乙二醇调研报告.docx
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乙二醇调研报告
乙二醇调研报告
一乙二醇概述
乙二醇（ethyleneglycol）又名“甘醇”、“1,2-亚乙基二醇”，简称EG。
化学式为（HOCH2）₂，是最简单的二元醇。
乙二醇是无色无臭、有甜味液体，对动物有毒性，人类致死剂量约为1.6g/kg。
乙二醇能与水、丙酮互溶，但在醚类中溶解度较小。
乙二醇是一种重要的基础化工原料，在大量应用的醇类物质中是继甲醇之后的第二大类醇，主要用于生产涤纶纤维、涂料和包装材料用聚酯树脂,占到乙二醇消费量的80%以上，其余用于生产防冻剂、润滑剂、炸药等。
CAS号
107-21-1
中文名称
乙二醇
英文名称
Ethyleneglycol
别 名
甘醇
分子式
C2H6O2；HOCH2CH20H
外观与性状
无色、无臭、有甜味、粘稠液体
分子量
62.07
蒸汽压
6.21kPa/20℃闪点：
110℃
熔 点
-13.2℃ 沸点：
197.5℃
溶解性
与水混溶，可混溶于乙醇、醚等
密 度
相对密度（水=1）1.11；相对密度（空气=1）2.14
稳定性
稳定
危险标记
主要用途
用于制造树脂、增塑剂，合成纤维、化妆品和炸药，并用作溶剂、配制发动机的抗冻剂
二市场环境
1国际市场
全球总体供应过剩，中东和亚洲分别成为主要生产区域和消费区域据预测2010年全球乙二醇总产能将达2709万t/a，消费量将达2100万t，开工率不足80%；拥有廉价乙烷原料的中东地区，其生产能力将快速增长，成为全球乙二醇主要出口地区。
2007~2010年世界新增产能
亚洲（不含中国）
224万t/a
中东
342.7万t/a
南美
40万t/a
合计
606.7万t/a
近年来，美国、欧洲和日本等国家和地区因经济不景气导致生产成本上升、需求下降，因此关闭了部分装置；亚洲将成为未来乙二醇的主要消费和进口地区
数据来源：
《中国石油和化工经济分析》2007/12
2国内市场
国内产能不足，供需缺口大，2009年中国乙二醇对外依存度达到50%；据预测，2010年中国乙二醇产能将达到380万t/a，消费量将达810~820万t/a，2015年乙二醇产能将达550万t/a，消费量1100~1150万t/a。
3产品价格
产品价格与油价密切相关，国内价格-进口价格差距大，石油法乙二醇生产成本与石油价格联动，我国进口乙二醇主要来自原料价格低廉的中东地区，对国内乙二醇市场造成了相当的冲击。
年份
国内价格
（RMB/t）
CIF价格
（USD/t）
RMB：
USD
CIF+税款+国内运费（RMB/t）
价差
（RMB/t）
2005
8866
882
8.19
9066
（200）
2006
8395
844
7.97
8453
（58）
2007
9297
1011
7.61
9647
（350）
2008
9541
1024
6.94
8922
619
2009
5374
605
6.83
5251
123
数据来源：
2005~2007国内价格《参数与数据》2008
2008~2009国内价格《中国石油和化工经济分析》
2005~2009进口价格《中国石油和化工经济分析》
进口关税税率5.5%，增值税税率17%，国内运费平均150元/t
三技术路线及国内外进展
1，石油法制乙二醇（石油转化为乙二醇转化率40%）
当前工业上生产乙二醇主要采用石油路线，由乙烯经气相氧化得环氧乙烷，再经液相催化水合制乙二醇。
技术成熟，应用广；水耗大、成本高；产品总收率：
88%
裂解
1）环氧乙烷直接水合法
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，该工艺是将环氧乙烷（E0）和水按1∶20-22（摩尔比）配成混合水溶液，在管式反应器中于190-220℃、1.0-2.5MPa下反应，环氧乙烷全部转化为混合醇，生成的乙二醇水溶液含量大约在10%（质量分数）左右，然后经过多效蒸发器脱水提浓和减压精馏分离得到乙二醇及副产物二乙二醇（DEG）和三乙二醇（TEG）等。
混合醇中乙二醇、二乙二醇和三乙二醇的摩尔比约为100∶10∶1，产品总收率为88%。
不足之处是生产工艺流程长、设备多、能耗高，直接影响乙二醇的生产成本。
目前，环氧乙烷直接水合法的生产技术基本上由英荷壳牌、美国Halcon-SD以及美国联碳三家公司所垄断。
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。
其中主要有壳牌公司、联碳公司、莫斯科门捷列夫化工学院、上海石油化工研究院、南京工业大学等，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壳牌公司的非均相催化水合法和UCC公司的均相催化水合法。
壳牌公司曾采用氟磺酸离子交换树脂为催化剂，在反应温度为75-115℃、水与环氧乙烷的重量比为3：
1-15：
1时，乙二醇的选择性为94%，缺点是水比仍然很高，而且环氧乙烷的转化率仅有70%左右。
随后自报道了季铵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工艺的开发，获得环氧乙烷转化率为96%-98%，乙二醇选择性为97%-98%的试验结果后，增加了环氧乙烷催化水合制乙二醇工艺的研究和开发力度。
2，煤制气合成乙二醇（据文献称丹化科技方面煤制乙二醇转化率33%）
我国石油资源不足，存在“富煤、少气、贫油”的能源格局，因此开辟由煤制气生产乙二醇的新技术具有十分重要的现实意义和长远的战略意义。
目前研究的煤制气合成乙二醇技术路线主要有三种（如下图所示）
图1煤造气合成乙二醇的三种主要技术路线
1）直接合成法具有理论上最佳的经济价值，其反应方程式如下：
Cat.
