全球乙二醇生产工艺路线及成本对比
乙二醇工艺流程总结
煤化工知识点之：乙二醇工艺方案的选择1石油路线工艺1.1环氧乙烷直接水合法1859年Wurtz首次将乙二醇二乙酸酯与氢氧化钾作用制得乙二醇。
1860年，又由环氧乙烷直接水合制得，其后经过不断技术改进，环氧乙烷直接水合法不断衍生出氯乙醇法、直接氧化法(空气氧化法、氧气氧化法)等工艺，最新技术为氧气氧化法，其工艺原理为环氧乙烷氧化反应原料乙烯和纯氧与循环气混合后，进入固定床环氧乙烷反应器，在入口温度约200℃，压力约2．OMPa的条件下，在高选择性银催化剂的作用下发生乙烯氧化反应，主反应生成环氧乙烷，氧化反应包括选择氧化和深度氧化，其反应过程：主反应(选择氧化)：C2H4+1／202→ C2H40+105.5kJ/mol并列副反应(深度氧化)：C2H4+302→2C02+2H20+1422．6kJ／mol并列副反应(深度氧化)：C2H4O+5/2O2→2CO2+2H2O+1316.4kJ/mol目前此工艺技术全部掌握在外资手中，Shell、DOW(陶式化学公司)和SD二家技术的生产能力合计占总生产能力的91％，其中Shell占38％，SD占31％，DOW占22％，余下的9％主要为德国的BASF、日本的触媒公司、意大利的SNAM等公司占有。
由于反应中环氧乙烷与水以l：20-22(摩尔比)混合，需要大量的水，并且水大量过剩，产物中乙二醇的浓度较低，因此为了提纯出产品需蒸发除去大量的水分，生产工艺流程长、设备多、能耗高、成本较高。
1.2环氧乙烷催化水合法针对环氧乙烷直接水合法生产乙二醇工艺中存在的不足，为了提高选择性，降低用水量，降低反应温度和能耗，世界上许多公司进行了环氧乙烷催化水合生产乙二醇技术的研究和开发工作。
其技术的关键是催化剂的生产，生产方法可分为均相催化水合法和非均相催化水合法两种，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。
尽管许多公司在环氧乙烷催化水合生产乙二醇技术方面做了大量的工作，大大降低了水比，提高了环氧乙烷的转化率和乙二醇的选择性，但在催化剂制备、再生和寿命方面还存在一定的问题．因而采用该方法进行大规模工业化生产还待时日。
煤制乙二醇是否合适？超全路线成本对比
煤制乙二醇是否合适？超全路线成本对比乙二醇主要用于生产聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、防冻剂、不饱和聚酯树脂(UPR)、以及润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂、炸药等，用途十分广泛，同时也是化纤(涤纶)产业链重要的一环。
目前全球乙二醇有多种生产工艺，我们按大类可以分为两种，即乙烯制和煤基合成气草酸酯制，前者根据乙烯来源的不同又可以分为石脑油裂解制乙烯、乙烷裂解制乙烯(石油伴生气、页岩气)和煤制甲醇制乙烯，而后者煤基草酸酯制目前则多用于中国。
我国乙二醇进口量大，对外依存度高。
截止到2016 年，我国共拥有乙二醇产能约 824 万吨，共生产乙二醇 528 万吨，其中煤制乙二醇约 95 万吨，同时进口量为 757 万吨，进口依赖度高达 59%传统的石脑油、天然气制乙二醇路线传统的石脑油路线生产乙二醇以乙烯为原料分两步:第一步是乙烯氧化制环氧乙烷，第二步是环氧乙烷水合生成乙二醇，目前该路线的主要技术被美国科学设计公司(SD)、英荷壳牌公司(Shell)和美国联碳公司(UCC，后被美国Dow 公司收购)所垄断。
而工业生产乙烯的原料主要包括石脑油、乙烷、丙烷、LPG、柴油等，目前美国和中东的乙烯生产主要以天然气中的乙烷、丙烷等轻质原料为主，中国的乙烯工业主要以液态石脑油等重质原料为主，从乙烯来源的经济性考虑，轻质原料的乙烯收率更高。
