年产30万吨煤制乙二醇绿色化工生产新技术

陶杨，凌宗勇，孙晓红

（1.合肥工业大学，安徽合肥230009；2.中盐安徽红四方股份有限公司，安徽合肥231602；3.国家特种电线电缆产品质量检验中心（安徽），安徽芜湖238300）

乙二醇（EG）是石油化工最重要的基本有机原料和战略资源之一，可制备涤纶、薄膜和聚酯等产品，广泛用于包装、纺织、涂料、化妆品和生物医药等领域[1-3]。根据制备乙二醇所需原料的来源不同，我国乙二醇生产制备工艺主要分为油制、气制和煤制三种工艺路线。其中，煤制路线具有原料资源相对丰富、装置成本低等优点，是目前乙二醇制备研究的重点以及煤化工行业关注的热点。但是煤制工艺路线存在物料损失较大、废物利用率和能源回收率较低等问题。如何优化煤制乙二醇工艺，降低能源消耗和环境污染是目前研究的热点和难点[4-6]。

本文介绍了煤制乙二醇草酸酯路线“两步加氢”绿色化工生产新技术，分析了绿色化工生产新技术对煤制乙二醇工艺的优化效果，并在中盐红四方股份有限公司30万吨/年煤制乙二醇生产过程中得到了应用。

1 煤制乙二醇工艺技术

中盐红四方股份有限公司煤制乙二醇工艺路线如图1 所示，原料煤经破碎磨粉后进入加压气化单元生产出粗煤气，粗煤气经变换后进入低温甲醇洗单元，用低温甲醇将气体中大部分硫化物及其他酸性气体脱除，经过低温甲醇净化后的气体经深冷-psa 将氢气及一氧化碳进行分离和提纯，再分别参与草酸二甲酯合成及草酸二甲酯加氢，最终合成乙二醇。

主要装置：320 吨/h 热电锅炉 2 台，60 000 Nm3/h 空分装置1套，四喷嘴气化炉2台，合成气净化采用宽温耐硫变换炉，低温甲醇洗装置，碳氢分离冷箱，变压吸附装置，甲醇合成装置1 套，草酸二甲酯反应装置3 套，乙二醇反应装置2套等。

2 煤制乙二醇绿色化工生产新技术

如何使同一区域化工企业之间的能量和物质相互转移及利用，形成一个优化组合设计的产品网，得到多种具有高附加值的化工产品、工业气体，充分利用工艺过程的热能，达到能源的最大利用率、规模经济效益的最大化，是保障化工企业可持续生产的重点和难点。

图1 煤制乙二醇生产工艺流程

30万吨/年煤制乙二醇生产装置可以配套煤制合成氨、保险粉生产装置，氧气、氮气、合成气及蒸汽、循环水等公用工程物料实现互备互用，废水、废气等可以实现综合处理，不仅为煤制乙二醇生产装置降低了投资成本，同时合理利用现有能源，实现了由基础化工向高附加值化工的转变。因此，从产业布局上使用绿色化工生产新技术可以最大程度整合现有资源，提高产品附加值，将产业链向下游延伸，实现煤制乙二醇绿色化工生产。

2.1 废气、废液同炉焚烧技术

乙二醇生产过程中会产生大量含氯、含氮废气（液），难以处理，现通过将废气（液）焚烧及烟气净化技术，在焚烧炉内焚烧后烟气经废热锅炉降温，与补入的氨气在SCR 反应器内反应。反应后烟气经锅炉水预热器降温进入急冷塔，降温增湿除尘后，进入水洗塔，洁净的尾气从水洗塔顶至排气筒排到空气中，洗涤液一部分送至污水处理，其余部分被送回急冷塔和水洗塔循环洗涤。经废热锅炉E49001产4.0 MPa蒸汽（252 ℃，152 44 kg/h），并入3.8 MPa蒸汽管网。焚烧后烟气排放量为30 447 Nm3/h（其气体组成为：N2：72.4%，O2：10.3%，CO2：7.5%，NOX：0.15%），达到国家大气排放标准，并且每小时可副产15.2吨蒸汽供系统加热使用。