2CO+3H2HOCH2CH2OH
但此反应在标准状态下属于Gibbs自由能增加的反应，△G500k=6.60×104J/mol，热力学上受限制，在温和条件下很难进行，需要催化剂和高温高压条件。
上世纪70年代，美国UCC公司采用铑催化剂，反应压力高达300MPa；80年代反应压力降至50MPa，温度降至230℃，但是选择性和转化率仍很低。
时至今日，直接法所取得的进展还不足以实现工业化，进一步缓和反应条件并提高催化剂的选择性和活性仍是主要的难点。
2）间接合成法效益则由于路线各异，取得的进展各不相同，其中甲醇甲醛路线研究的比较多，主要有甲醇脱氢二聚法、二甲醚氧化偶联法、羟基乙酸法、甲醛缩合法、甲醛氢甲酰化法等，但是这些方法研究的还不够深入，离工业化尚有很长距离。
3）草酸酯法的研究最为深入，分两步进行，CO与亚硝酸酯气相催化合成草酸酯，再由草酸酯加氢得乙二醇。
该方法先利用醇类与NO反应生成亚硝酸酯，在贵金属催化剂上与CO羰基合成得到草酸二酯，草酸二酯再经催化加氢制得乙二醇。
主要的反应如下：
贵金属催化剂
草酸酯合成2CO+2RONO（COOR）2+2NO
铜基催化剂
反应尾气的再生2NO+1/2O2+2ROH2RONO+H2O
草酸酯加氢制乙二醇（COOR）2+4H2（CH2OH）2+2ROH
Cat.
总反应式为：
2CO+4H2+1/2O2（CH2OH）2+H2O
煤制气经草酸酯合成乙二醇新技术中涉及三项关键催化剂，分别为：
（1）高浓度CO气源中选择性脱氢催化剂
（2）草酸酯合成催化剂
（3）草酸酯加氢制乙二醇催化剂
其中，选择性脱氢催化剂主要用于脱除草酸二甲酯合成原料气CO中少量的H2，采用变压吸附制得的高浓度CO气中还存在少量H2，而H2对草酸二甲酯合成催化剂会产生毒化作用，导致催化剂活性衰退，影响合成反应的进行，故要求将CO原料气中H2脱除至100×10-6（vol）以下，通常采用催化燃烧加O2脱氢的方式，但又要求避免CO与O2的副反应发生，脱氢选择性要求较高。
主要工序
（1）变换及净化工序：
煤制气经变换和净化后获得合格的合成气（CO+H2）。
（2）PSA分离工序：
采用变压吸附（PSA）分离获得CO和H2原料。
（3）脱氢工序：
采用TH-5选择性脱氢催化剂脱除CO中的H2。
（4）羰化反应工序：
采用HDMO-1草酸二甲酯合成催化剂制得草酸二甲酯。
（5）酯化工序：
发生NO并合成亚硝酸甲酯以满足羰化反应需要。
（6）加氢工序：
采用HEG-1草酸二甲酯加氢催化剂制得乙二醇并联产乙醇酸甲酯。
（7）分离工序：
将加氢的乙二醇粗产品分离得到聚合级乙二醇产品。
四，草酸酯工艺路线技术进展
研究机构
技术成熟度
日本宇部兴产株式会社
有一套6000吨/年的中试装置，未大规模工业化
美国ARCO公司
申请了草酸酯加氢制乙二醇工艺专利，开发了Cu-Cr系加氢催化剂，乙二醇收率为95%，同年宇部兴产与UCC联合开发了Cu-Si系催化剂，乙二醇收率为97.2%
中科院福建物质结构研究所
首套装置试车成功；已经被丹化集团买断,不转让
上海戊正工程技术有限公司
已获得主要技术专利，未工业化
湖北省化学研究院
已完成三个关键催化剂的研究并通过小试成果鉴定
华谊集团上海焦化&高校
筹建万吨级中试装置
天津大学化工学院
开发了草酸二乙酯合成催化剂和草酸二乙酯加氢催化剂，加氢催化剂乙二醇选择性为80%
华东理工大学
开发了草酸二甲酯合成催化剂和草酸二甲酯加氢催化剂，草酸二甲酯转化率95%，乙二醇选择性可达90%，并与上海焦化厂合作申请了一种生产草酸二甲酯并联产碳酸二甲酯的工艺专利。
煤制乙二醇工艺总体处于商业化生产前期,它的技术特点:
