合成气制乙二醇工艺 化学
合成气制备乙二醇孟山都的工艺方法
合成气制备乙二醇孟山都的工艺方法
合成气制备乙二醇孟山都的工艺方法是将合成气（一氧化碳和氢气的混合物）经过催化剂反应生成乙二醇孟山都。
以下是合成气制备乙二醇孟山都的传统工艺方法：
1. 生成气体混合物：将甲烷（天然气）与水蒸气在高温下反应生成合成气。
反应方程式如下：
CH4 + H2O -> CO + 3H2
2. 加压反应：将合成气与催化剂经过一系列加压反应器进行反应。
反应过程中，一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）与氢气（H2）发生选择性催化水合反应，生成乙二醇孟山都。
反应方程式如下：
CO + 2H2 -> CH3OCH2OH
3. 分离纯化：将反应产物中的乙二醇孟山都与副产物分离，并进行纯化处理，以获得高纯度的乙二醇孟山都。
值得注意的是，乙二醇孟山都的工业生产方法还包括其他用途更广泛的工艺方法，如从乙烯和氧化碳（气相法）、从天然气甲醇和一氧化碳（石化法）等方法。
这些工艺方法都可用于制备乙二醇孟山都，但其具体操作细节和催化剂选择等可能会有所不同。
【清华】乙二醇制备工艺完全版-1011-JH
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%。
合成气制乙二醇工艺技术
合成气制乙二醇工艺技术合成气制乙二醇（ethylene glycol production from synthesis gas）是一种重要的工艺技术，用于生产乙二醇（ethylene glycol），乙二醇是一种广泛应用于化工、纺织和医药等领域的重要基础化学品。
合成气制乙二醇的工艺主要包括合成气制乙醇和乙醇水合成乙二醇两种方法。
其中，合成气制乙醇方法是通过合成气（合成气是一种由一氧化碳和氢气组成的可燃气体）催化制得乙醇，并将乙醇再催化合成乙二醇。
乙醇水合成乙二醇方法是将乙醇与水反应生成乙二醇。
以下是合成气制乙二醇工艺的具体流程。
首先，以天然气或煤作为原料，通过蒸汽重整催化剂将其转化为合成气。
合成气主要由一氧化碳和氢气组成，其化学式为CO+H2。
然后，将合成气与催化剂进行反应，得到乙醇。
合成气与催化剂反应生成乙醇的反应式为CO+2H2→C2H5OH。
接下来，将乙醇进一步催化反应，生成乙二醇。
乙醇催化合成乙二醇的反应式为2C2H5OH→C2H4(OH)2+H2O。
最后，对乙二醇进行精制和除水处理，得到纯度高的乙二醇产品。
乙二醇的精制过程主要包括蒸馏、结晶和吸附等步骤，以去除杂质和提高纯度。
合成气制乙二醇的工艺技术具有以下优点。
首先，原料广泛，可利用天然气、煤、石油等作为原料，能够提高资源利用率。
其次，反应过程中无需使用高温高压，操作相对简单，投资和运营成本低。
另外，乙二醇是一种多功能化合物，在化工、纺织和医药等领域有广泛应用，其生产规模和市场需求都很大。
然而，合成气制乙二醇的工艺技术也存在一些挑战和问题。
首先，催化剂的选取和催化剂寿命对工艺的影响较大，需要持续进行催化剂研究和改进。
其次，乙醇水合成乙二醇的方法反应选择性较差，容易产生副产物，需要进一步提高反应的选择性和产率。
此外，气相催化反应过程中管道和设备对反应物质的传输和分离也是一个挑战，需要合理设计和优化。
综上所述，合成气制乙二醇是一种重要的工艺技术，具有广泛的应用前景和市场需求。
合成气制乙二醇
工艺选择目前，乙二醇制备技术路线有3种：石油路线、煤路线和生物路线。
1.石油路线生产乙二醇石油路线法均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 0.5 h，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。
优点：技术成熟，应用面广，收率为90%。