2.2 低品位蒸汽管网梯级利用发电及制冷技术

乙二醇生产过程中需要大量的蒸汽为精馏提供热量（170 吨/h，210℃），但是精馏装置并不能完全利用高压蒸汽的能量而产生大量低品位蒸汽冷凝液。通过低品位蒸汽管网梯级利用发电及制冷技术，采用低品位蒸汽冷凝液热量驱动冷冻机组，将生产过程中乙二醇溶液储罐V223A001含量为46.4%的乙二醇水溶液经乙二醇溶液输送泵P223A001A/B/C 提压后（0.95 MPa，442 m3/h，-11.7℃）进入热虹吸蒸发器HX103，与制冷剂换热降温至-20.2℃，送到乙二醇车间各用冷单位供冷，换热后的乙二醇溶液回到V223A001 完成循环。冷却至105℃的冷凝液进入低品位蒸汽发电装置同时配合使用，将蒸汽冷凝液降温至45℃，产生电能并入电网。再回收工艺冷凝液，充分利用了装置生产中产生的废热能，实现绿色环保，节能降耗。目前发电机系统正常运行，每天发电12 000 kW∙h，以电价0.6 元/ kW∙h，设备运行天数330 天/年计算，可以产生经济效益237.6 万元/年。

2.3 工艺除氧槽乏汽回收技术

工艺除氧槽在生产过程中可为所有的废锅炉提供合格的锅炉水。通过蒸汽加热工艺对脱盐水进行脱氧处理，可满足下游高品位锅炉给水使用，防止锅炉结垢对系统产生的影响。原工艺中除氧槽顶部采取直接放空设计，没有乏汽回收装置，正常生产时除氧产生的乏汽会直接排放至大气，产生大量水雾，严重影响周边环境。除氧槽顶部的蒸汽冷凝液是一种洁净度很高的水，除氧槽乏汽冷却后可作为除氧水供后工段使用。通过工艺除氧槽乏汽回收技术，将除氧槽顶部的乏汽引入乏汽回收装置，可以回收这部分乏汽的热量供除氧槽加热，减少蒸汽使用量，同时可回收乏汽中夹带的水分，形成闭路循环，提高经济效益，减小环境污染。目前乏汽回收系统正常运行，每天可回收脱盐水36 吨，节约蒸汽12 吨，以脱盐水价格为 7 元/吨，蒸汽价格为 150 元/吨，设备运行天数330天/年计算，可以产生经济效益67.716万元/年。

2.4 粗甲烷气生产甲酸钠技术

在煤制乙二醇生产过程中碳氢分离装置会产生粗甲烷混合气体，CO 含量47.53%，CH4含量48%，Ar含量4.45%，流量150 Nm3/h。原工艺是直接送往火炬燃烧放空，现通过粗甲烷气生产甲酸钠技术，将粗甲烷混合气体作为原料气生产甲酸钠，实现资源利用，创造经济效益。目前粗甲烷气日产甲酸钠3 吨，以甲酸钠售价1 500 元/吨，装置运行 330 天/年计，可产生经济效益148.5万元/年。

2.5 乙二醇废水蒸发结晶技术

乙二醇产品生产中会产生大量废水，使用两套蒸发除盐装置分别处理前工段送来的膜浓缩浓水和乙二醇含盐废水，经过预处理、高温蒸发和结晶等操作，不仅可提取出大量盐分，而且产生的冷凝水可回收作为循环水使用，提高了水的利用效率，节约了废水排放成本。

3 结论

通过引入绿色化工生产新技术，中盐红四方股份有限公司30万吨/年煤制乙二醇项目可有效降低煤制路线的物耗、能耗、生产投资成本以及对环境的影响，为企业创造了经济和社会效益，同时为煤化工行业的发展提供理论基础和技术支撑。