1）草酸二乙酯平均转化率可达99.18%,乙二醇平均选择性可达95.13%
2）相比石油法工艺流程短、温度、压力要求低,能耗低；
3）新型催化剂能有效抵抗各种杂质的影响；
4）生产连续反应，达到清洁生产的工艺要求，污染少;
5）原料价格低，流程短，设备投入少，各项消耗低，生产成本较石油路线降低存在问题:
1）催化剂成本过高,占整个产品成本的10%～15%;还需要进一步开发价格低廉、运行周期长的新型催化剂。
2）在制备草酸酯的过程中,CO纯度要求太高,原料气中的H2要低到PPM级别,在工艺上有一定难度。
3）合成气反应生产草酸酯技术基本上能够成熟,但是该过程中的NO在空气和有水的条件下生产腐蚀性的酸,因此对设备有一定的特殊要求。
4）与石油法相比，只有当原油价格高于50美元/桶左右时才具备成本优势。
5）放大到20万t/a的产业化过程中可能存在一定的技术风险（催化剂稳定性），技术成熟度有待考证。
五生产现状及项目进展
国外对合成气制草酸酯和乙二醇的研究已有近50年历史，国内也有30年历史，在催化剂的制备和工艺路线优化上积累了丰富的经验，同时国内外已有规模化试验装置投产。
序号
装置所在地
公司名称
产能（乙二醇）
进度
1
江苏镇江市
江苏丹化集团
万吨级中试装置
已投产
2
内蒙古通辽市
通辽金煤化工有限公司
一期20万吨/年
已投产
3
河南濮阳市
河南煤业化工集团、通辽金煤化工
20万吨/年
已开工奠基
4
河南洛阳孟津县
河南煤业化工集团、通辽金煤化工
20万吨/年
已开工奠基
5
河南商丘永城市
河南煤业化工集团、通辽金煤化工
20万吨/年
已开工奠基
6
河南新乡市
河南煤业化工集团、通辽金煤化工
20万吨/年
已开工奠基
7
河南安阳市
河南煤业化工集团、通辽金煤化工
20万吨/年
已开工奠基
8
上海
华谊集团上海焦化
万吨级中试装置
前期工作
9
河南鹤壁市
鹤壁宝马集团
300吨/年中试装置
前期工作
10
内蒙古鄂尔多斯
惠生集团恒源化工
30万吨/年
前期工作
11
内蒙古鄂尔多斯
内蒙古开滦化工
2×20万吨
前期工作
12
内蒙古鄂尔多斯
华维能源（香港中华煤气/内蒙古三维资源合资）
20万吨/年
前期工作
13
山东枣庄市
埃新斯（枣庄）新气体有限公司
4万吨/年
前期工作
14
山东德州市
华鲁恒升集团
5万吨/年
前期工作
15
陕西渭南市
陕西煤业化工集团
20万吨/年
前期工作
16
内蒙古通辽市
通辽金煤化工有限公司
二期40万吨/年
前期工作
17
内蒙古鄂尔多斯
东海新能源有限公司
3×20万吨
计划中
石油法生产乙二醇集中度高，中石化、中石油是主要供应商，90%以上采用的是环氧乙烷直接水合法（石油法）；产能主要集中在中石化（59.43%）、中石油（19.23%）；
企业
产能（万t/a）
技术来源
2009年产能
中石化：
上海石化
扬子-巴斯夫
扬子石化
茂名石化
燕山石化
天津联合化学
北京东方
60.5
30
44.2
10
8
6.2
4
SD氧气法
BASF工艺
SD氧气法
Shell氧气法
SD氧气法
Shell氧气法
SD氧气法
中石油：
吉林石化
辽化
独山子石化
抚顺
15.9
20
5
6
SD氧气法
UCC氧气法
SD氧气法
Shell氧气法
中海油：
中海壳牌
32
Shell氧气法
通辽金煤
20
自主煤化工
合计
261.8
新增（改扩建）产能
中石化：
天津石化（合资）
镇海炼化
武汉乙烯
中石油：
四川石化
中兵工：
辽宁北方化工
通辽金煤+河南煤业
其他：
36（2010）
65（2010）
30（？
）
38（？
）
20（2010H1）
20
48
Dow工艺
Dow工艺
SD氧气法
Shell氧气法
SD氧气法
自主煤化工
