第20卷第3期聚酯工業(yè)Vol 20 No. 3200705Polyester IndustryMay 2007利用可再生生物能源生產(chǎn)化纖原料乙二醇金離塵(中國化纖協(xié)會,北京100742)摘要:介紹了利用再生生物資源生產(chǎn)EC的總體工藝流程和提出該建議的主要依據(jù)。對用石油路線和乙醇路線生產(chǎn)EG的總生產(chǎn)成本進(jìn)行了比較。簡述了由酒精制乙烯和由乙烯制EG的原材料和工藝。對EG的市場需求進(jìn)行了分析。指出利用可再生生物能源生產(chǎn)化纖原料EG既能解決聚酯原料EG短缺,又能發(fā)展綠色化工產(chǎn)品關(guān)鍵詞FTA;EG;可再生生物能源中圖分類號:TQ245,12;TQ223.162文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:10088261(2007)0300014030前言1從可再生生物資源生產(chǎn)EG為貫徹落實《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年以含有糖、多糖類生物資源為原料,利用生物酶規(guī)劃綱要》精神,積極推動紡織工業(yè)科技進(jìn)步和自主催化方法發(fā)酵生產(chǎn)乙醇,再通過化學(xué)合成方法制得創(chuàng)新轉(zhuǎn)變增長方式,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整,實現(xiàn)EG。其總體工藝過程簡寫如下紡織工業(yè)的全面協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展,國家發(fā)改委和有可再生的生物資源(玉米、甘蔗等)→乙醇→乙關(guān)部門、協(xié)會編制了《紡織工業(yè)“十一五”發(fā)展綱要》。烯→環(huán)氧乙烷→EG提出了“十一五”發(fā)展的重點任務(wù),其中有關(guān)內(nèi)容如目前我國已有將近100家乙醇生產(chǎn)廠,由于乙下醇處于供過于求的狀態(tài),開工率僅有50%-60%。(1)加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級。為此,建議暫不上由農(nóng)作物生產(chǎn)乙醇的工廠,而采用“十一五”期間,紡織工業(yè)將加快技術(shù)結(jié)構(gòu)原料就近采購,可與乙醇廠簽長期供應(yīng)合同,保證原料乙結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及區(qū)域結(jié)構(gòu)調(diào)醇的穩(wěn)定供應(yīng)。整步伐轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式推進(jìn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,全面提高產(chǎn)業(yè)科技含量、資源利用效率、環(huán)境品質(zhì)和勞建議的主要依據(jù)動生產(chǎn)率。2.1我國原油進(jìn)口依存度逐漸增加(2)多渠道解決紡織原料供需矛盾,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)可20世紀(jì)90年代以來,中國國民經(jīng)濟(jì)年均增長持續(xù)發(fā)展。979%,原油消費年均增加5.77%,而同期國內(nèi)原①加快發(fā)展市場急需的化纖原料油供給增長速度僅為1.67%。國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)加快規(guī)劃內(nèi)合纖原料建設(shè)項目的核準(zhǔn)進(jìn)度鼓勵超過了石油資源發(fā)展的速度。具有合纖原料生產(chǎn)能力的民營資本進(jìn)入,逐步提高我從1996年起我國成為原油的凈進(jìn)口國,對外依國精對苯二甲酸(PTA)對二甲苯(PX)和EG等重要存度逐年增加。化纖原料的自給率,逐步降低對外依存度。據(jù)商務(wù)部市場運行司的監(jiān)測,2006年上半年,②加大紡織纖維資源的開發(fā)力度我國的原油產(chǎn)量達(dá)9166萬t,同比增長2.1%;石油按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的思路組織實施利凈進(jìn)口8236萬t,同比增長21.3%,其中原油凈進(jìn)用可再生資源生產(chǎn)化纖原料工作加快具有規(guī)模效益口7033萬t,同步增長17.6%,成品油凈進(jìn)口1203的重大項目建設(shè),如利用生物資源生產(chǎn)EG、1,3丙二萬t,同步增長48.3%。上半年石油對外依存度達(dá)醇、1,4-丁二醇等拓展可再生纖維資源。47.3%,比2005年提高了4.4%。在《紡織工業(yè)第十一個五年規(guī)劃綱要》中多次提同同日好*以7%左右的速度出利用生物資源生產(chǎn)EG,既能解決聚酯原料EG的發(fā)展,中國煤化的速度增加,同期短缺,又利用可再生的生物資源發(fā)展綠色化工產(chǎn)品。