陶楊，凌宗勇，孫曉紅

（1.合肥工業(yè)大學(xué)，安徽合肥230009；2.中鹽安徽紅四方股份有限公司，安徽合肥231602；3.國(guó)家特種電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心（安徽），安徽蕪湖238300）

乙二醇（EG）是石油化工最重要的基本有機(jī)原料和戰(zhàn)略資源之一，可制備滌綸、薄膜和聚酯等產(chǎn)品，廣泛用于包裝、紡織、涂料、化妝品和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域[1-3]。根據(jù)制備乙二醇所需原料的來源不同，我國(guó)乙二醇生產(chǎn)制備工藝主要分為油制、氣制和煤制三種工藝路線。其中，煤制路線具有原料資源相對(duì)豐富、裝置成本低等優(yōu)點(diǎn)，是目前乙二醇制備研究的重點(diǎn)以及煤化工行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。但是煤制工藝路線存在物料損失較大、廢物利用率和能源回收率較低等問題。如何優(yōu)化煤制乙二醇工藝，降低能源消耗和環(huán)境污染是目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)[4-6]。

本文介紹了煤制乙二醇草酸酯路線“兩步加氫”綠色化工生產(chǎn)新技術(shù)，分析了綠色化工生產(chǎn)新技術(shù)對(duì)煤制乙二醇工藝的優(yōu)化效果，并在中鹽紅四方股份有限公司30萬噸/年煤制乙二醇生產(chǎn)過程中得到了應(yīng)用。

1 煤制乙二醇工藝技術(shù)

中鹽紅四方股份有限公司煤制乙二醇工藝路線如圖1 所示，原料煤經(jīng)破碎磨粉后進(jìn)入加壓氣化單元生產(chǎn)出粗煤氣，粗煤氣經(jīng)變換后進(jìn)入低溫甲醇洗單元，用低溫甲醇將氣體中大部分硫化物及其他酸性氣體脫除，經(jīng)過低溫甲醇凈化后的氣體經(jīng)深冷-psa 將氫氣及一氧化碳進(jìn)行分離和提純，再分別參與草酸二甲酯合成及草酸二甲酯加氫，最終合成乙二醇。

主要裝置：320 噸/h 熱電鍋爐 2 臺(tái)，60 000 Nm3/h 空分裝置1套，四噴嘴氣化爐2臺(tái)，合成氣凈化采用寬溫耐硫變換爐，低溫甲醇洗裝置，碳?xì)浞蛛x冷箱，變壓吸附裝置，甲醇合成裝置1 套，草酸二甲酯反應(yīng)裝置3 套，乙二醇反應(yīng)裝置2套等。

2 煤制乙二醇綠色化工生產(chǎn)新技術(shù)

如何使同一區(qū)域化工企業(yè)之間的能量和物質(zhì)相互轉(zhuǎn)移及利用，形成一個(gè)優(yōu)化組合設(shè)計(jì)的產(chǎn)品網(wǎng)，得到多種具有高附加值的化工產(chǎn)品、工業(yè)氣體，充分利用工藝過程的熱能，達(dá)到能源的最大利用率、規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益的最大化，是保障化工企業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

圖1 煤制乙二醇生產(chǎn)工藝流程

30萬噸/年煤制乙二醇生產(chǎn)裝置可以配套煤制合成氨、保險(xiǎn)粉生產(chǎn)裝置，氧氣、氮?dú)狻⒑铣蓺饧罢羝?、循環(huán)水等公用工程物料實(shí)現(xiàn)互備互用，廢水、廢氣等可以實(shí)現(xiàn)綜合處理，不僅為煤制乙二醇生產(chǎn)裝置降低了投資成本，同時(shí)合理利用現(xiàn)有能源，實(shí)現(xiàn)了由基礎(chǔ)化工向高附加值化工的轉(zhuǎn)變。因此，從產(chǎn)業(yè)布局上使用綠色化工生產(chǎn)新技術(shù)可以最大程度整合現(xiàn)有資源，提高產(chǎn)品附加值，將產(chǎn)業(yè)鏈向下游延伸，實(shí)現(xiàn)煤制乙二醇綠色化工生產(chǎn)。

2.1 廢氣、廢液同爐焚燒技術(shù)

乙二醇生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量含氯、含氮廢氣（液），難以處理，現(xiàn)通過將廢氣（液）焚燒及煙氣凈化技術(shù)，在焚燒爐內(nèi)焚燒后煙氣經(jīng)廢熱鍋爐降溫，與補(bǔ)入的氨氣在SCR 反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)。反應(yīng)后煙氣經(jīng)鍋爐水預(yù)熱器降溫進(jìn)入急冷塔，降溫增濕除塵后，進(jìn)入水洗塔，潔凈的尾氣從水洗塔頂至排氣筒排到空氣中，洗滌液一部分送至污水處理，其余部分被送回急冷塔和水洗塔循環(huán)洗滌。經(jīng)廢熱鍋爐E49001產(chǎn)4.0 MPa蒸汽（252 ℃，152 44 kg/h），并入3.8 MPa蒸汽管網(wǎng)。焚燒后煙氣排放量為30 447 Nm3/h（其氣體組成為：N2：72.4%，O2：10.3%，CO2：7.5%，NOX：0.15%），達(dá)到國(guó)家大氣排放標(biāo)準(zhǔn)，并且每小時(shí)可副產(chǎn)15.2噸蒸汽供系統(tǒng)加熱使用。

