乙烯法與合成氣法生產(chǎn)乙二醇的成本比較

化學(xué)工業(yè)第33卷第12期32CHEMICAL INDUSTRY2015年12月轉分乙烯法與合成氣法生產(chǎn)乙二醇的成本比較侯凱鋒(中國海洋石油總公司煉化與銷(xiāo)售部,北京100010)摘要:比較了乙烯法和合成氣法兩種生產(chǎn)乙二醇工藝的反應本質(zhì),從原料、副產(chǎn)品、公用工程、投資等方面全方位計算了兩種工藝的生產(chǎn)成本。乙烯法雖然消耗高價(jià)格的乙烯原料,但與低成本的水反應生成乙二醇,乙烯價(jià)格僅占原料成本的60%;而合成氣法公用工程消耗量大,費用成本占25%左右,是乙烯法的24倍。將兩種工藝計算得到的乙二醇生產(chǎn)成本分別與原油、煤和天然氣的價(jià)格掛鉤,結果表明低油價(jià)下乙烯法生產(chǎn)乙二醇的成本在4600元以下具有較明顯的成本優(yōu)勢;以煤為原料的合成氣法成本在5000元/以下,在高油價(jià)下才有競爭力;而以天然氣為原料的合成氣法競爭力最弱。關(guān)鍵詞:乙二醇;乙烯;合成氣;生產(chǎn)成本;技術(shù)經(jīng)濟比較文章編號:1673-9647(2015)12-0032-05中圖分類(lèi)號:TQ23162文獻標識碼:A乙二醇是生產(chǎn)聚酯的重要原料之一,占我國1.1乙烯法表觀(guān)消費量的90%以上,年需求量增長(cháng)超過(guò)1%乙烯法是世界絕大多數乙二醇生產(chǎn)企業(yè)所采盡管?chē)鴥纫叶籍a(chǎn)能已經(jīng)超過(guò)1200萬(wàn)ta,但供用的主流技術(shù),技術(shù)成熟可靠,產(chǎn)品性質(zhì)穩定。給仍顯不足,進(jìn)口量連續多年呈兩位數增長(cháng),自該方法以乙烯為原料,先經(jīng)過(guò)催化氧化生產(chǎn)環(huán)氧給率維持在30%左右。為降低乙二醇的進(jìn)口依乙烷,再進(jìn)行非催化水合反應生成乙二醇。主要存度,依托我國豐富煤炭資源和完全知識產(chǎn)權建反應方程式為式(1)和式(2),總反應方程式為式設的煤基乙二醇裝置自2009年起陸續投產(chǎn)運行,(3),理論上每生成1mol乙二醇,僅需消耗1mol預計2015年底產(chǎn)能將達到302萬(wàn)Ua,占國內總乙烯和05mo氧氣,并消化1mol的水產(chǎn)能的40%(2,對緩解我國乙二醇供需矛盾意義cat2C2H4+O2-→2C2HO,重大。但隨著(zhù)國際原油價(jià)格自2014下半年的斷崖C2H4O+H2O→→(CH2OH)2,式下跌,石油為原料的乙二醇生產(chǎn)成本有了較大2C2H4+2HO+O2—2(CHOH)2。幅度下降,煤基乙二醇裝置的競爭力下降,經(jīng)濟性乙烯法生產(chǎn)乙二醇工藝主要被SD、Shel和成為制約其發(fā)展的主要因素。因此,做好兩種工DOW三家國外公司所壟斷,工藝流程基本相似藝路線(xiàn)的成本核算和對比分析,對煤基乙二醇以如圖1所示。該工藝存在乙二醇選擇性低(90%)、及其它煤基化工產(chǎn)品的未來(lái)發(fā)展具有指導性意義。用水量大、產(chǎn)物分離困難等主要缺點(diǎn)。1工藝對比12合成氣法工業(yè)上實(shí)現商業(yè)應用的乙二醇生產(chǎn)技術(shù)包括合成氣法生產(chǎn)乙二醇是隨著(zhù)現代煤化工技術(shù)的以石油為原料的乙烯法和以煤/天然氣(或焦爐進(jìn)步而發(fā)展起來(lái)的新工藝,工業(yè)應用相對較少,僅氣)為原料的合成氣法。兩種方法的原料不同,在我國有商業(yè)化裝置,尚處于完善階段。目前工業(yè)工藝過(guò)程不同,生產(chǎn)成本也不同。乙烯法以蒸汽上應用裝置都是采用合成氣的“羰化+加氫”兩步間裂解產(chǎn)生的乙烯為主要原料,生產(chǎn)成本與原油價(jià)接合成工藝,第一步是co與亞硝酸甲酯( CHONO)格直接密切相關(guān);合成氣法以煤/天然氣氣化產(chǎn)生羰基化反應生成草酸甲酯( CH2OOCCOOCH3),第的合成氣(CO和H2)為原料,生產(chǎn)成本與煤或中國煤化工天然氣的價(jià)格緊密相聯(lián)。工藝過(guò)程的不同,則造收稿日期:CNMHG成公用工程消耗量和投資的差異,對生產(chǎn)成本的作者簡(jiǎn)介:侯凱鋒(1972),男,山東省人,博士,高級工程師影響也較大。從事煉油規劃和項目管理工作。第12期侯凱鋒:乙烯法與合成氣法生產(chǎn)乙二醇的成本比較33CO2脫除CO2放空EO精制產(chǎn)品精EOEO氧化反應吸收與解吸再吸收非催化水合反應廢液水處理多效蒸發(fā)產(chǎn)品DEG、TEG多乙二酌MEG精制產(chǎn)品MEG回收圖1乙烯法生產(chǎn)乙二醇的工藝流程示意步是草酸甲酯加氫合成乙二醇產(chǎn)品。