國內(nèi)CNMHG%左右低于石油收稿日期:2006-1108。作者簡介:金離塵(1939-),男浙江寧波人,高級工程師,原紡織總會國際合作部副主任。聚酯工業(yè)第20卷需求增長速度,國內(nèi)石油供需缺口逐年加大表12種生產(chǎn)路線成本比較國際能源署(EA)在對我國的能源狀況進(jìn)行深Tae1 Cost comparison of two kinds of production route入研究后預(yù)測,我國2000~2030年石油需求的年均乙烯增長率為3%,原油進(jìn)口依存度將達(dá)到82%。乙烯價格/82.2石油化工裝置產(chǎn)能不斷增加烯消耗/8公用工程及所有其它成本/多(1)石油化工產(chǎn)業(yè)為了滿足快速增長的市場需副產(chǎn)品和碳排放交易/多利息和折舊/8981求,加快了發(fā)展速度,產(chǎn)品產(chǎn)量迅速增長。EG的成本/(多t-1)(2)原油一次加工能力,乙烯、合成樹脂、合成EG的銷售價格s已8001200纖維、合成橡膠的生產(chǎn)能力都已位居世界前列。副產(chǎn)品DEG/TEG的價格和EG一樣8008/,實際上國內(nèi)EC價格已達(dá)10008/t)(3)化工用油(尤其石腦油)短缺的矛盾逐步顯現(xiàn)。預(yù)計未來國內(nèi)化工用油年缺口量將達(dá)800萬t石化路線與乙醇路線生產(chǎn)EG的成本差為以上。1658/t,不難從表1比較得出結(jié)論,采用綠色化工2005年我國原油產(chǎn)量已達(dá)到1.82億t,但仍進(jìn)生產(chǎn)路線生產(chǎn)EG不僅符合我國的十一五”加快實口原油1.26億t另外還進(jìn)口成品油3143萬t,石施石油替代戰(zhàn)略,同時還能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。油對外依存度已上升到44%。3工藝簡述預(yù)計到“十一五”末,我國石油消費量將增加到3.1乙醇制乙烯33~3.5億t。為此政府十分關(guān)心生物燃料產(chǎn)業(yè)的3.1.1原材料發(fā)展。國家發(fā)改委提出,生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展按3個原材料:乙醇;階段統(tǒng)籌安排:“十一五”實現(xiàn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,“十二消耗值:1.66kg乙醇可生產(chǎn)1.00kg五”實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?2015年后大發(fā)展到2020年3,1.2工藝簡介建立起具有國際競爭能力的生物燃料產(chǎn)業(yè),并使生首先蒸發(fā)乙醇、使之過熱,并與過熱的蒸汽混物燃料消費量占到全部交通燃料的15%左右發(fā)改和。然后,把過熱的混合物送入到一個絕熱的反應(yīng)委提出“2010年生物燃料年替代石油200萬t,2020器中,進(jìn)行催化脫水反應(yīng),生成乙烯,反應(yīng)方程式為年要達(dá)到1000萬t”。C2HOH→C2H4+H2O2.32種工藝對比(石油路線與乙醇路線)此吸熱反應(yīng)在反應(yīng)溫度條件下,1kg乙烯產(chǎn)品從原油加工生產(chǎn)乙烯與利用生物資源的工藝路需要大約1673k熱量。高溫和低壓有利于反應(yīng)的線對比如圖1所示進(jìn)行,選擇設(shè)計的操作條件以達(dá)到最高的實際轉(zhuǎn)化率和選擇性,因而,會減少乙醇的消耗。陸上/海上油氣開發(fā)甘蔗/玉米反應(yīng)器系統(tǒng)是整個工廠的核心,并優(yōu)化以達(dá)到函地加工][區(qū)乙門]一零發(fā)加高的選擇性幾乎達(dá)到乙醇完全轉(zhuǎn)化,在出口處沒有石腦油加反應(yīng)器的排廢在進(jìn)入一個兩級的驟冷區(qū)域前先earl通過一系列的換熱器,以使頂部帶來的雜質(zhì)的量最小化。用驟冷分離器來分離污染物。從驟冷塔出來環(huán)氧乙烷工廠乙二醇的乙烯依次通過堿洗和水洗以除去副產(chǎn)物、未轉(zhuǎn)化用于銷售的乙醇和其他雜質(zhì),例如乙醛。反應(yīng)過程見圖2。乙氧基化物和其他增值產(chǎn)品3.1.3乙醇制備乙烯工藝路線的技術(shù)優(yōu)勢(1)非常適合中小規(guī)模的乙烯工廠,產(chǎn)能可達(dá)圖12種工藝路線流程對30V中國煤化工成石油氣體裂解的Fig 1 Comparison of two kinds of technological process g8CNMHG高粱或甘蔗生產(chǎn)不同EG生產(chǎn)路線生產(chǎn)25萬aEG的總生產(chǎn)國,可以用農(nóng)作物為原材料廉價地生產(chǎn)乙醇以及乙成本比較(需要乙烯16.25萬t/a),見表1。醇的下游產(chǎn)品。