2.2 低品位蒸汽管網(wǎng)梯級(jí)利用發(fā)電及制冷技術(shù)

乙二醇生產(chǎn)過程中需要大量的蒸汽為精餾提供熱量（170 噸/h，210℃），但是精餾裝置并不能完全利用高壓蒸汽的能量而產(chǎn)生大量低品位蒸汽冷凝液。通過低品位蒸汽管網(wǎng)梯級(jí)利用發(fā)電及制冷技術(shù)，采用低品位蒸汽冷凝液熱量驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)組，將生產(chǎn)過程中乙二醇溶液儲(chǔ)罐V223A001含量為46.4%的乙二醇水溶液經(jīng)乙二醇溶液輸送泵P223A001A/B/C 提壓后（0.95 MPa，442 m3/h，-11.7℃）進(jìn)入熱虹吸蒸發(fā)器HX103，與制冷劑換熱降溫至-20.2℃，送到乙二醇車間各用冷單位供冷，換熱后的乙二醇溶液回到V223A001 完成循環(huán)。冷卻至105℃的冷凝液進(jìn)入低品位蒸汽發(fā)電裝置同時(shí)配合使用，將蒸汽冷凝液降溫至45℃，產(chǎn)生電能并入電網(wǎng)。再回收工藝?yán)淠?，充分利用了裝置生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢熱能，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保，節(jié)能降耗。目前發(fā)電機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行，每天發(fā)電12 000 kW?h，以電價(jià)0.6 元/ kW?h，設(shè)備運(yùn)行天數(shù)330 天/年計(jì)算，可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益237.6 萬元/年。

2.3 工藝除氧槽乏汽回收技術(shù)

工藝除氧槽在生產(chǎn)過程中可為所有的廢鍋爐提供合格的鍋爐水。通過蒸汽加熱工藝對(duì)脫鹽水進(jìn)行脫氧處理，可滿足下游高品位鍋爐給水使用，防止鍋爐結(jié)垢對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。原工藝中除氧槽頂部采取直接放空設(shè)計(jì)，沒有乏汽回收裝置，正常生產(chǎn)時(shí)除氧產(chǎn)生的乏汽會(huì)直接排放至大氣，產(chǎn)生大量水霧，嚴(yán)重影響周邊環(huán)境。除氧槽頂部的蒸汽冷凝液是一種潔凈度很高的水，除氧槽乏汽冷卻后可作為除氧水供后工段使用。通過工藝除氧槽乏汽回收技術(shù)，將除氧槽頂部的乏汽引入乏汽回收裝置，可以回收這部分乏汽的熱量供除氧槽加熱，減少蒸汽使用量，同時(shí)可回收乏汽中夾帶的水分，形成閉路循環(huán)，提高經(jīng)濟(jì)效益，減小環(huán)境污染。目前乏汽回收系統(tǒng)正常運(yùn)行，每天可回收脫鹽水36 噸，節(jié)約蒸汽12 噸，以脫鹽水價(jià)格為 7 元/噸，蒸汽價(jià)格為 150 元/噸，設(shè)備運(yùn)行天數(shù)330天/年計(jì)算，可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益67.716萬元/年。

2.4 粗甲烷氣生產(chǎn)甲酸鈉技術(shù)

在煤制乙二醇生產(chǎn)過程中碳?xì)浞蛛x裝置會(huì)產(chǎn)生粗甲烷混合氣體，CO 含量47.53%，CH4含量48%，Ar含量4.45%，流量150 Nm3/h。原工藝是直接送往火炬燃燒放空，現(xiàn)通過粗甲烷氣生產(chǎn)甲酸鈉技術(shù)，將粗甲烷混合氣體作為原料氣生產(chǎn)甲酸鈉，實(shí)現(xiàn)資源利用，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。目前粗甲烷氣日產(chǎn)甲酸鈉3 噸，以甲酸鈉售價(jià)1 500 元/噸，裝置運(yùn)行 330 天/年計(jì)，可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益148.5萬元/年。

2.5 乙二醇廢水蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)

乙二醇產(chǎn)品生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，使用兩套蒸發(fā)除鹽裝置分別處理前工段送來的膜濃縮濃水和乙二醇含鹽廢水，經(jīng)過預(yù)處理、高溫蒸發(fā)和結(jié)晶等操作，不僅可提取出大量鹽分，而且產(chǎn)生的冷凝水可回收作為循環(huán)水使用，提高了水的利用效率，節(jié)約了廢水排放成本。

3 結(jié)論

通過引入綠色化工生產(chǎn)新技術(shù)，中鹽紅四方股份有限公司30萬噸/年煤制乙二醇項(xiàng)目可有效降低煤制路線的物耗、能耗、生產(chǎn)投資成本以及對(duì)環(huán)境的影響，為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，同時(shí)為煤化工行業(yè)的發(fā)展提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。