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(1)石脑油乙烯制环氧乙烷再制乙二醇路线工业化应用最广，该法工艺流程长、水耗高，乙烯氧化制环氧乙烷的选择性较低，环氧乙烷水合副产物较多，分离精制工艺复杂，能耗大，该工艺路线完全依赖于石油，竞争性随原油价格涨跌而波动。
(2)乙烷乙烯制环氧乙烷再制乙二醇路线成本竞争力较强，该工艺先采用乙烷裂解生产乙烯，再通过环氧乙烷水合生产乙二醇，这是北美及中东地区生产乙二醇的主要方法。
依赖廉价的原料乙烷，该路线具有较强的成本竞争力，主要面向中国等亚洲市场出口。
综合来看，以石脑油生产乙二醇路线技术最为成熟，应用最广，但缺点也十分明显，非常依赖石油资源，并不符合我国“缺油少气多煤”的资源现状。
年产五十万吨乙二醇的生产工艺流程
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国内外乙二醇的生产和需求情况
1.国内外乙二醇的生产和需求情况，产品的价格分析1.1国内外乙二醇的生产情况近年来，随着全球聚酯产品市场消费的急剧增长，世界乙二醇的生产发展很快。
2006年世界乙二醇的总生产能力只有1955.5万吨，2009年增加到2313.5万吨。
截止到2010年10月底，世界乙二醇的总生产能力达到约2565.3万吨，同比增长约10.88%，其中北美的生产能力为484.6万吨/年，约占世界乙二醇总生产能力的18.89%；中南美地区的生产能力为40.9万吨/年，约占世界总生产能力的1.59%；西欧地区的生产能力为129.1万吨，约占世界总生产能力的5.03%；中东欧地区的生产能力为83.6万吨/年，约占世界总生产能力的3.26%；中东地区的生产能力为747.9万吨/年，约占世界总生产能力的29.15%；亚洲地区的生产能力为1077.0万吨，约占世界总生产能力的41.98%；世界其他地区的生产能力为2.2万吨/年，约占世界总生产能力的0.09%。
随着我国乙二醇生产能力的不断增加，产量也不断增加。
2000年我国乙二醇的产量只有90.75万吨，2005年增加到110.08万吨，2000-2005年产量的年均增长率为3.94%。
2008年产量为186.80万吨，同比增加约4.76%，2003-2008年产量的年均增长率为14.02%。
2009年产量约为195.0万吨，同比增长约4.4%。
1.2国内外乙二醇的需求情况2010年美国乙二醇的总生产能力为288.1万吨，约占世界乙二醇总生产能力的11.23%；2009年，中南美地区乙二醇的消费量为32.9万吨，同比减少约3.23%，约占世界总消费量的1.83%，其中产量为19.5万吨，进口量为21.6万吨，出口量为8.2万吨。
2009年我国乙二醇的表观消费量为777.14万吨，同比增长约10.15%，约占世界乙二醇总消费量的43.24%，其中产量为195.0万吨，进口量为582.81万吨，出口量为0.67万吨。
生产乙二醇工艺路线
生产乙二醇工艺路线
乙二醇是一种常用的有机化工原料，其生产工艺路线如下：
一、由石油化工原料生产（间苯二酚法）
将苯在催化剂下氢化得到环己酚，环己酚再同氧化剂氧气催化反应，得到苯酚、苯酐混合物，经二次加氢得到间苯二酚，再脱水得到乙二醇。
该法生产原料丰富，工艺稳定，但成本较高。
二、由天然气甲醇生产（甲醇制乙二醇法）
从天然气中提取甲烷，经过制氢、合成甲醇等步骤得到甲醇后，再经过水热反应、蒸汽脱水等步骤得到乙二醇。
该法生产成本低，但相比于间苯二酚法工艺不稳定，需要更多的能源。
