本書是“煤炭清潔轉(zhuǎn)化技術(shù)叢書”的分冊之一，全面呈現(xiàn)了中國煤制乙二醇的技術(shù)和工程圖景。本書概述了煤制乙二醇技術(shù)和行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、機遇與挑戰(zhàn)，深入探討了CO氧化偶聯(lián)合成草酸酯、氧化酯化合成亞硝酸甲酯、草酸酯加氫制備乙二醇、乙二醇產(chǎn)品與中間體的精制等關(guān)鍵技術(shù)；系統(tǒng)介紹了煤制乙二醇工藝系統(tǒng)的設(shè)計與分析，包括能耗分析、技術(shù)經(jīng)濟分析、安全控制技術(shù)和環(huán)境保護措施。在此基礎(chǔ)上，介紹了已實現(xiàn)工業(yè)化的代表性煤制乙二醇技術(shù)及典型的工業(yè)化裝置，展望了煤制乙二醇技術(shù)發(fā)展方向以及關(guān)聯(lián)產(chǎn)品和技術(shù)。
本書深入總結(jié)了作者團隊的研究和工程化成果，內(nèi)容翔實，實用性強，可供煤化工領(lǐng)域的研究、設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)人員，尤其是煤制乙二醇領(lǐng)域的技術(shù)人員閱讀參考。

姚元根，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所研究員，中科院煤制乙二醇及相關(guān)技術(shù)重點實驗室主任。主要從事煤制乙二醇及其相關(guān)技術(shù)、金屬簇合物對小分子的活化和催化反應(yīng)、功能金屬配合物和新型原位化學(xué)反應(yīng)等方向研究。主持了國家重點研發(fā)計劃、國家科技支撐計劃、中科院弘光專項、中科院先導(dǎo)A類專項課題、福建省重大等項目和課題的研究工作。已發(fā)表研究論文200余篇，授權(quán)中國發(fā)明專利30多項。率領(lǐng)福建物構(gòu)所煤制乙二醇攻關(guān)組于2009年在內(nèi)蒙古通遼市建成了世界首創(chuàng)20萬噸級煤制乙二醇技術(shù)工業(yè)示范裝置并成功運行，標(biāo)志著煤制乙二醇技術(shù)正式走向產(chǎn)業(yè)化。

吳越峰，教授級高工，現(xiàn)任東華工程科技股份有限公司副總經(jīng)理，合肥工業(yè)大學(xué)客座教授，享受國務(wù)院特殊津貼，曾獲合肥市十大杰出青年榮譽稱號。從事化工設(shè)計、項目管理、技術(shù)管理近35年，擔(dān)任過多個大、中型項目的項目經(jīng)理，具有近百項化工工程設(shè)計、項目管理和研發(fā)項目經(jīng)驗。在煤制乙二醇等煤化工、環(huán)保領(lǐng)域深耕多年，擁有專利和專有技術(shù)十余項，發(fā)表科技論文多篇，獲得過省部級獎勵多項，主持的“草酸二甲酯加氫制乙二醇成套工藝技術(shù)”獲2015年度安徽省科學(xué)技術(shù)獎一等獎，合成氣制乙二醇（SEG）技術(shù)開發(fā)項目獲2019年全國質(zhì)量創(chuàng)新大賽QIC-V級。

諸慎，上海浦景化工技術(shù)股份有限公司董事長兼總經(jīng)理。1992年本科畢業(yè)于華東理工大學(xué)，2012年獲得北京大學(xué)工商管理碩士學(xué)位。曾榮獲科技部科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，入選國家第 二批萬人計劃。2005年創(chuàng)辦上海浦景化工技術(shù)股份有限公司，開創(chuàng)性提出“商學(xué)研”合作理念，開展了煤化工和新材料技術(shù)的研發(fā)、許可和服務(wù)業(yè)務(wù)。浦景公司現(xiàn)為國家專精特新“小巨人”企業(yè)，目前擁有成熟的醋酸、醋酸乙烯、乙二醇、乙醇、乙醇酸和聚乙醇酸等技術(shù)，并已實現(xiàn)多套工業(yè)化應(yīng)用，逐漸成長為國內(nèi)領(lǐng)先的化工、新材料技術(shù)提供商。

