乙二醇作為一種基本化工原料，主要用于生產(chǎn)合成樹脂、防凍液、制冷劑、表面活性劑、潤滑劑、增塑劑等精細(xì)化學(xué)品。根據(jù)原料不同將乙二醇生產(chǎn)方法分為石油化工和煤化工，石化路線最早，隨著石油價格的上漲，乙二醇生產(chǎn)成本日益升高，煤化工路線生產(chǎn)乙二醇逐漸成為主要工業(yè)化方法。本文概述了兩種乙二醇的生產(chǎn)工藝，分析了國內(nèi)煤制乙二醇的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出了相關(guān)的建議。

按使用原材料分為石油和非石油合成路線，石油路線產(chǎn)能約占56%，煤制乙二醇約占35%，其余為甲醇制乙二醇[4]。石油路線以乙烯為原料，經(jīng)環(huán)氧乙烷制取乙二醇；非石油路線以合成氣為原料，采用多種方法合成乙二醇[5-6]。

1.1 石油路線法

該路線由石油生產(chǎn)乙烯，乙烯經(jīng)氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷水合生成乙二醇，包括環(huán)氧乙烷法、碳酸乙烯酯法、酯交換法等，其中非催化及催化水合環(huán)氧乙烷法是主要的生產(chǎn)方法。其具有工藝成熟，應(yīng)用廣等優(yōu)點(diǎn)，但因以石油為原料，過程水耗、能耗大、成本較高[7-10]。

1.1.1 非催化水合法

又稱環(huán)氧乙烷直接水合法，不使用催化劑，工藝技術(shù)成熟，優(yōu)點(diǎn)有雜質(zhì)少、目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量高等；但其水烷比大、能耗高、流程長、成本高。為了克服進(jìn)一步提高選擇性、降低成本，催化水合法作為更高效的替代方法。

1.1.2 催化水合法

在催化劑作用下，環(huán)氧乙烷和水反應(yīng)生產(chǎn)乙二醇的方法，其關(guān)鍵在于研發(fā)出低水烷比、高選擇性的新型催化劑，如堿金屬、堿土金屬鹽，羧酸鹽，堿金屬鹽和雜多酸鹽復(fù)合物等均相催化劑，鈮氧化物、陰離子交換樹脂、骨架銅等非均相催化劑，其提高了產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率和選擇性，降低了水烷比，但在催化劑穩(wěn)定性、使用壽命等方面仍需改進(jìn)。

1.1.3 碳酸乙烯酯法

水解法：該工藝為將二氧化碳和環(huán)氧乙烷在催化劑作用下反應(yīng)生成碳酸乙烯酯，再經(jīng)水解反應(yīng)制得乙二醇。該法選擇性高，成本大幅度下降，反應(yīng)條件溫和。

聯(lián)產(chǎn)法：二氧化碳和環(huán)氧乙烷在催化劑作用下生成碳酸乙烯酯，其與甲醇反應(yīng)生成碳酸二甲酯和乙二醇。該法的優(yōu)點(diǎn)：利用了生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的副產(chǎn)物二氧化碳，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排；副產(chǎn)物碳酸二甲酯附加值高，用途廣泛；是“零排放”的清潔生產(chǎn)工藝。

1.2 非石油路線法

該方法以煤為原料制備合成氣或以焦?fàn)t氣凈化制備為原料制備合成氣，經(jīng)變換、脫硫脫碳、分離、合成、精制等工序生產(chǎn)乙二醇。又分直接和間接合成法，而間接合成法則是由合成氣生產(chǎn)甲醇，再由甲醇制甲醛，間接生產(chǎn)乙二醇，其成本低、能耗低、水烷比低等優(yōu)點(diǎn)[11-13]。

1.2.1 直接法

直接合成法作為最簡單的乙二醇合成方法，是理論價值最高的一條生產(chǎn)工藝，最符合原子經(jīng)濟(jì)性。但因催化劑活性、反應(yīng)壓力、反應(yīng)氣轉(zhuǎn)化率及乙二醇選擇性等因素達(dá)不到工業(yè)化要求，未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。從反應(yīng)方程式上看，直接合成乙二醇的甄子利用率高，是一種最為簡單和有效的乙二醇合成方法。

化學(xué)反應(yīng)平衡和熱力學(xué)的原因，需要催化劑和高溫高壓條件，催化劑研究經(jīng)歷了羰基鈷、三烷基膦和胺改性的銠、咪唑改性的釕催化劑等，這些催化劑的活性、選擇性、轉(zhuǎn)化率等指標(biāo)仍不能滿足低溫高活性催化劑、降低反應(yīng)壓力工業(yè)化的需求。

1.2.2 草酸酯法

又稱CO氧化偶聯(lián)法，主要原料為NO、CO、H2等，由NO與O2反應(yīng)生成N2O3，N2O3與甲醇反應(yīng)生成亞硝酸甲酯，在鈀催化劑作用下CO與亞硝酸甲醣氧化偶聯(lián)得到草酸二酯，草酸二酯在加氫催化劑作用下得到乙二醇。從其技術(shù)路線來講，草酸酯法為間接合成生產(chǎn)工藝。

1966年，美國聯(lián)合石油公司提出了采用Pd-Cu催化劑的草酸酯法；1978年，日本宇部化學(xué)建立了年產(chǎn)6000噸的草酸二丁酯裝置；20世紀(jì)80年代中科院福建物構(gòu)所、上海化工研究院等開始研究該工藝。2010年，福建物構(gòu)所與上海金煤化工、江蘇丹化共同承擔(dān)的年產(chǎn)20萬噸煤制乙二醇工業(yè)示范項(xiàng)目在內(nèi)蒙古通遼打通全流程，生產(chǎn)出合格的乙二醇；同時，河南煤化集團(tuán)與江蘇丹化在河南建立了5套年產(chǎn)20萬噸乙二醇項(xiàng)目。