主要反應4C0+8H2+O2→2(CH2OH)2+2H0O。(7)方程式見(jiàn)式(4)和式(5)。反應過(guò)程中需要的亞硝合成氣法乙醇生產(chǎn)工藝主要由國內一批科研酸甲脂及中間產(chǎn)物NO和甲醇則通過(guò)脂化反應和工程單位研究,并被工業(yè)化,包括中國科學(xué)院(6)生成或消耗,總反應方程式為式(7)。理論上,福建物質(zhì)結構研究所、華東理工大學(xué)、中石化上每生成1mol乙二醇,需消耗2mol一氧化碳海石油化工研究院、上海戊正工程技術(shù)有限公司4mol氫氣和0.5mol氧氣,并生成1mol水。等,主要工藝過(guò)程如圖2所示。該工藝對CO和CO+2 CH3ONO—→CH0 COOCH3+2NO,(4)H2的純度要求高,加氫反應過(guò)程較為復雜,既要CH3OOCCOOCH3 +4H2-+(CHOH)+2CH;OH, (5)滿(mǎn)足酯的還原,又要避免深度加氫,需要解決產(chǎn)4NO+O2+4CHOH→→4CH3ONO+2H20,(6)品質(zhì)量不穩的問(wèn)題才能更有效替代乙烯法工藝S。CH. ONO羰化反應補充甲醇(草酸二甲脂脂化反應DMO)合成氣CO/H2分離DMO甲醇產(chǎn)品MEG草酸二甲脂加氫乙二醇分離副產(chǎn)品圖2合成氣法生產(chǎn)乙二醇的工藝流程示意2成本分析表1中,乙烯和乙二醇的價(jià)格取自中石化經(jīng)乙二醇的生產(chǎn)成本主要包括原料成本、公用濟技術(shù)研究院《參數與數據2014年》,分別為 Brent工程和化學(xué)藥劑消耗以及投資折舊和維修等費用。原油價(jià)格60美元80美元/hH、90美元/bMl21原料成本及副產(chǎn)品價(jià)值100美元中國煤化工希價(jià)格為6290表1和表2分別列出了乙烯法和合成法生產(chǎn)元/t、706CNMHG、480元/t,氧氣乙二醇的原料成本及副產(chǎn)品的價(jià)值。(折合標準狀態(tài))成本為0.86元/m3。二乙二醇和化學(xué)工業(yè)34CHEMICAL INDUSTRY2015年第33卷三乙二醇的價(jià)格根據市場(chǎng)統計數據,分別為乙二右。盡管乙烯法生產(chǎn)乙二醇的選擇性只有90%,但醇價(jià)格的116和1,32倍。雖然乙烯成本占原料成由于可以分離得到高純度副產(chǎn)二乙二醇(99.7%)本的93%-94%,但由于生產(chǎn)1t乙二醇僅消耗乙烯和三乙二醇(99%),其市場(chǎng)價(jià)格高于乙二醇,因此0.5498t,因此原料成本僅為乙烯價(jià)格的60%左副產(chǎn)品對提升效益或抵減成本具有較強的正作用。表1乙烯法生產(chǎn)1t乙二醇的原料成本及產(chǎn)品價(jià)值原料及產(chǎn)品單耗與單產(chǎn)單位原料成本和單位產(chǎn)品價(jià)值/元消耗或成本乙烯0.5498t3458.243881.594150.994662.30氧氣318.73m3274.11274.11274.11原料合計3732.354425.10493641產(chǎn)出聚合級乙二醇5210.006000006600.007650.00二乙二醇00826t498.77574.40631.84732.36三乙二醇00044t299137.8943.92副產(chǎn)品合計0087t5286808.846697377628注:原料水的消耗因量少價(jià)低,統一計入到公用工程的水耗中。表2中標準狀態(tài)合成氣(CO+H2)的價(jià)格分別取94%,其中氫氣成本占2/3。合成氣法的副產(chǎn)物較081元m3、100元/m3、1.17元/m3、135元/m3,對多,精餾困難,只能以合格品和醇脂混合物外售應甲醇價(jià)格為1156元/、1516元/、1983元、造成副產(chǎn)品的折價(jià)損失(合格品價(jià)格為乙二醇價(jià)2446元/,標準狀態(tài)氧氣和氮氣價(jià)格為086元/m3格的088倍,其他產(chǎn)品為乙二醇價(jià)格的08倍)和042元/m3。合成氣成本同樣占原料成本的91%因此副產(chǎn)品對增效或降本的作用明顯減弱。表2合成氣法生產(chǎn)1t乙二醇的原料成本和產(chǎn)品價(jià)值原料及產(chǎn)品單耗與單產(chǎn)單位原料成本和單位產(chǎn)品價(jià)值/元消耗或成本氧化碳80000m3648.008000010800氫氣161544m31308.511615218084氧氣159.2315923159231592300197t2277390748.19氮氣10.40m34.374.374.37原料合計2142882608913028.73347263產(chǎn)出聚合級乙二醇5210006000.00765000合格乙二醇0.0617t282.88325.78358.35415.36重質(zhì)二元醇00110t458558.08混合醇脂00313t13046150.241652619156副產(chǎn)品合計0.1040t4591952882581.69674.2422公用工程及其它成本強度約為2986元/t,低于合成法的3647元t兩種方法的公用工程消耗量及成本計算見(jiàn)表由投資額引起的折舊、管理、制造等費用分別為3。