1.本書是謝克昌院士主編的“煤炭清潔轉(zhuǎn)化技術(shù)叢書”的分冊之一，與叢書其他分冊一起共同描繪了煤炭清潔轉(zhuǎn)化技術(shù)群像。 2.本書作者團隊匯聚了中國科學(xué)院福建物構(gòu)所、東華科技、上海浦景等國內(nèi)煤制乙二醇領(lǐng)域知名的研究機構(gòu)和工程公司，作者們豐富的研發(fā)和工程經(jīng)驗，保障了圖書內(nèi)容的科學(xué)性和實用性。 3.本書凝結(jié)了作者團隊多種催化劑的研發(fā)成果和多套工業(yè)化裝置的設(shè)計建設(shè)經(jīng)驗，具有很強的實用性。 4.本書全面介紹了煤制乙二醇技術(shù)的工程化現(xiàn)狀，對不同技術(shù)路線的典型工業(yè)裝置做了系統(tǒng)介紹，便于讀者了解國內(nèi)煤制乙二醇的產(chǎn)業(yè)全貌。 5.本書詳細(xì)介紹并展望了煤制乙二醇關(guān)聯(lián)產(chǎn)品及其技術(shù)的發(fā)展前景，為乙二醇產(chǎn)業(yè)鏈的延伸指明了方向。

