山东华鲁恒升化工股份有限公司 山东德州 253000
摘要：本文针对煤制乙二醇工艺废液的产生原因、成分分析及利用途径做了大量陈述，重点介绍了煤制乙二醇工艺过程中所产生废液的利用现状与前景，期望对我国煤化工生产过程所产生废液的再利用具有一定的启示作用。
关键词：废液处理；煤制乙二醇；防冻液
一、煤制乙二醇现状及前景
乙二醇（EG）是重要的有机化工原料，主要用于生产聚酯系列产品和汽车防冻液，还可用作表面活性剂、除冰剂和化工中间产物，由于其具有双羟基、较活泼的化学属性，在化工行业中具有广泛用途。我国乙二醇的生产起步于20世纪60年代，伴随着我国聚酯工业的快速发展，我国乙二醇的消费量不断增加，现在已成为世界第一大乙二醇消费国。目前，我国的乙二醇在聚酯行业的消费量约为93%，而用于生产防冻剂、表面活性剂、粘合剂、耐寒润滑油以及油漆溶剂等的消费量约为7%。伴随着煤制乙二醇工艺技术的日益成熟，我国宏观调控下乙二醇产能布局的步伐加快，将使得全球乙二醇产能将由以乙烯为原料主导的中东地区向以煤为原料主导的东北亚地区转移。2009-2017年我国乙二醇供需情况见图1。
由图1与图2可以看出，2009-2017年，我国乙二醇的产量与自给率保持总体稳定增长的态势，这与近年来政府对煤制乙二醇的政策鼓励密不可分。
图2 2009-2017年我国乙二醇自给率趋势
自从国家将煤制乙二醇审批权规划至当地主管部门，煤制乙二醇产业和煤制气、煤制油以及煤制烯烃产业相比，准入门槛更低、审批速度更快。
2009-2014年，由于我国乙二醇的产量基数较低，在短期内其产量的增量依然赶不上其表观消费量的增量，这就导致在此时间段，伴随着我国乙二醇产量的持续增加，乙二醇的进口量依然保持着高达7.5%的增速，并且自给率基本保持不变。直到2016年，我国乙二醇进口量才开始负增长，负增长率高达13.8%，自给率激增增速达27.9%，并且伴随着乙烯等乙二醇原料价格的上涨，下游聚酯行业景气度的逐步回升，我国煤制乙二醇技术越发具有市场竞争力，并且可以肯定的是：未来一段时间，我国乙二醇的产能与自给率将会不断增加。目前，煤制乙二醇的技术路线根据工艺流程不同可分为3种：直接法、草酸酯法和烯烃法，虽然业界将“煤制乙二醇”特指草酸酯法工艺，但本文以广义理解：凡是用原料煤来生产乙二醇的工艺，都称为煤制乙二醇工艺。如上所述，我国煤制乙二醇主要工艺路线如图3所示。
由图3可见，不管是哪种煤制乙二醇路径，都必须将煤炭经过气化、变换及净化得到合成气，所以伴随着煤制乙二醇产业的快速发展，煤制气行业及其技术也将得到业界大量关注与研究。在上述三种煤制乙二醇的方法中，直接法制乙二醇的关键在于催化剂的选择及工业化的考证，所以未能工业化大规模使用；烯烃法制乙二醇技术较为成熟，又与石油制乙二醇路线一脉相承，但投资成本过高，装置普及程度低；草酸酯法制乙二醇工艺合成路线较短，投资成本较其他方法低，故而得到了业界人士的追捧。
图3 煤制乙二醇主要工艺路线
二、煤制乙二醇工艺废液的现状
1、煤制乙二醇工艺废液的成分及分析
由表1可见，煤制乙二醇废液中含有醇类及醚类高达46.64%，酯类组分1.24%，其中乙二醇含量高达23.96%。对废液性质进行分析后得出：高沸点醇类与防冻液的浓缩液特性比较相似，可以经处理后制取汽车防冻液；低沸点醇类和醚类可以作为溶剂使用；而酯类则可考虑制造聚酯类产品。
以某煤业化工集团的一套年产20万t煤制乙二醇装置为例，每天就要产生约22t含醇重组分废液，每年废液的产量高达7000t以上。由于其成分较多，难以分离，再利用成本较高，故大部分工厂都将其作为废液处理，既增加了工厂的经济负担，又污染了环境。对此20万t煤制乙二醇生产装置（草酸酯法）生产过程中酯化、加氢及精制环节所产生的混合废液进行研究，其主要成分如表1。
表1 煤制乙二醇工艺废液所含成分
2、煤制乙二醇工艺废液的利用途径
2.1制取汽车防冻液
对废液进行复杂的程序化处理，其中包括废液的碱处理、蒸馏切割组分、添加金属缓蚀剂，最终成功研制了沸点、密度、颜色和腐蚀量都达标的煤制乙二醇工艺废液制防冻液的工艺包：以防冻液基础液的质量为基准，加入各金属缓蚀剂的质量百分比为硼砂0.2%，磷酸氢二钠3%，苯骈三氮唑0.5%，苯甲酸1%，癸二酸0.8%，将pH调至7.40，利用这5种缓蚀剂的协同作用制得的防冻液品质较好，可以有效的抑制铜，铁，铝，钢，焊料的腐蚀，并且各测试指标与中华人民共和国石油化工NB/SH/T0521-2010行业标准相比全部达标。然而，此煤制乙二醇工艺废液的利用方法也存在一定缺陷：经实验研究，此利用途径的废液利用率为42.5%（体积分数），并且在煤制乙二醇所产生废液制取汽车防冻液的过程中不会产出二次废液。但是，剩余57.5%的废液只能排放至污水处理厂进行处理。
2.2作为聚酯生产的辅助原料
据查证，乙二醇是聚酯生产的重要原料，每年我国约93%的乙二醇消费在聚酯行业。其中，EG与PTA反应生产聚酯纤维是其最主要的应用领域，故对煤制乙二醇废液的再利用来说，聚酯行业是一个重要的研究方向。然而，乙二醇质量的好坏对聚酯生产的稳定性及品质至关重要，作为聚酯生产原料的乙二醇主要达到如下质量分数：乙二醇纯度≥99.9；含水率≤0.05；灰份≤0.003；并且要严格控制乙二醇中的铁含量，以免影响聚酯产品无色透明液体的色相；严格控制其中二甘醇及氯离子的含量，以免影响聚酯产品的染色性能。
2.3作为溶剂清洗油污
根据2.2所述，煤制乙二醇工艺废液中含有高达46.64%的醇类和醚类组分，所以，稍加处理便可成为一种非常好的有机溶剂。既可以用于去除工业油污，如：清洗工厂中难处理的油污设备，也可以直接用其作为实验仪器清洁剂使用，很有效果。除此之外，煤制乙二醇工艺废液稍加处理后添加表面活性剂，也可作为汽车玻璃水使用。可见，作为溶剂使用的话用途十分广泛。
结束语
煤化工废液实际工业利用研究中，首先应对废液的组成进行鉴定分析，对废液主要成分的性质及用途结合实际工业消耗品种类作以思索并筛选。
参考文献：
［1］王钰.我国煤制乙二醇发展的问题思考[J].化学工业，2009，27（6）：17-20.
［2］应卫勇.煤基合成化学品[M].北京：化学工业出版社，2010.
论文作者:王杰昌,张慧敏,庞德成
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/21
标签：废液论文; 聚酯论文; 工艺论文; 防冻液论文; 我国论文; 草酸论文; 组分论文; 《防护工程》2019年第6期论文;