合成法的公用工程費用(1361.80元/t)約869.10元11“nA,△成氣法高于乙為乙烯法(55751元/t)的244倍,蒸汽、電和冷烯法。中國煤化工卻水費用分列前三位,分別占公用工程費用的CNMHG23乙二訃冰呂工風(fēng)平刀76%、13.9%和84%。乙烯法乙二醇產(chǎn)品的投資為了更好地分析乙烯法和合成氣法乙二醇的第12期侯凱鋒:乙烯法與合成氣法生產(chǎn)乙二醇的成本比較35表3乙烯法和合成氣法的公用工程消耗(及成本費用乙烯法合成氣法公用工程名稱(chēng)價(jià)格單耗成本/(元t)單耗成本/(元·t)高壓蒸汽290元/t1.33t385.702.67t774.30中壓蒸汽50元/t0.32t03280.0低壓蒸汽148t185.00電058元/kWh236.34kWh137.0832680kWh18954冷卻水030元/t29193t87.58114.00脫鹽水49元/t0.59t0.03t028鍋爐給水949元/t1.58t14.99凝液4.18元t-11.20-1.80t低壓氮氣20.42元/m35.05m32.122133m38.96儀表風(fēng)(2)03元/m3工廠(chǎng)風(fēng)(2)0.2元/m3267m30.5353.53m310.71燃料氣3424元ft0.0027t9.24廢水6元/t0.7lt0.29t1.73合計557511361.80注:(1)折合成1t產(chǎn)品的消耗和成本;(2)折合成標準狀態(tài)。生產(chǎn)成本,根據乙烯與原油、合成氣與煤和天然本與原油、煤炭和天然氣的價(jià)格關(guān)系,見(jiàn)圖3。氣的價(jià)格關(guān)系,將以上計算結果分別與原油、煤其中,乙二醇生產(chǎn)成本=原料成本-副產(chǎn)品價(jià)值+公炭和天然氣的價(jià)格掛鉤,可以得到乙二醇生產(chǎn)成用工程成本+投資等其它費用。1600TI1400是-+1005012004.0二210008002.8景600天然氣年540=---2.03001.04000420044004600480050005200540056005800600062006400乙二醇生產(chǎn)成本/(元·t1)圖3乙二醇成本與原油、煤和天然氣價(jià)格的關(guān)系曲線(xiàn)原油價(jià)格為100美元/bl時(shí),乙烯法生產(chǎn)乙本優(yōu)勢。天然氣價(jià)格高于2.8元/m3時(shí),以天然氣二醇的成本約為5500元/t,此成本下對應的煤炭原料生產(chǎn)不且有音角性,即無(wú)法與乙和天然氣價(jià)格分別為850元/t和28元/m3,表明烯法競爭,中國煤化玉料的合成氣法。煤炭和天然氣在此價(jià)格以下,以其為原料的合成原油NM法生產(chǎn)乙二醇氣法生產(chǎn)乙二醇成本低于乙烯法,具有較大的成的成本約為4600元/t,此成本下對應的煤和天然化學(xué)工業(yè)36CHEMICAL INDUSTRY2015年第33卷氣價(jià)格分別為300元t和1.7元/m,表明只有煤3)以煤為原料生產(chǎn)乙二醇短期內有效地解炭和天然氣在此價(jià)格以下,以其為原料的合成氣決了我國乙二醇供給不足的矛盾,但在低油價(jià)新法才具有成本優(yōu)勢,否則石油為原料的乙烯法生常態(tài)下也面臨嚴峻的競爭壓力。作為基于我國資產(chǎn)乙二醇的成本更低。當前原油價(jià)格一直徘徊在源特點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的獨有工藝技術(shù),該工藝有力60美元/bbl以下,乙烯法生產(chǎn)乙二醇的成本優(yōu)勢地推動(dòng)了我國新型煤化工的應用范圍和技術(shù)進(jìn)步盡顯。由于我國的煤基乙二醇裝置大多建設在遠其競爭力的提高,除需要在穩定產(chǎn)品性質(zhì)、提高離市場(chǎng)的西部地區,雖然近期煤炭?jì)r(jià)格也在同步產(chǎn)品收率等方面繼續完善外,更應在降低成本方下降,但增加的長(cháng)距離運輸費用不足以抵消兩者面下功夫,重點(diǎn)是減少公用工程用量、降低汽/電間的成本差,從而導致我國新建設的煤基乙二醇成本,才能更加增強其成本優(yōu)勢。裝置陷人虧損。3結束語(yǔ)參考文獻(1)乙烯法是生產(chǎn)乙二醇最成熟、可靠的工[1]崔小明.