第3期金離塵:利用可再生生物能源生產(chǎn)化纖原料乙二醇CO2汽提塔乙烯反應(yīng)器蒸汽環(huán)氧乙烷EO汽提塔BwF,反應(yīng)器EO水合反應(yīng)器過熱蒸汽乙烯純化后的乙烯圖2乙醇制造乙烯工藝流程Fig 2 Flow chart of producing ethylene with alcohol輕組分塔(3)公用工程消耗和可變成本低。EG塔(4)設(shè)備不需要特殊的合金材料,因為脫水反應(yīng)是在較低的溫度360~460℃下進(jìn)行的,比石腦油或氣體熱裂解反應(yīng)的溫度900~950℃低多了。圖3乙烯制備EG方塊郾(5)投資成本較低:如用2000萬美元投資建設(shè)Fig 3 Block diagram of producing EG with ethylene10萬t/a乙烯工廠。4以乙醇為原料年產(chǎn)25萬tEG工廠的經(jīng)(6)項目的工期較短:從設(shè)計到開車需要大約16-24月的時間,有較高的投資回報率,能較快地濟(jì)效益收回投資。其總投資約9.2億元,其中需花費外匯部分近3.2乙烯制乙二醇占1/3,約為3.2億元。3.2.1原材料由于目前原料乙醇和中間體乙烯以及最終成品(1)制備EG的主要原材料以及它們的消耗如乙二醇差價達(dá)一倍以上,初步核算投資回報率大于80%,經(jīng)濟(jì)效益十分良好。原材料:乙烯(從乙醇或石油);氧氣(從空氣液生產(chǎn)EG最有效的方法是將生產(chǎn)乙烯和環(huán)氧乙化或購買);烷的裝置包括進(jìn)來,才能保證產(chǎn)品收益最佳。只有消耗:每kgEC需要05-0.6k乙烯和0.5將乙烯環(huán)氧乙烷EG形成一個生產(chǎn)鏈,才能確保良06kg氧氣。好的經(jīng)濟(jì)效益。品質(zhì)和數(shù)量有可靠保證,才能降低3.2.2工藝簡介加工鏈的制造成本,確保最終產(chǎn)品EG的可靠供應(yīng)。高純度的氧氣與乙烯混和混和氣被喂入到多5乙二醇的市場需求管反應(yīng)器,在反應(yīng)器的管程裝有催化劑。在殼程用沸水作為此反應(yīng)的熱去除劑。反應(yīng)氣體被進(jìn)一步的聚酯工業(yè)快速發(fā)展,而聚酯原料PTA及EG由通過換熱器進(jìn)行冷卻,用水在EO淋洗器中淋洗以于受到其生產(chǎn)裝置的投資、技術(shù)及資源等因素的制回收環(huán)氧乙烷。用氮氣或甲烷作稀釋氣體約,使PA及EG生產(chǎn)能力增長相對滯后,每年進(jìn)口循環(huán)氣體的部分蒸氣首先被送到CO2吸收器,FA及EC數(shù)量逐步遞增形成我國聚酯工業(yè)的發(fā)通過化學(xué)吸收的方法除去在EO反應(yīng)器中產(chǎn)生的展瓶頸。CO2,吸收劑是循環(huán)的有活性的熱碳酸鉀溶液。含中國化纖原料大量依賴進(jìn)口。1996年P(guān)TA,EGCO2少的氣體返回到反應(yīng)循環(huán)氣體系統(tǒng)。富含CO2的進(jìn)口依存度只有23.7%,30.57%,隨后快速提的碳酸鹽溶液在CO2淋洗塔中用汽提蒸氣進(jìn)行再高,到2000年雙雙超過50%。近年幾種主要合纖生,釋放的CO2通過塔的頂部被放空到大氣中,或原料缺口繼續(xù)擴(kuò)大進(jìn)口依存度一直居高不下。到者根據(jù)需要進(jìn)行回收。2005鈺PA高達(dá)532%FGCP更是提高到78%產(chǎn)生的環(huán)氧乙烷然后通過EC反應(yīng)器。在凈化和70中國煤化工和移走雜質(zhì)后得到高純度的乙烯制備EG。如果需CNMH78%,進(jìn)口數(shù)量要純環(huán)氧乙烷作為產(chǎn)品,可以通過上述的工藝得到達(dá)400萬t用匯達(dá)35.27億美元。。2002-2005年環(huán)氧乙烷水溶液進(jìn)一步蒸餾以除去乙醛雜質(zhì)和水國內(nèi)EG的生產(chǎn)進(jìn)出口和消費情況見表2及EG。乙烯制備EG工藝過程見圖3。(下轉(zhuǎn)第14頁)聚酯工業(yè)第20卷用以來,系統(tǒng)運行穩(wěn)定且易于控制,能夠消化PTA工全部投資收回,是一個經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益兼顧的藝所產(chǎn)生的乙酸甲酯。除能夠降低原料乙酸單耗外,具有廣闊發(fā)展前景的高新技術(shù)項目。同時改善廢氣中的VOC濃度,對環(huán)保也是有利的。通過廠校結(jié)合較好地應(yīng)用和發(fā)展了乙酸甲酯參考文獻(xiàn):水解的專利技術(shù),有力地實踐了國家關(guān)于循環(huán)經(jīng)濟(jì)1]孫靜珉聚酯工藝(M]·北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1985和清潔生產(chǎn)的政策方針。同時,為相關(guān)行業(yè)工廠(2張軍對苯二甲酸副產(chǎn)物酯酸甲酯的形成分析及綜合利用(PTA)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,PTA的平均乙酸單[刀].