙二醇装置为基础进行比较。合成气制乙二醇主要原料消耗见表1。

表1 乙二醇主要原料消耗

2.1 煤制乙二醇工艺路线

以水煤浆气化的方式，经过水煤浆制备，煤气化，合成气宽温耐硫变换，脱硫与脱碳，H2与CO分离，乙二醇合成及精制。工艺流程见第73页图1。

2.2 焦炉煤气制乙二醇工艺路线

煤气净化，煤气柜储气，加压、加氢脱硫，纯氧部分催化转化，H2与CO分离，压缩，乙二醇合成。工艺流程见第73页图2。

由图1和图2对比可以看出，2种方式制取乙二醇的前半部分有所差别，合成乙二醇基本相同。因此，2种方式的对比可以简化为气体转化及净化的比较。

图2 焦炉煤气制乙二醇工艺路线图

3 原料气的对比

1）水煤浆气化的气体成分，见表2。

表2 水煤浆气化炉产品气组成及气化炉主要性能参数

2）合成气通过耐硫变换及低温甲醇洗后气体成分，见表3。

表3 净化后气体成分

3）焦炉煤气净化后气体成分，见表4。

表4 焦炉煤气气体成分

4）焦炉气精脱硫后气体成分，见表5。

表5 焦炉煤气精脱硫后成分

5）焦炉煤气经过纯氧催化氧化转化后气体成分，见表6。

表6 转化后煤气成分

从表1可知，乙二醇生产时，φ（CO）∶φ（H2）＝1.00∶2.07。从表2和表6可看出，合成气与焦炉煤气在组成上区别较大。合成气经过变换和净化后，φ（CO）∶φ（H2）＝1.00∶2.08，比例符合要求；焦炉煤气转化气碳氢体积比为2.5∶1.0，H2有大量富余。从气体碳氢比来看，合成气气体组成比例是比较合适的。焦炉煤气则需补碳或另行处理富余H2。

因此，焦炉煤气制乙二醇工艺流程中，只能用CO作为计算依据。每吨乙二醇消耗CO和H2分别为850m3／h和1 750m3／h，根据转化炉实际转化效果，实际每吨乙二醇消耗焦炉煤气约2 600m3／h。

4 主要设备的对比

因2种方式合成乙二醇单元基本相同，故只比较前半部分气化和净化部分。

4.1 煤制乙二醇主要设备

1）气化单元，包括煤储运设备、磨煤机、气化炉及附件；

2）变换单元，包括变换炉及其附属设备等；

3）净化单元，低温甲醇洗包括洗涤塔、浓缩塔、再生塔、分离塔、换热器及其他附件（脱硫、脱碳）；

4）分离单元，包括冷箱、PSA吸附塔、分子筛、吸附剂等。

4.2 焦炉煤气制乙二醇主要设备

1）储气单元，煤气净化设备、气柜、压缩机等；

2）脱硫单元，脱硫槽、吸附槽等；

3）转化单元，转化炉及附件等；

4）分离单元，冷箱及PSA吸附装置。

可以看出，2种不同工艺路线中，煤制乙二醇涉及到的主要设备有煤储运设备、气化炉、变换、低温甲醇洗设备、黑水处理设备、硫回收及液化气站等，且空分和锅炉的规模都要比焦炉煤气制乙二醇要大，从20万t／a乙二醇投资来看，煤制乙二醇比焦炉煤气制乙二醇投资要高5亿元～6亿元。

此外，由于煤制乙二醇有煤储运等，占地规模大，制浆又有环境污染。从整个生产现场比较来看，还是焦炉煤气制乙二醇更优。

5 生产成本的比较

2种方式合成乙二醇的H2与CO成本不一样，因此，可以根据主要原料的价格计算出乙二醇的成本。

按原料煤市场价格580元／t、动力煤550元／t估算，主要原料 H2与CO价格均约1.0元／m3，由此，可算出煤制乙二醇生产成本（见表7）。

表7 煤制乙二醇生产成本

焦炉煤气的市场价格大约为0.45元／m3，动力煤按550元／t估算，可计算出焦炉煤气制乙二醇的生产成本，具体见表8。

从表7和表8来看，焦炉煤气制乙二醇比煤制乙二醇每吨成本低1 120元。按20万t／a计算，可增加收入22 400万元。

表8 焦炉煤气制乙二醇生产成本

因焦炉煤气转化后，每吨可富余氢气375m3，如果氢气按1元／m3来计算，每年可增加收入7 500万元。若上一套小型合成氨系统，空分可利用现有的N2，则一年可生产合成氨36 675t。

如液氨价格为2 400元，则可增加收入8 802万元。

6 结论

通过煤制乙二醇与焦炉煤气制乙二醇的对比，可以得到结论，焦炉煤气制乙二醇从投资、占地规模、生产成本、现场环境等都有较大的优势，生产成本更低，经济效益更好。如果独立焦化园区煤气能够就地转化为效益更好的化工产品，无疑能够极大地提高园区的整体竞争力，在激烈的市场竞争中立于不败之地。