中科院福建物质结构研究所姚元根：推进煤炭资源清洁高效利用 煤制乙二醇技术的发展方向

推进煤炭资源清洁高效利用，煤化工产业中一个重要方向就是煤制乙二醇。煤制乙二醇的特点，第一个特点在国际上率先实现了工业化。第二，煤制乙二醇切合我国资源特点。第三，需求量大，5年内可新增40套生产装置，填补800万吨需求缺口。

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中科院福建物质结构研究所应化研究中心主任、研究员、博士生导师姚元根作题为《煤制乙二醇技术的发展方向》方面的演讲。

以下为发言实录：

中科院福建物质结构研究所应化研究中心主任、研究员、博士生导师姚元根：我想中央把能源革命综合改革试点放在山西，之所以放在山西，是因为山西是我们国家的能源大省，之所以是能源大省，我们很清楚就是因为煤炭，不是因为其他的原因，所以我们就是要做好煤炭这个文章。那么煤炭的清洁、高效和绿色的利用，就是我们现在煤化工，就是我们做好煤炭这篇文章重要的一个章节。所以我今天的发言主要是围绕着新型煤化工技术，也就是煤制乙二醇技术，在这个方面跟大家进行分享。

下面我们这样从几个方面来进行我的发言：

乙二醇是非常重要的战略性的大宗化工基本原材料，市场容量仅次于乙烯和丙稀，我国消费量占全世界50%以上，2018年已经突破1300万吨，我们国家有非常巨大的技术，我国产能很有限，长期以来进口依存度是67%。乙二醇目前的价格也是要引起大家的注意，目前价格只有4500元/吨，乙二醇人都很明白，为什么8000块钱降到4500？

乙二醇的主要生产路线。第一条路线走的是原油、石脑油、乙烯，第二条路线是伴生气、乙烷、乙烯、环氧乙烯、乙二醇；第三条路线是煤（天然气、合成气、甲醇、烯烃。

所有路线里，目前只有石油路线和煤制乙二醇路线是工业生产的一个路线。那么这一条路线怎么得来？第一是煤变化、分离，区别于合成油、区别于甲醇，这几条路线都是经过甲醇的，而煤制是不经过甲醇的。

这是2015年的时候有东方证券对石油路线和煤质乙二醇的成本对比。在生产成本方面，煤制乙二醇比石油路线具有明显的优势。

除了石油路线相比，煤制乙二醇可以跟同类的煤化工路线相比，第一个合成天然气、甲醇、乙二醇、烯烃，经济效益好，每吨产品排放的二氧化碳也是最少的。这个技术我们国家长期重视煤制乙二醇技术开发，我们是利用我们国家相对丰富煤炭资源，生产我们国家供不应求的乙二醇。一直以来，这几年国务院和发改委、工信部出了一系列的文件，鼓励、发展煤制乙二醇的技术，这一系列煤化工，我们国家提出来要采用先进的技术、加工手段，生产替代石化产品和清洁燃料，推动现代化煤化工协调发展，煤制乙二醇技术契合我们国家发展的特点。

我总结煤制乙二醇的特点，第一个特点在国际上率先实现了工业化。第二，煤制乙二醇切合我国资源特点。第三，需求量大，5年内可新增40套生产装置，填补800万吨需求缺口。

第二方面，我们技术和产业的发展历程。这个技术是在1965年的时候，由美国的专利，乙二醇和一氧化碳可以合成，是革命性的，变成碳增加的反应，这个反应在高的压力下面反应的，后来日本人发明了氮氧化物的液体，叫MeONO，Org进化，使得我们一氧化碳和乙醇能够在常压情况下发生反应，把这个技术大大了提升了一步，这方面是日本人提出来的。目前煤制乙二醇，是一个两步法的煤制乙二醇技术路线，第一步是由一氧化碳、甲醇、氧气。第二部分氢气发生反应，也是目前主要的供应路线。

这个技术原理是在上个世纪90年代提出来的路线，有草酸酯合成催化剂、甲醇催化剂等这些催化剂。

我们所在80年代，我们小试、模试，2005年与企业合作，2008年实现了万吨级工业试验，中试完成以后，我们在通辽建了20万吨级，2010-至今，我们在河南已建成了五套装置。