煤炭一直是中國的主導(dǎo)能源和碳資源，這種局面在未來仍將維持相當(dāng)長的時間。煤化工以煤炭為碳資源合成各種化學(xué)品，相比燃燒發(fā)電，可顯著降低單位煤炭使用的二氧化碳排放。經(jīng)過幾代科技工作者的不懈努力，中國在煤炭清潔高效利用方面取得了長足的進步，從煤氣化到化學(xué)品合成，形成了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)代煤化工技術(shù)。
21世紀(jì)初，由于我國聚酯產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，對乙二醇的需求量大幅上升，傳統(tǒng)的環(huán)氧乙烷水合工藝（石油路線）所生產(chǎn)的乙二醇已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足聚酯需求，大量依賴進口。在這種局面下，煤制乙二醇技術(shù)應(yīng)時而生，我國在2009年首先實現(xiàn)了煤制乙二醇技術(shù)的工業(yè)化，利用我國相對富產(chǎn)的煤炭資源替代石油生產(chǎn)大量依賴進口的乙二醇，具有重要的戰(zhàn)略意義。
自從建在內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的世界首套20萬噸煤制乙二醇裝置在2009年末實現(xiàn)運行后，國內(nèi)外出現(xiàn)了多種技術(shù)，建成了數(shù)十套大型煤制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)裝置。經(jīng)過這十幾年的發(fā)展，中國的煤制乙二醇產(chǎn)能規(guī)模已超過1000萬噸/年。大型煤制乙二醇裝置的建設(shè)和投產(chǎn)運行，也推動了工程設(shè)計和配套技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)了煤（合成氣）制草酸、碳酸二甲酯、聚乙醇酸等新的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。針對乙二醇期貨市場對煤制乙二醇技術(shù)的沖擊，各技術(shù)供應(yīng)單位都加強了技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能降耗和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化。因此，系統(tǒng)總結(jié)煤制乙二醇的技術(shù)原理、工程化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r很有必要。
本書是謝克昌院士主編的“煤炭清潔轉(zhuǎn)化技術(shù)叢書”的分冊之一，由中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所（以下簡稱福建物構(gòu)所）、東華工程科技股份有限公司（以下簡稱東華科技）、上海浦景化工技術(shù)股份有限公司（以下簡稱上海浦景）牽頭組織編寫，由姚元根、吳越峰、諸慎擔(dān)任主編，為讀者呈現(xiàn)了全面的煤制乙二醇技術(shù)和工程圖景。
全書共分9章，主要內(nèi)容和編寫分工如下：
第1章由福建物構(gòu)所覃業(yè)燕、東華科技吳越峰和毛宇杰、上海浦景計揚編寫，介紹了乙二醇的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、中國煤制乙二醇行業(yè)現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)的挑戰(zhàn)與機遇。
第2章由福建物構(gòu)所潘鵬斌、上海浦景駱念軍編寫，介紹CO氧化偶聯(lián)合成草酸酯的技術(shù)原理、催化劑研發(fā)進展和反應(yīng)工藝研究。
第3章由上海浦景駱念軍編寫，介紹亞硝酸甲酯的性質(zhì)和制備技術(shù)以及在反應(yīng)過程中的再生循環(huán)。
第4章由福建物構(gòu)所林凌編寫，介紹草酸酯加氫制備乙二醇的反應(yīng)原理、熱動力學(xué)、催化劑研發(fā)進展及其失活再生研究。
第5章由福建物構(gòu)所程建開、東華科技吳越峰和毛宇杰、上海浦景魯文質(zhì)編寫，介紹了乙二醇的精制以及草酸二甲酯、碳酸二甲酯等中間產(chǎn)品的精制分離，并列舉了適用于煤制乙二醇生產(chǎn)路線的分離方法和節(jié)能技術(shù)。
第6章由東華科技吳越峰、毛宇杰、王暠、余海清、張冰、李林、聶明成、苗卉編寫，介紹了煤制乙二醇工藝系統(tǒng)設(shè)計和分析、安全控制技術(shù)、環(huán)境保護措施。
第7章由福建物構(gòu)所周張鋒、東華科技吳越峰和余海清、上海浦景錢宏義編寫，介紹了中國已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的代表性煤制乙二醇技術(shù)及典型的工業(yè)化裝置。
第8章由福建物構(gòu)所周張鋒、東華科技吳越峰和王暠、上海浦景毛彥鵬編寫，指出了當(dāng)前煤制乙二醇及其催化劑技術(shù)的發(fā)展方向，也介紹了常壓加氫、裝置大型化、尾氣循環(huán)和吸收、節(jié)能減排等新技術(shù)開發(fā)。
第9章由福建物構(gòu)所周張鋒、上海浦景孫朝陽編寫，介紹了煤制乙二醇的關(guān)聯(lián)產(chǎn)品與技術(shù)，隨著這些技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)化，煤制乙二醇技術(shù)有望形成一個技術(shù)產(chǎn)業(yè)群。
本書各章盡管有分工，但全體編者對各章內(nèi)容的寫作和優(yōu)化均有貢獻。
本書許多內(nèi)容是編者團隊多年學(xué)術(shù)研究的結(jié)晶和工業(yè)化實踐的成果，這些研究得到了國家973計劃、863計劃、國家科技攻關(guān)（支撐）計劃、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院弘光專項等科技和人才項目持續(xù)不斷的支持，也一直得到了江蘇丹化集團、丹化科技、通遼金煤、中石化廣州工程公司、貴州鑫醇科技、高化學(xué)株式會社、北京興高化學(xué)技術(shù)有限公司、浙江聯(lián)盛化學(xué)股份有限公司、新疆天業(yè)（集團）有限公司、陜煤集團榆林化學(xué)有限責(zé)任公司、中化學(xué)（內(nèi)蒙古）新材料有限責(zé)任公司、華陸工程科技有限責(zé)任公司、鄂爾多斯市新杭能源有限公司、國能榆林化工有限公司等的支持。在本書出版之際，對上述單位表示衷心的感謝。
國內(nèi)許多專家、學(xué)者對本書編者團隊的研究和技術(shù)推廣工作一直給予指導(dǎo)和支持，他們無私的幫助，促進了煤制乙二醇技術(shù)的順利開花結(jié)果，也促進了編者團隊的繼續(xù)成長和發(fā)展。在此，對他們表示衷心的感謝。
本書寫作過程中，得到了叢書主編謝克昌院士、叢書副主編任相坤教授和叢書責(zé)任編輯細(xì)致入微的指導(dǎo)。在編寫過程中，他們多次組織視頻會議，統(tǒng)一了來自各方編寫團隊的寫作口徑，并對本書的寫作提出了許多重要的建議和修改意見。在此，也對他們表示衷心的感謝。
煤制乙二醇技術(shù)還在不斷創(chuàng)新發(fā)展，新的催化劑技術(shù)及由煤制乙二醇技術(shù)衍生出來的新技術(shù)研究成果正在不斷涌現(xiàn)。編寫團隊雖竭盡所能讓本書周到齊全，但難免有疏漏和不當(dāng)之處，敬請讀者批評指正。

編者
2024年8月

1緒論001
1.1乙二醇的性質(zhì)與應(yīng)用001
1.1.1乙二醇的性質(zhì)001
1.1.2乙二醇的應(yīng)用002
1.2乙二醇工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)002
1.2.1石油化工路線制乙二醇003
1.2.2煤化工路線制乙二醇005
1.2.3生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制乙二醇006
1.3中國煤制乙二醇行業(yè)現(xiàn)狀006
1.4中國煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)的挑戰(zhàn)與機遇009
參考文獻010

