新技术助力煤化工低成本

　　6月20~21日，2019第五届中国（榆林）新型煤化工国际研讨会在陕西榆林举行，一批煤化工新技术展示亮相。中国化工报记者采访获悉，等离子体裂解煤制乙炔、甲醇制DMMn系列新材料、甲醇经醋酸制乙醇3项新技术将使煤化工产品制造成本大幅降低。

　　等离子制乙炔优于电石法

　　乙炔是重要的化工原料，大部分采用电石法生产，这是一种耗能高、污染重、资源消耗大的传统工艺方法。以煤为原料通过等离子体裂解直接制备乙炔，是近年来涌现出的新技术，国内也有高校和科研单位开展这方面的试验研究，但均未工业化运行。

　　作为科技部重点研发项目，浙江大学与新疆粤和泰化工科技有限公司合作攻关的10兆瓦氢等离子体裂解煤制乙炔项目正在开展实验。

　　该公司技术负责人介绍，煤粉通过磁旋转弧等离子炬/反应器，1吨煤粉配1000立方米氢气，产生乙炔、氢气等气体。其中氢气占70%~80%、乙炔4%~5%，并副产CO、甲烷、乙烯等；部分氢气再返回作为反应介质循环利用，富余氢气可外售或分离深加工。

　　2017年，粤和泰在新疆奎屯建成兆瓦级氢等离子体裂解煤制乙炔中试平台，单台装置年处理煤3万吨，可生产6000吨乙炔。经过不断扩大实验规模，初步运行结果显示乙炔收率超过20%，能耗12千瓦时/千克，优于国外先进技术。吨乙炔成本7000元（副产氢气若再利用则会更低），比现有电石法制乙炔降低20%以上，并且解决了现有等离子体煤制乙炔结渣等难题，工艺过程无“三废”排放。

　　DMMn延伸开发新材料

　　高含氧化合物聚甲氧基二甲醚（DMMn），既可作为清洁环保的柴油调和组分，同时也是溶解能力极强的溶剂，目前成为业内热捧的甲醇下游新产品，但其聚合度一般只能做到3~8.

　　苏州双湖化工技术有限公司研发的无苯萃取绿色工艺，通过醇醛缩合制聚甲氧基二甲醚、聚甲氧基二乙醚、聚甲氧基二丁醚等含氧化合物系列产品，不但解决了聚合度低、副产半缩醛不稳定等技术难题，新型催化剂还使三聚甲醛成本大幅降低，设备工程造价减少一半，吨DMMn产品消耗甲醇低于1.3吨。

　　“我们可将聚合度做到30以上，这种聚合物即成为高热稳定性聚甲醛、新型环氧树脂、COPNA树脂、自润滑航空润滑油新型高分子材料，目前已建成300吨/年中试装置，准备工业化。同时相对分子质量达100~500的DMMn已完成技术实验。”双湖化工副总经理孙育成介绍，DMMn还可衍生许多新产品，如乙二醇与三聚甲醛缩合制五元环状酯类，丙二醇与三聚甲醛缩合制六元环状酯类，这些都是高档溶剂及添加剂。

　　双湖化工研究发现，新型三聚甲醛与烯烃缩合制1，3—二氧六烷等，主要用于合成高效低毒农药、维生素、减水剂。三聚甲醛与芳烃缩合制聚酯材料的重要单体，斯柯达作为改性聚酯制作薄膜材料，甲醛与乙醇缩合可制备另一含氧化合物二乙氧基甲烷。

　　醋酸直接制乙醇成本*低

　　作为甲醇下游深加工的另一条出路，煤（甲醇）合成乙醇也是新型煤化工的工艺路线，目前已有技术包括合成气催化法、合成气发酵法、甲醇经醋酸乙酯制乙醇、甲醇经二甲醚—羰基化醋酸甲酯制乙醇等。在国家能源集团北京低碳清洁能源研究院高级工程师田树勋看来，在现有的煤（甲醇）间接法制乙醇中，甲醇经醋酸直接加氢制乙醇能源转化效率*高，成本*低。

　　“甲醇制醋酸技术成熟，已实现大型化和技术设备国产化，而且生产成本低，多年来都不到2000元/吨。我们在此基础上直接加氢反应生产乙醇，该工艺在间接法制乙醇技术中流程*短、投资*省，20万吨/年项目投资仅2亿~3亿元。”田树勋介绍说，他们研发并完成了固体催化剂工业放大，与国内企业合作进行100吨/年中试，运行结果表明醋酸转化率达100%，乙醇选择性92%左右。综合各项能耗，1吨乙醇折合需1.5吨甲醇，吨乙醇成本低于4000元。

　　田树勋还透露，该技术可实现“醋酸+乙醇”联产模式，醋酸既是中间产品也可作为终端产品。当醋酸价格高时可产醋酸，当乙醇市场好时可产乙醇，灵活调整产品结构，增大企业盈利空间，提高抗市场风险能力。目前，他们已开发完成30万吨/年工艺包，准备工业化。