这是统计到2016年年底时候的一个情况，我们装置已经建成了120万吨。我们的技术引发了全世界煤制乙二醇研发和产业化热情，市场上有多种煤制乙二醇技术，但是我们是第一家实现了产业化，这个是我们工业化以后煤制乙二醇技术正式开发起来。

在已有工业化项目，我们所赚的产能占比也是最高的，直到2017年，我们重要的装置，六套装置全面实现了满负荷，全部得到了乙二醇产品。

但是，技术只有不断进步才能保持我们已有的领先地位，我们也看到已经多元化第一代技术还存在着很多问题，在技术方面都有需要值得改进的地方。2008年之后，我们解决了一系列的关键科学和技术问题，继续引领技术的发展方向，实现了完全知识产权的煤制乙二醇技术。

那么，我们对新的催化剂，尤其是三种核心催化剂都进行了模式考察，最短1000个小时，最长将近5000个小时，进行了寿命考察。

随后我们在2013年，我们有上海具有竞争性和商业性推广价值，建议进一步加快技术的中试和工业化。随后我们有飞科组织论证，2015年在洛阳院有了项目设计，在2016年10月成立贵州鑫醇能源科技发展有限公司，技术入股，投资人以现金入股，我们技术占40%，投资人占60%，组建了这家公司。随后在2017年，我们中试项目开始施工，这个9月份，2017年9月份实现了中交，2018年9月份完成了技术标定。

新一代技术有几个方面的优越性：第一项是三种催化剂。这三种催化剂分别是脱氢净化催化剂、合成催化剂、加氢催化剂，使得我们每吨300块钱到小于100块钱。第二个是我们“精馏+吸附”的技术，在新一代技术中，我们用单独的精馏，就能够得到技术。第三个方面我们现在用新一代技术乙二醇生产成本每吨可以降低到4900元/吨，国际打压了价格，但我们技术利润仍然有空间。

与国内外同类技术相比，新一代技术优点如下：

第一个方面是催化剂、三种催化剂高效稳定、贵金属含量更低，性能更好，制备成本下降60%。

第二个方面是工艺，独特的氧化酯化技术、稀硝酸还原技术，实现氮氧化物等物料的高效利用。

第三个方面是分离技术，采用分离的技术有效提高了乙二醇分离效率。

第四个方面是经济性，在技术优势方面工艺流程更加合理，反应物料得到充分利用，我们实现了比较大幅度的节能降耗，并加强了安全和环保方面的技术优化；在资源优势方面，项目所在地贵州省兴仁县具有丰富的煤炭和水资源，煤炭热值高（平均5500大卡），全国最低的电价大约0.35元/度。

综合这几个方面，结合贵州当地的煤炭资源，贵州煤炭资源肯定没有山西多，我们综合这几个优势，我们新一代技术在市场上面有更好的竞争性。煤制乙二醇技术目前面临的问题和挑战。

2009年后，工业化技术逐步成熟，对照工业乙二醇2018版标准，煤制乙二醇已经大量地应用PET聚酯行业，涌现了一批煤制乙二醇的配套技术。

我们同时看到煤制乙二醇存在很多问题：

第一方面是紫外透过率。经过十年时间比较解决了这个问题，好的技术可以直接经过精馏得到紫外透过率产品，肯定是单独精馏注册的产品，具有更好的竞争优势。

第二个方面是乙二醇价格。在2017年，乙二醇销售价格还在8500块钱/吨，国际上有一些事例影响，肯定是有关系的，对这个技术提出更高要求，在乙二醇销售价格在8000元左右的时候所有的煤制乙二醇都能够，但是现有情况下面，我们可以看到如果乙二醇销售价格在4500元，什么技术可以上？什么技术不能上？这是我们必须要考虑的问题。