2CO氧化偶聯(lián)合成草酸酯012
2.1技術(shù)原理及工藝012
2.1.1羰化偶聯(lián)012
2.1.2CO合成DMO的工藝簡介013
2.2反應(yīng)機理016
2.2.1羰化反應(yīng)機理016
2.2.2主要副反應(yīng)及相關(guān)機理020
2.3催化劑024
2.3.1合成催化劑概述024
2.3.2催化劑的失活和再生研究031
2.3.3催化劑制備技術(shù)034
2.4反應(yīng)工藝研究037
2.4.1反應(yīng)條件037
2.4.2反應(yīng)動力學(xué)和熱力學(xué)研究041
2.4.3反應(yīng)器模擬和工藝優(yōu)化047
2.5小結(jié)053
參考文獻053

3氧化酯化合成亞硝酸甲酯057
3.1亞硝酸甲酯的性質(zhì)和應(yīng)用057
3.1.1基本性質(zhì)057
3.1.2亞硝酸酯的下游應(yīng)用059
3.2亞硝酸甲酯再生技術(shù)061
3.2.1氮氧化物制備技術(shù)061
3.2.2MN再生反應(yīng)原理062
3.2.3MN再生工藝063
3.2.4反應(yīng)熱力學(xué)065
3.2.5反應(yīng)動力學(xué)067
3.2.6反應(yīng)器模擬070
3.3氮回收技術(shù)072
3.3.1氮損失途徑072
3.3.2稀硝酸還原氮回收技術(shù)073
參考文獻075

4草酸酯加氫制備乙二醇077
4.1反應(yīng)原理077
4.1.1化學(xué)反應(yīng)077
4.1.2反應(yīng)機理078
4.2催化劑079
4.2.1研究狀況079
4.2.2活性組分080
4.2.3載體081
4.2.4助劑083
4.2.5制備085
4.3工藝條件089
4.3.1還原工藝089
4.3.2反應(yīng)溫度090
4.3.3反應(yīng)壓力091
4.3.4氫酯比092
4.3.5液時空速092
4.4化學(xué)熱力學(xué)與動力學(xué)093
4.4.1化學(xué)熱力學(xué)093
4.4.2化學(xué)動力學(xué)095
4.5反應(yīng)器模擬097
4.6催化劑的失活與再生100
4.6.1燒結(jié)100
4.6.2中毒101
4.6.3積炭101
4.6.4粉化102
4.6.5載體流失102
4.6.6再生102
參考文獻103

5乙二醇產(chǎn)品與中間體的精制111
5.1草酸二甲酯的精制111
5.1.1產(chǎn)品指標(biāo)112
5.1.2產(chǎn)物分析與進料組成112
5.1.3DMO精餾114
5.2乙二醇的精制116
5.2.1產(chǎn)品指標(biāo)116
5.2.2產(chǎn)物分析與進料組成118
5.2.3乙二醇精餾122
5.2.4其他分離技術(shù)126
5.3碳酸二甲酯(DMC)的分離與回收132
5.3.1產(chǎn)品指標(biāo)132
5.3.2工業(yè)級DMC的精制133
5.3.3電子級DMC的精制134
5.4甲醇分離與循環(huán)134
5.4.1草酸二甲酯精制中的甲醇分離與循環(huán)135
5.4.2硝酸濃縮和甲醇回收工藝136
5.4.3后置堿處理和甲醇回收工藝137
5.4.4乙二醇精制中的甲醇分離與循環(huán)138
5.4.5碳酸二甲酯回收中的甲醇分離與循環(huán)138
5.5其他副產(chǎn)物的分離與回收138
5.5.1甲酸甲酯138
5.5.2乙醇139
5.5.3丁二醇140
參考文獻141