缺点：依赖石油资源，水耗大，成本高，并且国内缺少自主产权技术，即工艺技术对外依赖程度高。
2.煤路线生产乙二醇该工艺是以煤为原料，制得合成气后，通过直接合成法或间接合成法最终制成乙二醇。
目前国内合成气路线法乙二醇生产装置均采用间接法。
实际工程应用的间接法为草酸酯法。
即先制得合成气，然后再经催化反应生成草酸二甲酯（DMO），然后以 Cu/SiO2为催化剂，150 ℃条件下进行 DMO 的低压加氢制取乙二醇。
该方法转化率达 99.8%，乙二醇选择性 95.3%。
优点：成本低，能耗低，水耗低，适合我国缺油、少气、煤炭资源相对丰富的资源国情。
缺点：技术不成熟，目前催化剂寿命较短，聚合级产品质量不稳定，工程放大存在风险。
3.生物路线生产乙二醇自然界中的碳水化合物，无论是淀粉基的多糖类作物（如玉米、小麦等），还是单糖或多糖类农作物（如甜高粱、菊芋等）均可以作为生物路线生产乙二醇的原料。
中科院大连化学物理研究所研究人员首次尝试采用廉价的碳化钨催化剂应用于纤维素的催化转化，利用碳化钨催化剂在涉氢反应中具有的类贵金属性质，可以替代价格昂贵的贵金属催化剂，将纤维素全部转化为多元醇，而且对乙二醇的生成表现出独特的选择性，尤其是在少量镍的促进作用下，乙二醇的收率可高达61%, 是一种极具工业应用前景的绿色工艺路线。
优点：不需要消耗大量的氧气，没有废气、废水排放，属于环境友好技术。
合成气制乙二醇介绍(ppt)
（2）由通辽金煤和河南煤业合资的永金化工在河 南规划了5个20万吨/年煤制乙二醇项目
5个项目中，新乡永金项目率先于2010年8月开工建 设；2011年12月实现机械竣工；2012年3月打通全流程工 艺，并试产出乙二醇产品。新乡永金、濮阳永金项目则同 时于2010年9月开工建设，新乡永金于2012年8月试产， 濮阳永金于今年1月试产。
（2）湖北化学研究院工艺 2009年9月，湖北省化学研究院完成了“煤制气合成聚
合级乙二醇新技术”中三项关键催化剂的研究。并通过了 小试成果鉴定。三项关键催化剂包括选择性脱氢、草酸二 甲酯合成和草酸二甲酯加氢。
2010年1月，由中国五环工程有限公司、湖北 省化学研究院、鹤壁宝马集团三方合作的煤制合 成气生产乙二醇中试基地项目开工仪式在鹤壁市 山城区宝马集团举行。将依托宝马集团现有的甲 醇装置和工程设施，建设年产300吨乙二醇中试 装置和5万吨级工业装置。
3、碳一路线法
目前报道的合成气制备乙二醇的路线，以 气相草酸酯法（氧化偶联法）最具有代表性。 该法首先由CO气体合成草酸二酯，再经催化 加氢制取乙二醇，通过后续的精制，可以获得 纯度较高的聚酯级乙二醇。该法对于工艺条件 的要求相对较低，反应条件相对温和，被认为 最可能实现大规模工业化的合成气制乙二醇路 线。
本项目建设优势
（1）煤炭资源丰富、水资源充沛 （2）交通区位优势 （3）符合产业政策，政府支持 （4）化工生产经验丰富 （5）配套工程优势 （6）中试装置技术优势
小结
总之，本项目原料来源可靠；生产规模合理可 行；产品方案符合市场需求；工艺技术先进可靠 ；能耗物耗低；技术水平；工程投资省，具有极 高的投资效益。
（7）河南鹤壁宝马一期5万吨/年煤制乙二 醇项目
草酸二甲酯制乙二醇的工艺流程
【二】工艺技术（一）工艺原理本项目以煤制合成气为原料，采用草酸酯法生产乙二醇。
首先CO气相催化反应合成中间产品草酸二甲酯，然后草酸二甲酯催化剂加氢生产乙二醇。
合成气间接法生产乙二醇的主要反应包括一氧化碳(CO)与亚硝酸甲酯(MN)生成草酸二甲酯(DMO)的羰化反应，草酸二甲酯加氢生成乙二醇(EG)的反应，一氧化氮、氧气和甲醇生成亚硝酸甲酯的酯化再生反应，亚硝酸钠、硝酸反应生成一氧化氮。
具体过程如下：1、原料气制备低压煤气化制一氧化碳2C + O2 = 2CO间歇法制半水煤气，再经高变低变制得氢气C + H2O = CO + H2CO + H2O = CO2 + H22、草酸二甲酯合成CO气相偶联合成草酸二甲酯(DMO)由两步化学反应组成。
