天然气路线合成乙二醇新技术

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1、专题论述天然气路线合成乙二醇新技术张军(中国石化仪征化纤股份有限公司研究院,江苏仪征211900)摘要:综合分析了采用天然气为原料合成乙二醇(EG)的工艺新技术,其中甲醇乙烯法工艺技术成熟,具备建设大规模工业装置的技术条件,合成气草酸酯法及甲醛羰基化法尚有待进一步提高技术经济性,其它路线仍存在重大技术难点。关键词:乙二醇;天然气;工艺技术中图分类号:TQ214文献标识码:A文章编号:10062334X(2004)0220022204近些年来,随着石油资源的减少和石油价格的攀升,世界油气储量比已从70年代的2.55∶1降至目前

2、的1∶1,而天然气(包括油田气)的产量为油产量的1/2。因此,未来一段时间,天然气将成为世界能源的重要支柱之一。世界化学工业正进行着原料结构的调整,利用天然气资源合成化工产品已成为各国研发的重点。随着我国西气东输的顺利建成,中东部发达地区将有望能利用到西部的天然气资源。自上个世纪90年代以来,乙二醇工业进入了低合成气合成法:合成气合成法又分为直接合成法和间接合成法。直接合成法尚有待进一步提高催化剂的活性和选择性,缓和反应条件,特别是压力。目前间接合成法已取得了一些进展,其中进展比较大是草酸酯法合成EG。经甲醇甲醛的间接合成工

3、艺路线,第一步甲醇、甲醛的合成工艺技术成熟,建有百万吨级的生产装置。虽然从甲醇、甲醛出发,合成EG的工艺路线有很多,但目前离工业化实施还有一段距离。迷的状态10～11,迫切需要开发新EG生产工艺技术,提高EG产品的经济竞争力。与传统EG合成工艺路线相比,天然气法合成EG工艺,具有原料价格低廉、工艺流程短、技术经济性高等多项优点,是非常具有发展前景的工艺技术。天然气法合成乙二醇工艺路线简介现有的天然气法合成EG工艺路线,需先将天然气转化成合成气、甲醇甲醛、乙烯等初级化工原料,再合成乙二醇。其工艺路线可细分为2条:乙烯合成法和合

4、成气合成法。图1是天然气法合成乙二醇工艺路线简图。乙烯合成法:以天然气为原料合成乙烯,降低乙烯的生产成本,再沿用传统的环氧乙烷水合工艺路线生产EG,或采用乙烯直接合成EG。天然气合成乙烯的路线有2种,其中采用天然气经合成气合成甲醇、甲醇转化成乙烯的工艺路线,工艺技术成熟,具备了大规模建设工业装置的技术条件。此外,采用天然气氧化偶联法合成乙烯也是一个非常具有前景的合成工艺路线。1图1天然气法合成乙二醇工艺路线图乙烯合成法乙烯合成法即采用天然气为原料合成乙烯,替代原有的石脑油裂解路线,再采用传统的环氧乙烷工艺路线合成EG。天然气

5、法合成乙烯工艺路线有2收稿日期:2004-03-25作者简介:张军(1967-),男,高级工程师,主要从事化学工程技术研究,已发表论文数篇。第2期张军1天然气路线合成乙二醇新技术233种,即一步法、二步法和三步法。2.1一步法合成乙烯该工艺非常具有吸引力,直接采用天然气中的甲烷为原料合成乙烯。中国昊华化工(集团)总公司,研制了C2烃正压低温微波等离子体反应装置,裂解天然气联产乙炔新技术。目前正在研制年处理天然气0.1hm3、50t/aC2烃的百千瓦级正压低温微波等离子体反应装置。该项目已列入国家“十五”科技攻关计划。甲烷通过

6、催化偶联技术合成乙烯,也是倍受国内外关注的工艺路线。美国阿尔科(Arco)公司开发的催化偶联工艺12,甲烷转化率25%,烃类选择性75%,其中乙烯选择性50%,催化剂寿命大于0.5a,模拟分析0.35Mt/a乙烯装置的投资需1.6亿美元,预计乙烯成本可低于现行石脑油制乙烯的成本。我国兰州物化所研制的催化剂甲烷转化率达到25%～35%,对C2+的选择性为70%～80%5。2.2两步法合成乙烯两步法的工艺路线主要有合成气路线、温和氧化路线和一氯甲烷路线2,5。其中一氯甲烷路线工艺比较麻烦,离工业化尚远。合成气路线即天然气经过合成

7、气直接合成乙烯,第一步合成气合成技术已成熟,第二步技术正处在研究之中,催化剂的活性和选择性还未达到工业生产可以接受的程度。温和氧化路线即天然气温和氧化生成甲醇,再用甲醇制成乙烯。第一步技术正处在研究之中,控制氧化反应进程的困难较大,主反应的收率较低,氧化副产物多,其后的分离过程对材质的要求高。2.3三步法合成乙烯三步法合成乙烯有3条工艺路线5,8,9:1)是天然气经过合成气、甲醇而生成乙烯;2)是天然气经过合成气、二甲醚而生成乙烯;3)是天然气经合成气、乙醇而生成乙烯。目前后两种工艺路线尚存在不少技术问题,离工业化尚有一段距

8、离。天然气经过合成气、甲醇而生成乙烯,国外称为GTO工艺,是目前比较成熟的生产工艺2～4。前两步是成熟的工艺技术,国内外都有大型的成熟生产装置。第3步甲醇制乙烯是整个工艺的关键,国外称为MTO法,国内外有多家公司进行了研究,如美国Mobil公司、德国BASF公司、美国的UOP公司以及我国中