天然气路线合成乙二醇新技术.docx

专题论述天然气路线合成乙二醇新技术张军( 中国石化仪征化纤股份有限公司研究院 ,江苏 仪征 211900)摘 要 : 综合分析了采用天然气为原料合成乙二醇( EG) 的工艺新技术 ,其中甲醇乙烯法工艺技术成熟 ,具备建设大规模工业装置的技术条件 ,合成气草酸酯法及甲醛羰基化法尚有待进一步提高技术经济性 , 其它路线仍存在重大技术难 点。关键词 : 乙二醇 ;天然气 ;工艺技术中图分类号 : TQ214文献标识码 : A文章编号 : (2004) 0220022204近些年来 ,随着石油资源的减少和石油价格的攀升 ,世界油气储量比已从 70 年代的 2 . 55 ∶1 降至 目前的 1∶1 ,而天然气 ( 包括油田气) 的产量为油产量的 1/ 2 。因此 ,未来一段时间 ,天然气将成为世界 能源的重要支柱之一 。世界化学工业正进行着原料 结构的调整 ,利用天然气资源合成化工产品已成为各国研发的重点 。随着我国西气东输的顺利建成 ,中东部发达地区将有望能利用到西部的天然气资 源 。自上个世纪 90 年代以来 ,乙二醇工业进入了低合成气合成法 : 合成气合成法又分为直接合成法和间接合成法 。直接合成法尚有待进一步提高催 化剂的活性和选择性 ,缓和反应条件 ,特别是压力 。目前间接合成法已取得了一些进展 ,其中进展比较大是草酸酯法合成 EG。经甲醇甲醛的间接合成工 艺路线 ,第一步甲醇 、甲醛的合成工艺技术成熟 ,建 有百万吨级的生产装置 。虽然从甲醇 、甲醛出发 ,合成 EG 的工艺路线有很多 , 但目前离工业化实施还 有一段距离 。迷的状态10 ～11, 迫切需要开发新 EG 生产工艺技术 ,提高 EG 产品的经济竞争力 。与传统 EG 合成工艺路线相比 ,天然气法合成 EG 工艺 ,具有原料价格 低廉 、工艺流程短 、技术经济性高等多项优点 ,是非常具有发展前景的工艺技术 。天然气法合成乙二醇工艺路线简介现有的天然气法合成 EG 工艺路线 , 需先将天 然气转化成合成气 、甲醇甲醛 、乙烯等初级化工原 料 ,再合成乙二醇 。其工艺路线可细分为 2 条 :乙烯 合成法和合成气合成法 。图 1 是天然气法合成乙二 醇工艺路线简图 。乙烯合成法 :以天然气为原料合成乙烯 ,降低乙 烯的生产成本 ,再沿用传统的环氧乙烷水合工艺路 线生产 EG ,或采用乙烯直接合成 EG。天然气合成 乙烯的路线有 2 种 ,其中采用天然气经合成气合成 甲醇 、甲醇转化成乙烯的工艺路线 ,工艺技术成熟 , 具备了大规模建设工业装置的技术条件 。此外 ,采 用天然气氧化偶联法合成乙烯也是一个非常具有前 景的合成工艺路线 。1图 1 天然气法合成乙二醇工艺路线图乙烯合成法乙烯合成法即采用天然气为原料合成乙烯 ,替 代原有的石脑油裂解路线 ,再采用传统的环氧乙烷 工艺路线合成 EG。天然气法合成乙烯工艺路线有 2收稿日期 : 2004 - 03 - 25作者简介 : 张军(1967 - ) ,男 ,高级工程师 , 主要从事化学工程 技术研究 ,已发表论文数篇。第 2 期张军 1 天然气路线合成乙二醇新技术233 种 ,即一步法 、二步法和三步法 。2. 1 一步法合成乙烯该工艺非常具有吸引力 ,直接采用天然气中的 甲烷为原料合成乙烯 。中国昊华化工 ( 集团) 总公 司 ,研制了 C2 烃正压低温微波等离子体反应装置 , 裂解天然气联产乙炔新技术 。目前正在研制年处理 天然气 0 . 1 hm3 、50 t/ a C2 烃的百千瓦级正压低温微 波等离子体反应装置 。该项目已列入国家“十五”科技攻关计划 。甲烷通过催化偶联技术合成乙烯 ,也是倍受国 内外关注的工艺路线 。美国阿尔科 (Arco) 公司开发 的催化偶联工艺12 ,甲烷转化率 25 % ,烃类选择性75 % ,其中乙烯选择性 50 % ,催化剂寿命大于 0 . 5 a ,模拟分析 0 . 35 Mt/ a 乙烯装置的投资需 1 . 6 亿美元 , 预计乙烯成本可低于现行石脑油制乙烯的成本 。我 国兰州物化所研制的催化剂甲烷转化率达到 25 %～35 % ,对 C2 + 的选择性为 70 %～80 %5 。2. 2 两步法合成乙烯两步法的工艺路线主要有合成气路线 、温和氧 化路线和一氯甲烷路线2 ,5 。其中一氯甲烷路线工 艺比较麻烦 ,离工业化尚远 。合成气路线即天然气 经过合成气直接合成乙烯 ,第一步合成气合成技术 已成熟 ,第二步技术正处在研究之中 ,催化剂的活性和选择性还未达到工业生产可以接受的程度 。 温和氧化路线即天然气温和氧化生成甲醇 ,再用甲醇制成乙烯 。第一步技术正处在研究之中 ,控 制氧化反应进程的困难较大 ,主反应的收率较低 ,氧 化副