首先为CO在催化剂的作用下，与亚硝酸甲酯反应生成草酸二甲酯和NO，称为偶联反应，反应方程式如下：2CO + 2CH3ONO = (COOCH3)2 + 2NO其次为偶联反应生成的NO与甲醇和O2反应生成亚硝酸甲酯，称为再生反应，反应方程式如下：2NO + 2CH3OH + 1/2O2 = 2CH3ONO + H2O生成的亚硝酸甲酯返回偶联过程循环使用。
总反应式为：2CO + 1/2O2 + 2CH3OH = (COOCH3)2 + H2O3、草酸二甲酯加氢制取乙二醇草酸二甲酯加氢是一个串联反应，首先DMO加氢生成中间产物乙醇酸甲酯(MG)，MG再加氢生成乙二醇。
主反应方程式如下：(COOCH3)2 + 4H2 = (CH2OH)2 + 2CH3OH（二）工艺步骤金煤化工煤制乙二醇自主技术主要工艺包括七个步骤：第一是氨与空气在氨氧化炉内高温氧化得到氨氧化物；第二是氨氧化物与甲醇、氧气氧化酯化生成亚硝酸甲酯；第三是工业一氧化碳原料气体的催化脱氢净化；第四是亚硝酸甲酯与一氧化碳氧化偶联生成草酸二甲酯；第五是草酸二甲酯催化加氢生成乙二醇；第六是乙二醇混合物的精馏；第七是尾气循环使用和消除污染排放。
华东理工大学科技成果——合成气制乙二醇技术
华东理工大学科技成果——合成气制乙二醇技术项目简介目前乙二醇（EG）主要生产路线是石油路线，即石油裂解得到乙烯，乙烯氧化制得环氧乙烷（EO），环氧乙烷水合制乙二醇。
我国是一个缺油贫气，煤炭资源相对丰富的国家。
目前国内煤炭气化技术已经较成熟，煤气化产生的合成气可以经草酸二甲酯加氢合成乙二醇，该工艺路线具有反应条件温和，设备压力等级和材质要求低，催化剂对环境污染小等优点，具有较好的发展前景。
在石油价格不断上涨的形势下，这一技术的开发对我国的经济发展具有重要的战略意义，其经济性也明显优于石油路线。
合成气合成乙二醇新技术的工艺过程有三个反应，分两步进行：首先一氧化碳与亚硝酸甲酯（MN）羰化偶联合成草酸二甲酯（DMO），反应生成的一氧化氮与氧气和甲醇反应生成亚硝酸甲酯，在反应体系中循环；第一步反应的产物草酸二甲酯再加氢制乙二醇（EG）。
其中，亚硝酸甲酯羰化偶联和草酸二甲酯加氢两步反应通过气-固催化反应完成。
该技术反应自封闭循环，生产过程消耗CO、H2（经分离的合成气），及氧气，生成乙二醇产品和少量水，是原子经济性较高的绿色化工路线。
华东理工大学发挥化学工程专业优势，与上海浦景化工技术有限公司和安徽淮化集团合作，完成了从催化剂到工业流程的工程开发过程，年产1000吨/年的中试装置一次开车成功，各步反应的转化率和选择性均大于设计值，产品乙二醇质量指标达到优级品标准。
目前在国内处于领先地位。
项目成熟度产业化应用前景乙二醇是重要合成材料聚酯的主要合成原料之一，也用于冷冻剂、化妆品等的制备。
我国2011年的表观需求量约800万吨，国内产量约200万吨，进口量约600万吨，国内产品的自给率<30%。
知识产权及项目获奖情况是自主开发和研究的成果，具有核心技术及自主知识产权。
合作方式技术转让。
合成气制备乙二醇
和以铜基催化剂为主的非均相气相或液相加氢法。 由于均相液相加氢需在高压下进行，产品的分离回收困难，人们更倾向于采用负载型催 化剂进行气相或液相催化加氢。 非均相催化加氢法生产乙二醇工艺中， 最早要属杜邦公司在 40 年代开发的甲醛偶合生产 乙醇酸(或乙醇酸甲酯)，再加氢制乙二醇的工艺，加氢催化剂采用铜基催化剂，反应在气相 (200-225℃、3.04MPa)或液相(40.53MPa)进行，但乙二醇的收率很低，仅 30%。美国 ARCO 公司在 80 年代后期对草酸二酯液相加氢反应的负载催化剂进行了大量研究，发现铜铬系催 化剂具有较高的加氢活性和选择性。 