我國乙二醇行業(yè)現狀及發(fā)展前景分析[J].石藝技術(shù)。隨著(zhù)原油價(jià)格的降低、乙烯規模的大型化工技術(shù)與經(jīng)濟,2013,29(5):28-33[2]豐存禮.國內乙二醇生產(chǎn)工藝技術(shù)情況與市場(chǎng)分析[J]化,以及裂解原料的優(yōu)化,乙烷、輕烴等輕質(zhì)化化工進(jìn)展,2013,32(5):12001204低價(jià)值原料的比例隨之增加,乙烯生產(chǎn)成本有了[3]黃格省,李振宇,李頂杰,等,石油和煤生產(chǎn)乙二醇技較大幅度下降,帶動(dòng)了乙烯法乙二醇生產(chǎn)成本的術(shù)現狀及產(chǎn)業(yè)前景分析[J].化工進(jìn)展,2011,30(7):降低,乙烯法的競爭優(yōu)勢又重新突顯。(2)以天然氣為原料生產(chǎn)乙二醇,雖然可簡(jiǎn)[4]魏利華,李倩,張辰亮,等.乙二醇合成工藝的研究化合成氣的生產(chǎn)流程,具有投資省、污染物排放分析[J.河北省科學(xué)院學(xué)報,2013,30(3):63-6少等優(yōu)點(diǎn),但較高的天然氣價(jià)格使其不具備成本[5]李學(xué)強,鄭化安,張生軍,等.國內煤制乙二醇現狀及發(fā)展建議[J].潔凈煤技術(shù),2014,20(6):92-96.優(yōu)勢。在“民用優(yōu)先”的國家天然氣政策下,應[6]孟盂晉斌煤制乙二醇與焦爐煤氣制乙二醇的比較口].減少天然氣生產(chǎn)乙二醇項目的建設。山西化工,2014(1):72-74.Cost Analysis of Mono-Ethylene Glycol Produced Using Ethylene orSynthetic Gas as FeedstockHOU Kai-feng(CNOOC Refining& Marketing Department, Beijing 100010, China)Abstract: The reaction characters of mono -ethylene glycol MEG )production, separately using ethylene or synthetic gas asfeedstock,were substantially compared. The operating cost of MEG was then calculated covering the feedstock cost, by-productsvalue, utilities expense and capital investment. Though ethylene price is relatively high, the cost of MEG is not strongly sensitive tothe price of ethylene owing to the reaction with water with low price, only 60% of the cost of materials. In contrast, the expense onutilities using synthetic gas to obtain MEG contributes 25% to the total cost of MEG because of the large consumption. The resultswere then shown in a diagram by relating the calculated cost with the price of Brent oil, coal and natural gas. The conclusion wasdrawn that the operating cost of MEG using ethylene as feedstock was less than 4 600 RMB/t, taking the advantage of low oil priceThe production of MEG based on coal, cost of which was approximately 5 000 RMB/t, was more competitive in the condition ofhigh oil price. Natural gas could hardly compete with crude and coal in producing MEG because of its high price.Keywords: mono-ethylene glycol ethylene; synthetic gas; operating cost; cost compair中國煤化工CNMHG