煤制乙二醇技术现状及存在的主要问题
摘要：在对我国的煤制乙二醇技术发展应用现状进行详细论述的过程中，分析了几种合成工艺技术存在的优点与不足，其中重点论述了草酸酯工艺路线。最后，从乙二醇的需求实际情况出发，分析了煤制乙二醇技术存在的主要问题，为将来煤制乙二醇技术的发展方向提供参考。
关键词：煤制乙二醇；草酸酯；工艺特点
引言
乙二醇属于一种重要的有机化工材料，其主要用来生成塑料、聚酯纤维、橡胶、胶粘剂、非离子表面活性剂以及乙醇胺以及炸药等产品，通过处理之后部分可以用作润滑剂、增塑剂、防冻剂以及其他的溶剂。当前，工业中主要是采用通过石油来生成乙二醇。但是，近些年来，随着石油资源的日益短缺以及国际油价波动较大的影响，而且我国生成乙二醇的相关技术受制于国外，造成了国内乙二醇生成产能不足的问题，不能完全满足市场的需要。而我国的煤炭资源较为丰富，通过使用煤制乙二醇存在一定的资源优势，因此在2009年将煤制乙二醇纳入到了国家石化产业振兴规划当中。经过近些年的发展建设，该工业体系取得了一定的发展和建设成果，但是还存在着一些问题。因此，有必要在分析我国煤制乙二醇技术现状的基础上，分析其中存在的主要问题，为煤制乙二醇产业的发展提供参考。
一、我国煤制乙二醇技术发展应用现状
从产品的工艺路线来看，煤制乙二醇的工艺路线包括三种：
1.直接合成工艺
采用煤作为乙二醇制取合成气(CO+H2)，之后进一步合成为乙二醇。该合成工艺路线最早由美国的杜邦公司于 1947 年提出，但是该合成工艺路线对生产技术条件较为苛刻，需要催化剂以及高温高压作为反应条件，目前为止依然没有实现产业化生产。但是，若能够实现在较低环境要求下进行，则该工艺将极具发展力。
2.利用甲醇、甲醛合成
采用煤作为主要的原料，通过一系列的处理，例如气化、变换、净化之后得到了合成气，之后再利用合成气制成甲醇，并将甲醇制成乙烯，利用乙烯经过氧化处理之后得到环氧乙烷，最终利用环氧乙烷通过水合反应的方法得到乙二醇。
当前，利用煤制烯烃的生产工艺在我国已经形成了一定的产能规模，已经有多个示范装置在建设、运行当中，整个生产工艺运行较为成熟。
3.草酸酯工艺路线
图1 草酸酯制乙二醇工艺流程图
将煤作为生产原料，通过气化、变换、净化以及分离提纯之后得到CO和H2，通过使用催化偶联合成的方式将CO制成草酸酯，之后再利用草酸酯、H合成生产乙二醇。因为该合成工艺的整个生产流程较短，合成生产的成本相对较低，是当前国内比较重视的一种乙二醇生产工艺技术。
我国于上世纪八十年代开始引入草酸酯制乙二醇的生产工艺技术，并开展了相关的研究，并于2010年首次在世界上完成了该工艺的成套生产技术体系，并实现了工业化生产。从该生产工艺的技术流程及相关路线来看，其具有逐步取代石油工艺路线的潜力。图1为该工艺的合成生产流程。
该生产工艺的技术主要分这样两个处理步骤：
第一步：将一氧化碳利用催化偶联合成草酸酯，其生产工艺过程为：
2CO+2RONO—(COOR)2+2NO
2NO+1/2O2+2ROH——2RONO+H2O
在该反应步骤中，CO与亚硝酸酯通过气相催化反应合成为草酸酯，之后利用反应尾气中产生的NO气体以及氧气和其他的醇类物质再生产亚硝酸酯，通过回收循环使用。
第二步：将制成的草酸酯、H通过催化之后生产乙二醇，其反应式为：
(COOR)2+4H2——(CH20H)2+2ROH
最后的合成反应方程为：
2CO+1/2O2+4H2——(CH2OH)2+H2O
该生产工艺路线采用了自封闭循环的方式进行，整个反映过程条件较为温和，而且其中的催化剂具有稳定性好、消耗量少的特点，对环境影响较小，得到了乙二醇产品质量较高。
二、当前煤制乙二醇技术发展中存在的主要问题1.技术问题
当前，虽然煤制乙二醇的生产在我国逐步进入到了发展的高峰期，但是因为该生产技术相对不够成熟，导致在生产过程中还存在着一些关键的技术难题：
(1) 催化剂的开发、装备制造以及工业化应用不足；(2) NO的再生技术需要完善；
(3) 乙二醇的纯度不高，缺乏对应的精制技术；(4) 重要设备的工程放大受到限制，例如CO的脱氢反应器、催化耦联羰基化反应器、加氢反应器等相关设备。当前，虽然已经有诸多科研机构已经着手开发对应的催化剂，但是依然存在着稳定性不足、寿命短、贵金属成分含量过高造成的成本增加等问题。同时，整个生产过程中获得的乙二醇产品回收率不高，而且产品的聚合级别还有待考验。
2.运输问题
从原料以及制造资源的保证角度来看，煤制乙二醇的生产项目宜设置在内蒙、新疆等产煤大省。但是，由于我国的乙二醇主要消费区却集中在华东、华南以及其他的地区，从生产地向消费地运输的物流成本以及运输条件均存在着相对大的风险。这样，运输过程中的高风险必然导致产品的生产成本增加，市场价格不能得到合理控制。
3.产品的纯度
采用煤制乙二醇的生产工艺是将煤作为主要原料，其生产工艺流程以及催化剂等与传统的石油乙烯法完全不同，这直接导致了所得到的乙二醇产品在品质上存在较大的差异，其中所含的杂质类型差别较大。这就导致生产得到的产品可能不能达到聚酯级的相关要求，因此需要在产品的纯度方面予以加强。