采用负载在 Al2O3、 SiO2 或玻璃珠上的铜-铬系催化剂， 反应压力降为 1.034-3.275MPa，温度 200-230℃，但乙二醇的收率仅为 11.7%-18.9%。为降 低反应压力，提高反应选择性和收率，人们把目光转向了草酸酯气相加氢，1982 年 Tahara 等提出了草酸酯在铜铬催化剂上气相加氢制乙二醇的路线。 由于铬的毒性，即使微量的铬也会对人体造成极大的威胁，因而开发不含铬的催化剂成 为今后研究的重点。 近年来发表了相当多的关于草酸酯加氢催化剂的专利， 其中宇部兴产在 80 年代初对铜基无铬催化剂进行了大量研究。他们针对以铜为主体的催化剂，考察了载体 (Al2O3、SiO2、La2O3 等)、助剂(K、Zn、Ag、MO、Ba 等)、制备方法等对催化活性和选 择性的影响。 在以铜基催化剂为基础的草酸酯气相加氢工艺中， 比较宇部兴产不同反应条件 下的结果可以得出，在相同的催化剂作用下通过改变氢酯比、温度、压力和停留时间等，可 以调节产物的组成，从而获得以乙醇酸酯或乙二醇为主的产品。 80 年代中期，美国 UCC 公司申请了一系列草酸二甲酯气相加氢制乙二醇的铜硅系催化 剂专利，采用浸渍法制备。 2.3 国内研究现状 国内研究的方向基本上是以气相法为主，在国家“八五”和“九五”重点科技计划中也都给 予了重点支持， 组织过国内科研机构进行技术攻关。 代表性研究单位中科院福建物质结构研 究所、天津大学、浙江大学、中科院成都有机化学研究所等对 CO 气相偶联合成草酸酯的反 应进行了广泛的研究，主要集中在偶联反应的工艺条件、动力学、反应机理、催化剂的考评 和载体效应，以及再生反应的工艺条件、动力学等方面。福建物构所、天津大学等对草酸酯 加氢催化剂进行了研究和考评，并取得了较好的结果。 2.3.1 草酸酯合成技术 对 CO 气相偶联合成草酸酯技术研究，国内进行了大量工作，且基本出发点都是在催化 反应过程中引入了强氧化剂亚硝化烷基酯，在 Pd/Al2O3 催化剂作用下进行偶联反应生成草 酸酯。 福建物构所陈庚申、天津大学等对羰化反应机理进行了较为深入的研究。陈庚申等认为 在反应条件下，活性中心 Pd 络合两个 CO 分子，形成钯的羰基络合物，由于载体和钯的相 互作用，使钯具有较多的负电荷，羰基上的碳原子带有较多的正电荷，因此有利于 RO-NO+ 的 RO-亲核进攻。通过氧化加成反应，形成双烷基钯，中间络合物，活性中心从 Pd0-Pd1，
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一、EG目前市场及存在的问题
我国聚酯产业的快速发展对EG 产品的需求十分旺盛，加之产品市场缺口量大，从而为EG 产能增长尤其是煤制EG 新增产能释放提供了可观的市场空间，总体市场前景是令人乐观的，但是还存在以下几个不容忽视的问题：
第一，我国EG 装置产能低，产品主要依赖进口，同时石油路线EG 成本高、缺乏市场竞争力。
第二，我国煤制EG 虽然发展较快，但仍处于起步阶段，其核心技术( 主要是草酸酯加氢催化剂) 仍有待长周期工业运行的验证，另外煤制EG还存在煤耗高、水耗高、碳排放量大等缺陷，大规模发展煤制EG 受到资源条件、环境容量等方面因素制约。
第三，国外主要采用乙烷裂解制乙烯，生产成本低，其EG 产品价廉质优，而且主要出口到中国市场，因此无论是国产石油路线EG 还是煤制EG，都仍将受到进口EG 产品的强烈冲击。
我国乙二醇供需状况：
二、选择该工艺的理由
与环氧乙烷水化法比较，该新型路线从合成气出发,首先由CO气相催化偶联合成草酸酯,草酸酯再催化加氢制备乙二醇，符合我国煤多油少的国情，通过煤基合成气制乙二醇，对国家经济发展具有战略意义，而且相对于石油化工路线来说，经济效益也较好。
该方法工艺流程简单、能耗小、乙二醇的选择性相对较高,成为最有工业应用前景的反应。
煤制乙二醇经济性分析：
名称规格单耗单价成本
原辅材料