以上两种方法是乙二醇主要的生产工艺路线，其中间苯二酚法是工业上更为广泛使用的方法。
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。
【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%。
乙二醇生产工艺综述
乙二醇生产工艺综述摘要：通过对石油化工路线和C1路线生产乙二醇的比较，分析了两条路线的各种工艺的优缺点。
针对我国石油紧缺、煤炭资源丰富的现状，重点介绍了合成气制乙二醇工艺的发展现状。
1.前言：乙二醇是一种重要的有机化工原料，主要用来生产聚酯纤维(pet)、塑料、橡胶、聚酯漆、胶粘剂、非离子表面活性剂、乙醇胺以及炸药，也大量用作溶剂、润滑剂、增塑剂和防冻剂等。
目前，乙二醇的工业生产方法主要是由乙烯在银催化剂上气相氧化制备环氧乙烷，然后进行液相非催化水合反应得到乙二醇产品。
工艺路线完全依赖于不可再生的石油资源。
随着近年来国民经济的快速发展，中国的石油消费量一直在上升。
面对世界石油资源日益短缺的形势，开发新的乙二醇生产工艺已成为研究热点。
2.石油化工路线合成乙二醇在石化路线中有环氧乙烷（eo）直接催化水合法和碳酸乙烯酯(ec)法路线，ec路线又分ec直接水合生产eg、ec法和甲醇反应联产eg、碳酸二甲酯(dmc)法。
上述方法的基础首先是乙烯氧化生成环氧乙烷，因而环氧乙烷的生产效率直接关系到石化路线生产乙二醇的成本。
1938年，UCC公司首先建立了一座工业装置，用银催化剂对乙烯进行气相氧化生产环氧乙烷（EO），然后环氧乙烷与水蒸气反应合成乙二醇，从而开启了大规模工业化生产乙二醇的时代。
目前乙二醇的生产基本上是以乙烯为原料，通过eo非催化液相水合法进行，而银则是乙烯氧化制环氧乙烷唯一有效的催化剂。
通过对环氧乙烷生产成本的分析表明，原料乙烯的消耗占生产成本的70％，所以工业上eo、eg生产技术的进展很大程度上取决于eo催化剂的选择性的进一步提高，以实现有效的节约乙烯，提高经济效益。
总的来说，虽然对石油化工法合成乙二醇的催化剂和水合效率进行了大量研究，但乙烯氧化制环氧乙烷的选择性较低；环氧乙烷水合副产物多（主要为二乙二醇、三乙二醇），分离精制工艺复杂，能耗大；原料乙烯是石油产品，伴随原油价格逐渐上涨，产品的经济性会逐渐降低等问题。
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全球乙二醇生产工艺路线及成本对比
一全球乙二醇生产工艺路线及成本对比世界上大规模生产乙二醇的方法有3种：
1）采用天然气为原料制乙二醇（主要集中在中东地区），2009年产能620万T，占全球总产量的32%，预计2011年产能将达到1000万吨；
2）以石油为原料制乙二醇，2009年全球产能1300万T，占世界的68%；
3）采用褐煤做原料生产乙二醇。
目前中东地区天然气制乙二醇每吨成本约250美元。
即便能以优惠的价格（130元/T）获得褐煤资源，煤制乙二醇生产成本依然高达2600元/T（约合380美元/T）。
因此相比天然气制乙二醇，即使加上运费（从中东到中国最新报价20美元/T），煤制乙二醇也不具备竞争力。
与石油制乙二醇相比，煤制乙二醇是否具有成本优势，取决于国际油价和能否获得廉价煤炭资源。
若煤价为750元/T，当石油价格跌到67美元/桶以下时，煤制乙二醇将不具备成本优势。
以天然气为原料制乙二醇（环氧乙烷水合法）：具体工艺路线是：首先以天然气生产乙烯，然后乙烯生产乙二醇。
采用该工艺路线，乙二醇的生产成本主要由两部分构成：
1）原料成本约6300元（其中乙烯市场价格按照10000元/T计算，成本6000元）；
2）其他成本约700元（其中固定成本约330元，动力成本约380元）。
