王萍，侯长建
（河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司，河南 鹤壁458030）
［摘 要］1,4-丁二醇（BDO）是一种重要的有机和精细化工原料，其下游产品众多，广泛应用于日常生活与工业领域。BDO产业经过几十年的发展，其生产工艺主要有Reppe法、丁二烯法、环氧丙烷法、正丁烷顺酐法等，我国应用较广泛的是改良Reppe法中的电石制乙炔—BDO工艺路线、天然气制乙炔—BDO工艺路线以及正丁烷顺酐法制BDO工艺路线。介绍这三种BDO工艺路线之工艺流程、消耗与排放、工艺路线优势或优化等，展望BDO产业未来的发展趋势，指出在“双碳”政策逐步落地实施的背景下，企业应根据自身情况或结合区域优势进行BDO项目的谋划建设并选择适宜的工艺路线，延伸产品链，以满足BDO项目建设的合规性，实现BDO产业的循环、低碳、绿色发展。
［关键词］1,4-丁二醇；改良Reppe法；电石制乙炔—BDO工艺路线；天然气制乙炔—BDO工艺路线；正丁烷顺酐法；消耗与排放；工艺路线优势；产业发展趋势
［中图分类号］TQ223.16+2 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）04-0008-05
0 引 言
1,4-丁二醇（BDO），分子式为C4H10O2，相对分子质量为90.12，是一种重要的有机和精细化工原料，其下游产品主要有聚四氢呋喃（PTMEG）、γ-丁内酯（GBL）、四氢呋喃（THF）、聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚氨酯弹性体橡胶等。由BDO可以生产THF—PTMEG—氨纶；BDO可以与精对苯二甲酸（PTA）酯化反应生产PBT；BDO可以与脂肪酸丁二酸、己二酸等酯化反应生产可降解塑料PBS、PBAT（聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯）、PBST（聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯）、PBSA（聚丁二酸-己二酸丁二酯）等；BDO脱氢环化生产的γ-丁内脂（GBL）-N-甲基吡咯烷酮（NMP）可以作为锂电池正、负极粘结剂的配套溶剂；BDO可以作为扩链剂生产聚氨酯树脂（PU）；BDO还可用作涂料、增塑剂、溶剂、电镀行业的增亮剂。总之，BDO广泛应用于我们的日常生活与工业领域，是一种应用广泛的原材料。
自20世纪30年代德国Farben公司的W.Reppe等人首次将BDO生产工业化以来，经过几十年的发展，BDO的生产工艺主要有Reppe法、丁二烯法、环氧丙烷法、正丁烷顺酐法等。其中，Reppe法为目前应用最多的BDO生产工艺，其原料易得、催化剂使用寿命长、副产物少、技术成熟可靠，Reppe法据生产原料的不同又分为电石制乙炔路线（简称“电石法”）和天然气制乙炔路线（简称“天然气法”）；丁二烯法由三菱化学在20世纪70年代开发成功，该工艺主要为丁二烯氧化、加氢、水解三步反应，具有工艺原料易得、工艺安全、技术可靠的优点，但存在流程长、投资大、消耗高等缺点，只有在合理的规模下才具有竞争力，主要应用企业有日本三菱和台塑南亚；环氧丙烷法主要有美国利安德化学、中国台湾大连化学采用，该法工艺简单、流程短、催化剂使用寿命长，缺点是副产物多和羰基化选择性差；正丁烷顺酐法目前的主流工艺是，正丁烷氧化制顺酐，顺酐酯化制顺酐二甲酯，最后加氢制BDO，山西三维、胜利石油、仪征化纤、南京蓝星、海湾化学均采用此法。
2021年3月5日，国务院政府工作报告中指出，扎实做好“碳达峰、碳中和”各项工作，制定2030年前碳排放达峰行动方案，优化产业结构和能源结构。在我国“双碳”背景下，BDO项目选择合适的工艺路线显得尤为重要，这既符合国家的碳排放要求，又能实现BDO产业的绿色健康发展。由于国内环氧丙烷法、丁二烯法应用较少，其技术基础薄弱、催化剂研发时间长等，以下主要就我国应用较广泛的改良Reppe法之电石制乙炔—BDO工艺路线、天然气制乙炔—BDO工艺路线以及正丁烷顺酐法制BDO工艺进行对比，在政策合规的情况下探讨这三种工艺路线的经济性、工艺路线优势（或工艺路线优化），以期为BDO项目工艺路线的选择提供一点参考，促进BDO产业的低碳、绿色发展。
1 改良Reppe法之电石制乙炔—BDO工艺路线
我国的化石能源资源禀赋为“富煤、缺油、少气”，国内BDO生产工艺多采用炔醛法路线。1930年德国Farben公司W.Reppe等人开发成功Reppe法，即传统Reppe法，甲醛与乙炔在高压下反应生成丁炔二醇，虽然催化剂与产物不需要分离、设备维护成本低，但其乙炔分压较高，存在爆炸危险；后经改良，目前采用的乙炔分压为110 kPa，生产安全性大大提高。目前，炔醛法装置广泛采用的是改良Reppe法。
1.1 工艺流程简述
煤基电石制乙炔—BDO工艺流程为，不同品种的煤生产焦炭、甲醇以及发电，焦炭、石灰石生产电石再制取乙炔，甲醇则氧化、裂解生产甲醛和氢气，然后乙炔与甲醛进行炔化反应生成1,4-丁炔二醇，1,4-丁炔二醇再加氢生成BDO。
1.2 消耗与排放
更多内容详见《中氮肥》2022年第4期