一氧化碳≥98.2％800ｍ30.5 400
氢气≥99.5％1600ｍ30.8 1280
氧气≥99％260ｍ30.1 26
亚硝酸甲酯 4.4kg ５22
甲醇≥99％130kg ２260
公用工程
新鲜水5t ５23
循环水440t 0.5 220
电1100kwh 0.6 660
蒸汽 1.7 MPa 3.2t 120 384
蒸汽 1.0 MPa 3.6t 110 396
蒸汽0.5MPa 1.64t 100 164
压缩空气50ｍ3１50
合计3887
三、合成的工艺路线及简要工艺流程
草酸酯加氢制乙二醇工艺
此路线为两个反应过程组成：
首先，CO 与亚硝酸酯发生偶联反应，生成草酸酯和一氧化氮，一氧化氮在醇和氧气条件下发生再生反应，生成亚硝酸酯；其次，生成的草酸酯在催化剂的存在下与氢气发生加氢还原。
反应原理及方程式如下：
CO 偶联：2CO+ 2RONO →( COOR) 2+2NO
NO 再生：2NO +2ROH +1/2O2 →2RONO+ H 2O
反应过程中并不消耗NO 与RONO，由CO 制草酸酯的总反应如下：
2CO +2ROH+1/2 O2→ ( COOR) 2+H 2O
草酸酯加氢机理：
首先草酸酯酯跟氢气发生反应生成中间产物烷基醇酸酯，然后中间产物再加氢生成乙二醇。
由于醇羟基活泼性较高，在氢气存在下乙二醇可以进一步加氢生成副产物乙醇。
方程式如下：
主反应：
( COOR) 2+2H2 →CH2OHCOOR+ROH
CH2OHCOOR+2H2→(CH2OH)2+ROH
总反应：(COOR)2 + 4H2→(CH2OH)2 + 2ROH
烷基R 可为甲基、乙基、丙基、丁基等，RONO可由甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等为原料制得。
副反应：(CH2OH)2+H2→CH3CH2OH+H2O
工艺流程图：
四、催化剂及成功应用实例
草酸酯加氢法生产乙二醇的工艺可分为以Ru等贵金属催化剂为主的液相均相加氢法和以铜基催化剂为主的非均相气相或液相加氢法。
前草酸酯加氢反应所采用的催化剂主要为Cu-Cr 催化剂和Cu-SiO2负载型催化剂，并且在催化反应中表现出了良好的催化性能。
国内最早从事草酸酯加氢催化剂研发的是中科院福建物质结构所，早在20 世纪80年代，福建结构所就开始进行研究并开发出了早期的铜铬催化剂，该催化剂在反应温度208-230℃、反应压力2.5-3.0 MPa、氢酯比40-60条件下，草酸二甲酯的转化率99.8%，乙二醇的选择性95.3%，催化剂使用寿命1134 h。
这是目前国内研究草酸酯加氢催化剂技术最成熟的单位。
应用实例：
内蒙古通辽金煤公司以成功投入生产
2009年，安徽淮化集团建设煤基合成气制乙二醇1000吨/年的中试装置。
2011年8月，中试成功，产出优等级乙二醇产品，验证了技术的合理性，并取得了进一步放大的数据，为该技术的产业化奠定了坚实的基础。
到目前为止，华理技术成果已授权客户6个，达到7套装置总计160万吨/年的规模，各套装置皆在工业化实施过程之中。
五、建议
我国EG 几乎全部用来生产聚酯，EG 消费市场和对苯二甲酸( PTA) 生产企业主要集中在华东、华南地区。
煤制EG 虽然较石油基EG 的成本低，但EG 是液体产品，运输困难且成本高( 主要通过公路运输) ，如果将新疆等偏远富煤地区生产的EG 长途运输到我国东南部地区再用来生产聚酯，势必增加生产成本。
但如果煤制EG 能与当地大型PX 装置相结合生产聚酯( 固体产品) ，产品运输费相对较低，具有成本竞争力。
为此，建议国内富煤地区的相关大型石化企业可与当地煤制EG 企业合作，延伸PX 装置产品产业链，充分利用本企业石油基PX 进一步生产PTA，并外购煤制EG 来发展聚酯产品，通过优势互补实现互利共赢，促进我国聚酯产业的可持续发展。