合成技術(shù)及應(yīng)用,2001,16(3):26-28耗下降了27kg;同時環(huán)保效益也十分明顯,排放尾[3]劉光啟化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊,有機(jī)卷[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002氣中的乙酸甲酯量平均降低約72%;2a內(nèi)可以將The application of AcOCH, hydrolysis new technology to PTa plantZHANG Chun-yangXianglu Petrochemicals( Xiamen) Co. Ltd, Xiamen 361026, China)Abstract The generated mechanism of the by product methyl acetate in Pta production and the disadvantageouseffects of methyl acetate on technology and environment were recounted. By using the patent hydrolysis technique ofFuzhou University, methyl acetate as the by product of Pta plant can be hydrolyzed into acetic acid and methanolAcOH can be reused as solvent, MeOh can be sold as product. So by using the AcOCH, hydrolysis unit not onlythe unit consumption of raw material AcOH can be cut down, but also the content of AcOCH, in off-gas can be re-duced, the reduced scope can reach 72%Key words: PTA; AcOCH3; hydrolysis(上接第3頁)表22002-2005年國內(nèi)EG的生產(chǎn)進(jìn)出口囗和消費情況預(yù)測2010年我國乙烯產(chǎn)能可達(dá)1400萬t,但屆時Tabe2 The production,mpor, export and consumption需求量為2500~2600萬t,自給率僅50%左右conditions of EG from 2002 to 20056結(jié)論產(chǎn)能/萬t151.60產(chǎn)量/萬t91.3796.9099.82(1)建議項目完全符合國家“十一五”的要求,進(jìn)口量/萬t214.57251,61339出口量/萬t2.30利用可再生的生物資源生產(chǎn)乙醇及其下游生產(chǎn)鏈為表觀消費量/萬t302.81346.20436514綠色化工產(chǎn)品鏈,不僅容易得到國家有關(guān)方面批準(zhǔn),進(jìn)口依存度/%77.7077.80還可能得到國家政策及財政的支持由于我國對EC進(jìn)口依存度達(dá)78%,在今后2)目前全世界石油價格迅速增長,以可再生段時間內(nèi)難以被國產(chǎn)化彌補(bǔ)缺口。目前我國乙烯缺的生物資源為起始原料,不僅可促進(jìn)我國農(nóng)產(chǎn)品增口也很大,206年我國乙烯產(chǎn)能達(dá)85萬,而需值項目的經(jīng)濟(jì)效益也十分顯著。求量為1650萬t,滿負(fù)荷投產(chǎn)乙烯自給率僅48%。(3)對環(huán)境有利,是一項綠色化工工程。Using the regenerated biological energy to produce the chemicalfiber raw material EGChina Chemical Fiber Association, Beijing 100742, China)Abstract: The general technological process and main basis ofEG were introduced. The total production cost was compared betweHH中國煤化工energy to produce-route. The raw ma-terial and process of producing ethylene with alcohol, producingCNMHGd. The market demand of Eg was analysed. It was pointed out that using the regenerated biological energy to produce chemical fiberraw material EG, the lack of PET raw material EG can be solved, the green chemical product can be developedKey words: PTA; EG; regenerated biological energy