第三个方面，我们目前产能扩张非常快，据石化联合会统计，到现在为止，我们已经立项的超过了1500万吨，这个数字非常巨大，煤化工技术通过至少1万吨是1个亿，我们国家在这几年要投入1500亿，做装置这么多，但是我们可以看到2018年我们的乙二醇，尤其是煤制乙二醇开工率只有51%，这里面大家可以分析，开工率为什么这么低？这里面什么原因，大家应该是比较清楚的。

第四个方面，煤制乙二醇技术在下游聚酯产业的应用，煤制乙二醇生产企业也是非常负责任，针对这些问题，我们逐项攻关解决了，目前技术厂家已经接受我们的煤制乙二醇技术，但是上、下游企业对我们新标准认知度还是不一样的。为此，今年年初和上个星期，我们工信部组织了一次专门的研讨会，专门对煤制乙二醇技术和煤质乙二醇产品应用展开了研讨，在不久将来，上下游企业将互相配合，一定能够共同解决好这个问题，因为用好煤制乙二醇技术是我们国家的利益所在，这个我们可以利用煤炭可以替代石油，我们不用进那么多石油过来。

最后，我围绕这些问题，我想让大家共同讨论一下我们煤制乙二醇技术和产业发展方向。

首先，是技术层面。在技术层面，作为我们的技术研发方，首先要对技术精益求精，要对催化剂进行不断地优化，对问题比较大的加氢催化剂进行优化，涉及到我们产品产量、产率，还有我们产品程度，加氢催化剂还要进一步加强研究。

第二个方面是我们工艺技术，好多装置开后发生人员死亡的现象，说明我们的分离技术，我们产品供应技术还不够。

第三个产品是分离技术，我们精馏技术及其配套，能效是不是最好？能效是不是最低？这些方面值得我们进一步去探讨。

第四个方面是我们的单元技术。（氧化酯化塔、尾气中N氧化物的回收塔、DMO吸收塔、径向反应器）。

第二个方面是市场层面，尤其要考虑到乙二醇销售价格很低的时候，我们必须要考虑到原料成本，当地煤价是多少，水资源使用成本是多少，运输到生产厂家的运输距离有多远，这些都是重要考虑的因素。

第三个方面，针对厂家的问题，从抵制，到后面逐步地有条件的接受，到后面的降价接受，到现在的参价，上下游联合起来进一步开展试验，确保煤制乙二醇技术在聚酯行业里应用起来，建立应用试验和产品检测国家级或者行业的名片，对乙二醇的杂质逐个进行分析，找出产品到底哪一个杂质在影响我们的质量。

我们在上下游制定适合我们煤制乙二醇的新的国家标准，或者制定完善2018年的国家标准。

举例：煤制乙二醇的技术。一个是精馏，去年9月份我们产品达到了9999的标准，我们可以联合起来进行、开展针对性工作，这是精馏的产品。在乙二醇前后大概有几百种化合物，跟精馏技术比要比石油乙二醇技术来的复杂。

第二个方面，关于能耗问题。我们分析了一下，能耗有两个，一个是动力、一个是蒸汽。最大的蓝色部分是甲醇分离的能耗，因为生产乙二醇时候，甲醇一直在体系里面不消耗，甲醇一直在体系里面转，所以每生产一吨的乙二醇，我有几吨的甲醇在这个体系里面转，肯定是两吨比三吨好，所以我们必须要大大降低在体系里面的甲醇的含量，甲醇循环量大，我们还有精馏，这样能耗大。

第二个方面动力，压缩机，合成压缩机消耗了40%动力，我们的制冷机消耗了46%的动力，还有其他。这样使得我们重新考虑了尾气的吸收利用是不是效益最高了。因为把氮氧化物完全吸收了，你吸收越高温度越低，但是又要有一个国家环保的规定，要达到排放，所以这个方面是我们必须要考虑的一个因素，这是蒸汽和动力消耗方面。

下面是反应器。有多的地方操作简单、容易控制，反应器采用几台并联的方式，我们今后一定采用更好的反应器，把我们反应器的效率进一步提高。

在设备投资方面，从蓝色部分开始，36%的就是我们的反应器，24%是在压缩机的，紫色16%是我们在制冷机的，这个是其他的制备，反应器是我们大头，四台改成一台，我们投资量大幅度降低。

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