以石油为原料制作乙二醇（环氧乙烷水合法）：具体工艺路线是：首先石脑油生产乙烯，然后使用乙烯生产乙二醇。
本工艺路线和天然气为原料的工艺路线的区别在于获得乙烯的方式，前者通过石脑油制作乙烯，后者通过天然气制作乙烯。
目前全球乙烯总需求约1.12亿T，总产能约1.31亿T。
其中约50%用石脑油制作，50%用天然气（乙烷、丙烷等）制作，两种不同工艺路线的生产成本存在巨大差异。
用天然气生产乙烯的成本：中东乙烯装置以乙烷为原料生产成本最低达100美元/T，平均为240美元/T；美国墨西哥湾沿岸为250美元/T。
用石脑油生产乙烯的成本：每生产一吨乙烯约需要2.5T 石脑油。
因石脑油制乙烯会产生燃料油，汽油等副产品，考虑综合收益，乙烯成本约为石脑油成本的1.6~1.8倍之间，从原油到石脑油的加工费一般在50美元/T左右。
因此石油路线制乙烯的成本可用如下公式推算：乙烯成本=（原油价格+50美元）×1.6~1.8。
以褐煤做原料生产乙二醇：具体工艺路线是：煤炭→羟化→加氢→乙二醇。
煤制乙二醇项目成本构成如下表（表1）所示：
按此成本，当国际油价降到54美元以下时，煤制乙二醇不具备成本优势。
煤制乙二醇的生产成本构成如上表2所示。
按此成本，当国际油价降到30美元以下时，煤制乙二醇相比石油制乙二醇不具备成本优势。
如果按750元/T的煤炭价格，煤制乙二醇的生产成本将达到每吨约4485元/T。
当国际油价下跌到67美元以下时，煤制乙二醇将不具备成本优势。
在我国传统煤化工产业集聚地，甲醇、二甲醚、醋酸等产品呈现供过于求的背景下，富煤地区积极探索甲醇深加工和新型煤化工项目是煤化工发展的重要出路。
相比煤制油、煤制烯烃、煤制天然气等项目，煤制乙二醇项目投资和资源需要量相对少一些，是目前许多煤化工企业非常关注的煤化工项目之一从煤炭资源保证的角度考虑，煤制乙二醇应该建设在富煤地区。
但是，若在煤炭资源丰富的地区建设煤制乙二醇装置，产品再运往消费地区，物流成本和运输条件均有较大的风险。
尤其是西北地区，虽有充足的煤炭资源保障，但产品需长距离运输才到达目标市场，产品运输成本大大增加。
以鄂尔多斯为例，距离上海市约2000km，乙二醇铁路运输费用约增加334元／T。
乙二醇公路运输成本分析见表2，铁路运输成本分析见表3。
以西北某地拟建的煤制乙二醇项目为例，分析之。
原料煤取20.9~25.1MJ
的烟煤，采用德士古水煤浆气化技术造气，其他相关技术采用宽温耐硫变换、低温甲醇洗净化、超优克劳斯硫回收、PSA气体分离、国产羰基化加氢技术等。
经测算，当国际原油价格低于40美元／bbl时，煤制乙二醇项目可承受的煤炭价格已经低于一般煤矿开采成本，项目无经济性。
当国际原油价格为60美元／bbl时，国内乙二醇价格预计在7670元／T左右，煤炭价格只有低于535元／T时，煤制乙二醇项目才有经济性。
不同原油价格下煤制乙二醇竞争力分析如表4所示。
目前，我国的乙二醇价格受国际金融危机和原油价格的影响，在低位徘徊，2009年第一季度，乙二醇价格仍4000~4500元／T的水平波动，整体处于低位。
尽管多家机构预测未来国际原油价格至少在60~80美元／bbl，但达到该价格水平的时间还很难预测，短期内煤制乙二醇将受到经济性的制约。
尤其是在今后几年内，中东地区一批乙烯生产装置建成投产，其下游产品乙二醇将向海外，尤其是亚洲地区出口，对我国乙二醇产业的发展形成更激烈的竞争态势。
注：
（1）煤制乙二醇项目采用不同技术、不同建设条件下，可承受的煤炭价格会略有差异; （2）国内乙二醇预测价格是多项式关联、国内石油机构预测等多种结果的平均值;
（3）可承受煤炭价格指产品价格一定时，内部收益率可达到12%的最高煤炭价格。