生物法
合计
257
总计
518.8
六，经济性分析
国内石油法制乙二醇的生产成本，以上海石化2005年5.6/23万t/a环氧乙烷/乙二醇装置为例，其生产成本大致如下：
项目
SD氧气法
单耗（t/t）
金额（元/t）
原辅材料
乙烯
0.802
5229
O2
0.933
251
CH4
0.007
10
三剂
88
小计
-
5578
燃料能耗
电（Kwh/m3/t）
433
134
高压蒸汽
0.07
中压蒸汽
1.81
低压蒸汽
232
循环水
320
81
脱盐水
0.44
8
N2
0.01
4
小计
-
459
可变成本
制造费用
187
人工费用
23
财务费用
管理费用
营业费
折旧费
73
工厂成本
6320
中东石油制乙二醇生产成本，根据亚化咨询的估算,中东目前（2009年7月）使用乙烷为原料生产乙二醇的成本仅为250～300美元/吨。
项目
单位：
美元/t
乙烷
乙烷50%/丙烷50%
凝析油
原料
52.9
137.7
218.3
公用工程
31.7
31.7
31.7
副产收益
-43.8
-43.8
-43.8
可变成本合计
40.8
125.6
206.2
直接固定成本
64.6
73.5
61.2
分摊固定成本
23.0
23.0
23.0
固定成本合计
87.6
96.5
84.2
到中国的运费
47.0
47.0
47.0
CRF价格
175.4
569.1
337.4
进口关税（5.5%）
9.6
14.8
18.6
增值税（17%）
31.5
48.3
60.5
折合RMB成本
1479
2269
2844
市场价格
548.0（RMB3743）
毛利率（%）
153%
65%
32%
草酸酯合成乙二醇的经济性，CO偶联羰化技术来源日本宇部兴产，加氢技术来源美国ARCO公司；产能40万t/a，装置总投资17.82亿元，项目经济性如下：
项目
原料
草酸酯路线
规格
单价（元/t）
单耗（t/t）
金额（元/t）
原料成本
CO
98%
1.6元/m3
830.3m3
1328
H2
99%
0.86元/m3
1625m3
1397
O2
99%
0.5元/m3
230.2m3
115.1
甲醇
工业级
2500
0.161
402.5
NH3
工业级
2300
0.073
167.9
催化剂
132
276.6
小计
-
3688
副产收益
碳酸二甲酯
99%
5000
-0.160
-750
乙醇
95%
4000
-0.08
-320
小计
-1.070
-1070
公用工程
低压蒸汽
45
5.2
234
电
0.55
692KWh
380.6
冷却水
0.45
365.3
164.4
脱盐水
8.0
6.5
52
小计
831
可变成本
3449
折旧
211.6
人工费用
7.5
修理费用
133.7
管理费用
21.9
工厂成本
3824
七结论
1，我国煤制乙二醇技术扩宽了现有乙二醇生产的原料来源，目前该技术总体处于商业化生产前期，技术尚未完全成熟，仍需经过进一步商业化运行的检验
2，煤制乙二醇成本在3800元/吨左右。
而国内传统石油法乙二醇成本在6300左右，煤制乙二醇工艺一旦成熟，将具有一定成本优势，但与中东乙烷等为原料的乙二醇相比，成本不占优势，竞争力较大
3，近年，中东地区乙二醇生产基地加速扩大，至2013年中东地区乙二醇产能将达到862万吨，主要出口到亚洲特别是中国。
随着我国煤制乙二醇产能增长，中国乙二醇行业将面临进口乙二醇的激烈竞争。
因此，应慎重进行技术经济分析后，考量市场后，科学地作出决策。
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