近年来,随着乙二醇市场的不断走高,生产乙二醇的新工艺也得到快速发展。河南煤化集团在河南投资的5家以煤制乙二醇为工艺路线的乙二醇生产装置目前已陆续开车试生产,建成后可产100万t/a乙二醇,不仅可以填补国内缺口,也可实现煤化集团化工板块的转型。我国第1家实现煤制乙二醇工业化的通辽金煤也在不断对工艺装置进行磨合。
尽管如此,投产装置也暴露出一些问题:(1)工艺技术还未完全成熟,通辽金煤自投产以来虽然产量不断提升,但仍未达到装置的满负荷状态;(2)新建的5家乙二醇若全部达产,仅河南乙二醇生产能力便达到100万t/a,虽然国内乙二醇仍有较大缺口,但仍存在较大的销售压力,5家乙二醇装置也将面临激烈竞争;(3)单一产品受市场影响较大。
作为5家乙二醇企业之一的安阳永金化工有限公司结合市场与自身情况,提出了联产草酸的方案。(1)通辽金煤有成功的经验。2010年5月3日,通辽金煤10万t/a草酸装置产出合格产品,草酸生产工艺流程全部打通。(2)有成熟的工艺技术。草酸作为重要化工原料,各大院校、研究院对其研究从未停止,通过各种工艺路线生产草酸的方法都实现了工业化。(3)通过羰化反应产物水解生产草酸较已有工艺有明显优势。国家科委和原化工工业部将CO偶联制备草酸的新型工艺列为“八五”、“九五”重点攻关项目。
CO偶联制备草酸工艺:CO偶联反应是指一氧化碳在催化剂作用下与亚硝酸甲酯偶联羰基化生成草酸二甲酯和一氧化氮,草酸二甲酯通过水解反应生成草酸和甲醇。反应生成的一氧化氮和甲醇在氧的作用下循环生成亚硝酸甲酯,亚硝酸甲酯循环使用。从反应过程的反应式来看,消耗物只有一氧化碳、氧气和水,其他都可以实现自循环,因此该工艺具有较强的竞争优势,且原料来源方便、无污染、工艺自封闭、匹配无污染,所得草酸产品纯度高,不含其他重金属离子,符合国家环保要求。
安阳乙二醇项目依托安化集团配套装置,通过造气、常脱、变换变脱、变压吸附为乙二醇主装置提供合格的一氧化碳和氢气,由空分装置提供合格的氧气。结合实际拟建成15万t/a乙二醇、10万t/a草酸装置,通过初步理论计算,10万t/a草酸年利润可达5亿元,毛利率达到16%以上。
生产工艺路线:常压脱硫、变换、变脱、PSA。以PSA系统为例,当乙二醇主装置全部生产乙二醇时,碳氢比在2.2∶1左右。若联产草酸,乙二醇配套装置可通过取消变换、提高CO含量来提高主装置生产草酸二甲酯的能力,相应的草酸生产量也将提高,而乙二醇因生产草酸造成的损失由于草酸二甲酯产量的提升相应减弱。由于取消变换系统,则消耗的蒸汽也将减少,降低了成本。因取消变换系统造成的氧含量和有机硫含量升高可通过除氧剂以及PSA脱碳、精脱硫工序脱除。通过以上分析,在工艺路线上联产草酸也具有一定优势。
目前,安阳永金化工煤制乙二醇工艺联产草酸装置已试车投产,达到满意的效果。为未来煤制乙二醇拓宽了生产链,有利于提高市场竞争力。