[发明专利]一种耦合CO2

说明书

本发明公开了一种耦合CO₂合成碳酸二甲酯联产乙二醇的方法，是对原料煤进行煤气化获得粗合成气后，再经水煤气变换、酸性气体脱除、甲醇合成、碳酸二甲酯合成、乙二醇合成、碳酸二甲酯精制和乙二醇精制各过程，实现碳酸二甲酯和乙二醇的联产。相对于传统煤制乙二醇工艺，本发明的方法回收利用了CO₂，显著降低了CO₂的排放，提高了系统的碳利用效率、能量效率和经济效益。

技术领域

本发明属于能源与化工技术领域，具体涉及一种耦合CO₂合成碳酸二甲酯联产乙二醇的方法。

背景技术

乙二醇(EG)被认为是一种战略性化工基础原料和化学中间体，下游市场规模巨大，工业上主要为聚酯产业供应原材料，此外作为大宗商品广泛用于表面活性剂、防冻剂、增塑剂等诸多领域。截止2019年，全球乙二醇总生产能力达到3969万吨/年，乙二醇年产量超过2500万吨，对乙二醇的需求预计将以每年5％的速度增长。工业的快速发展同时催生了广阔的乙二醇消费市场，2015年中国乙二醇消费能力达到1315万吨，占全球消费水平的半数以上(53％)。目前，乙二醇主要由石油路线生产，通过乙烷的环氧化和随后的环氧乙烷水解产生，但是该工艺环氧乙烷收率低、技术生产成本高、能耗高、效率低。中国的资源禀赋是“富煤缺油少气”，煤炭资源储量占世界煤炭总储量的11.6％，而石油、天然气资源量分别只占世界资源总量的2.4％、1.2％。2005年-2019年我国的乙二醇产能从139万吨增长至1120.5万吨，其中煤制乙二醇贡献增量为483万，占乙二醇总产能比例37.68％。近年来，我国规划在建乙二醇项目中，超过半数为煤制乙二醇。

煤制乙二醇工艺最显著的优点是利用了丰富的煤炭资源，流程简单。但传统煤制乙二醇过程中合成气的H₂/CO比(0.3-0.8)，远低于乙二醇制备所需的比例(约2.0)，因此需配备水煤气变换以调整氢碳比，导致许多宝贵的CO气体在水煤气变换中被转化为CO₂。例如某内蒙古煤制乙二醇工艺的CO₂排放约为3.2t/t-_EG，二氧化碳的高排放导致了严重的碳资源损失，如果考虑二氧化碳税，将会大大削弱经济优势。此外，传统工艺中的副产品碳酸二甲酯作为一种具备经济效益的产品一直未受到重视，导致资源的损失和经济效益的降低。

另一方面，二氧化碳的转化和利用得到了极大的关注，不仅因为二氧化碳对全球气候变化有影响，而且二氧化碳可以作为一种重要的碳资源重新利用，用于燃料和化学品合成。甲醇和二氧化碳反应制备碳酸二甲酯是一种切实可行的工艺方案。

综上所述，为了提升传统煤制乙二醇过程的碳利用效率、能量效率和经济效益，本发明提供了一种耦合CO₂合成碳酸二甲酯联产乙二醇的方法，合成气和环氧乙烷联产制乙二醇和碳酸二甲酯技术可有效利用二氧化碳作为反应物来生产合成气和化学品，实现优势互补，提升系统的经济效益，是最具有科学前景的选择之一。

发明内容

传统煤制乙二醇技术存在碳利用效率低、水耗高和二氧化碳排放量大等问题，为有效解决这一系列问题，本发明提供一种耦合CO₂合成碳酸二甲酯联产乙二醇的方法，旨在提高过程碳利用效率、能量效率和经济效益。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种耦合CO₂合成碳酸二甲酯联产乙二醇的方法，包括以下步骤：

S1：原料煤气化制备粗合成气

将干燥后的原料煤粉碎筛分后进行气化反应(高温1300～1500℃、加压2.7～6.5MPa、以氧气为气化剂)，获得以H₂、CO和CO₂为主的粗合成气(粗合成气中H₂与CO的摩尔比在0.3～0.8之间)；

S2：粗合成气水煤气变换