6煤制乙二醇工藝系統(tǒng)設(shè)計143
6.1煤制乙二醇工藝系統(tǒng)143
6.1.1合成氣的制取與凈化分離143
6.1.2DMO裝置159
6.1.3乙二醇裝置177
6.2工藝系統(tǒng)分析193
6.2.1能耗分析193
6.2.2技術(shù)經(jīng)濟分析201
6.3安全控制技術(shù)202
6.3.1安全風(fēng)險源分析203
6.3.2安全控制方案205
6.3.3關(guān)鍵控制聯(lián)鎖207
6.4環(huán)境保護措施209
6.4.1廢氣污染源與環(huán)保措施209
6.4.2廢水(液)污染源與環(huán)保處理工藝213
6.4.3固體廢棄物污染源與環(huán)保措施215
參考文獻216

7煤制乙二醇的產(chǎn)業(yè)化218
7.1煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)化進程218
7.1.1福建物構(gòu)所乙二醇技術(shù)218
7.1.2高化學(xué)乙二醇技術(shù)219
7.1.3上海浦景乙二醇技術(shù)219
7.1.4WHB乙二醇技術(shù)219
7.1.5中石化乙二醇技術(shù)220
7.1.6上海戊正乙二醇技術(shù)220
7.1.7中科遠(yuǎn)東乙二醇技術(shù)220
7.1.8上海華誼乙二醇技術(shù)220
7.1.9天津大學(xué)乙二醇技術(shù)221
7.1.10西南院乙二醇技術(shù)221
7.1.11上海交大乙二醇技術(shù)221
7.1.12煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)化裝置統(tǒng)計221
7.2典型的工業(yè)化裝置223
7.2.1通遼金煤20萬噸/年乙二醇裝置223
7.2.2新疆天業(yè)5萬噸/年乙二醇裝置227
7.2.3新杭能源30萬噸/年乙二醇裝置229
7.2.4湖北化肥20萬噸/年乙二醇裝置232
7.2.5山西沃能30萬噸/年乙二醇裝置235
7.2.6建元煤化26萬噸/年乙二醇裝置239
7.2.7哈密廣匯40萬噸/年乙二醇裝置242
7.2.8國能榆林40萬噸/年乙二醇裝置248
7.2.9湖北三寧60萬噸/年乙二醇裝置252
7.2.10山西美錦30萬噸/年乙二醇裝置256
7.2.11陜煤榆林化學(xué)180萬噸/年乙二醇裝置260

8煤制乙二醇技術(shù)發(fā)展方向265
8.1技術(shù)存在的問題265
8.1.1催化劑技術(shù)265
8.1.2關(guān)鍵單元技術(shù)266
8.1.3工業(yè)大型化266
8.1.4尾氣處理的環(huán)保要求267
8.1.5碳減排要求268
8.1.6裝置的穩(wěn)定性268
8.2技術(shù)發(fā)展方向268
8.2.1催化劑技術(shù)268
8.2.2關(guān)鍵技術(shù)單元新技術(shù)270
8.2.3裝置大型化271
8.2.4尾氣處理與環(huán)保技術(shù)273
8.2.5低碳化技術(shù)273
8.2.6先進控制技術(shù)274
8.2.7小結(jié)275
參考文獻275

9煤制乙二醇的關(guān)聯(lián)產(chǎn)品與技術(shù)277
9.1甲酸甲酯278
9.1.1性質(zhì)及用途278
9.1.2市場分析278
9.1.3技術(shù)原理279
9.1.4產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀279
9.1.5技術(shù)前景280
9.2碳酸二甲酯280
9.2.1性質(zhì)及用途280
9.2.2市場分析280
9.2.3技術(shù)原理281
9.2.4產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀281
9.2.5技術(shù)前景285
9.3草酸285
9.3.1性質(zhì)及用途285
9.3.2市場分析286
9.3.3技術(shù)原理286
9.3.4產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀286
9.3.5技術(shù)前景287
9.4草酰胺287
9.4.1性質(zhì)及用途287
9.4.2市場分析288
9.4.3技術(shù)原理288
9.4.4產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀288
9.4.5技術(shù)前景289
9.5聚乙醇酸290
9.5.1性質(zhì)及用途290
9.5.2市場分析291
9.5.3技術(shù)原理293
9.5.4產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀294
9.5.5技術(shù)前景294
9.6乙醇295
9.6.1性質(zhì)及用途295
9.6.2市場分析296
9.6.3技術(shù)原理296
9.6.4產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀296
9.6.5技術(shù)前景298
9.7其他新產(chǎn)品299
9.7.1氨基甲酸甲酯299
9.7.2聚乙二醇醚300
參考文獻301