表1 乙烯法和合成氣法成本比

當(dāng)原油60美元/桶時，煤和天然氣的價格只有分別低于300元/噸和1.7元/m3，合成氣法才具有優(yōu)勢，乙烯法生產(chǎn)乙二醇的成本約4 600元/噸；原油100美元/桶時，對應(yīng)的煤和天然氣成本分別為850元/噸和2.8元/m3，乙烯法的生產(chǎn)成本約5500元/噸，此時合成氣法具有較大的成本優(yōu)勢。當(dāng)前以煤為原料的生產(chǎn)工藝短期內(nèi)解決了我國乙二醇依賴進(jìn)口的矛盾，但在當(dāng)前低油價下面臨嚴(yán)峻的競爭壓力[14-16]。

2017年全球乙二醇產(chǎn)能3168萬噸/年，同比增長3%，產(chǎn)量2682萬噸/年，消費(fèi)量2705萬噸/年，到2020年產(chǎn)能將達(dá)4051萬噸，需求量約3027萬噸；我國乙二醇產(chǎn)能881萬噸/年，產(chǎn)量613萬噸，2020年至2025年新增產(chǎn)能1000萬噸/年～1400萬噸/年，年消費(fèi)量約1700萬噸[17]。國內(nèi)乙二醇的主要消費(fèi)是聚酯纖維，聚酯纖維的快速發(fā)展，帶動乙二醇年均增速約18.4%，乙二醇則供不應(yīng)求，2017年乙二醇的進(jìn)口量占總消費(fèi)量的58.33%。

表2  2018-2019年新建和投產(chǎn)煤制乙二醇項(xiàng)目

2017年我國乙二醇總產(chǎn)能929.3萬噸，年增長5.21%。其中，合成氣制乙二醇產(chǎn)量同比增長58.58%。隨著國家對煤化工的支持，煤制乙二醇項(xiàng)目效益良好，項(xiàng)目建設(shè)及規(guī)劃再掀熱潮，截至2018年12月，我國煤制乙二醇32套，總產(chǎn)能達(dá)到443萬噸，2018年新增煤制乙二醇投產(chǎn)項(xiàng)目199萬噸，初步估計(jì)2019年新增煤制乙二醇投產(chǎn)項(xiàng)目324萬噸。

（1）產(chǎn)業(yè)布局合理，嚴(yán)防產(chǎn)能過剩

現(xiàn)代煤化工資較大、能耗高，下游市場刺激了乙二醇市場繁榮，國內(nèi)在建和計(jì)劃建設(shè)大量的煤制乙二醇項(xiàng)目。政府部門需重視產(chǎn)業(yè)風(fēng)險管控，防止投資過熱帶來的金融、產(chǎn)能過剩的風(fēng)險，推動國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)布局，形成不同生產(chǎn)工藝競爭的市場；企業(yè)應(yīng)根據(jù)市場實(shí)際狀況，積極拓展乙二醇應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)鏈，化解市場風(fēng)險，準(zhǔn)備好應(yīng)對進(jìn)口產(chǎn)品的挑戰(zhàn)。

（2）加大技術(shù)研發(fā)，建立自主知識產(chǎn)權(quán)體系

現(xiàn)有煤制乙二醇生產(chǎn)裝置多采用CO氧化偶聯(lián)、草酸酯催化加氫工藝。在乙二醇生產(chǎn)工藝、裝置、催化劑等方面，福建物構(gòu)所和丹化科技、高化學(xué)和日本宇部及華東科技大學(xué)、上海戊正科技、五環(huán)/湖北化學(xué)院及鶴壁寶馬等做了相應(yīng)的貢獻(xiàn)，推動了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

目前，主要是草酸酯、乙烯兩大生產(chǎn)工藝，因此需要進(jìn)一步加大技術(shù)研發(fā)力度，例如環(huán)氧乙烷水合法、碳酸乙烯酯法、合成氣合成法、纖維素催化法。我國部分科研機(jī)構(gòu)和院校已取得了很大的進(jìn)展，應(yīng)早日取得突破，形成自主知識產(chǎn)權(quán)體系，推動我國乙二醇技術(shù)進(jìn)步。

（3）降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)成本優(yōu)勢

煤制乙二醇生產(chǎn)技術(shù)解決了我國乙二醇供給不足的矛盾，在石油價格的影響下，面臨嚴(yán)峻的競爭壓力。

首先，近期國際油價持續(xù)走低的影響，石油路線乙二醇的優(yōu)勢凸顯，與煤制乙二醇路線形成競爭局面；其次，根據(jù)我國煤炭分布而發(fā)展的獨(dú)有生產(chǎn)工藝有力地推動了我國煤化工的技術(shù)進(jìn)步，但在降低成本方面，特別是減少公用工程用量、降低蒸汽和電耗成本，充分利用低熱值的廉價煤炭或焦?fàn)t氣為原料，提高草酸酯加氫工藝的經(jīng)濟(jì)性。

（4）降本提質(zhì)增效，實(shí)施綠色發(fā)展戰(zhàn)略

企業(yè)投資乙二醇項(xiàng)目時，考慮選址于水資源豐富、環(huán)境容量大、原料產(chǎn)地、市場和運(yùn)輸條件等因素，投建先進(jìn)綠色工藝項(xiàng)目，降低水、電、氣、汽的消耗，提高工藝的經(jīng)濟(jì)性，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性。生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)本質(zhì)環(huán)保，解決“三廢”的綜合利用；同時制定綠色標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)建綠色產(chǎn)品，走綠色化工之路。