中國又一世界級突破:全球首套煤基乙醇工業化項目投產缩略图

中國又一世界級突破:全球首套煤基乙醇工業化項目投產

全球首套煤基乙醇工業化項目——陝西延長集團年產10萬噸合成氣製乙醇工業示範項目

文|北京晏安

近日,中國擁有自主知識產權的全球首套煤基乙醇工業化項目——10萬噸/年合成氣製乙醇工業示範項目投產成功。這一世界級新技術的應用,將為中國煤炭清潔利用和能源安全提供有力保障,甚至還能為緩解大氣污染帶來福音。

傳統糧製乙醇路線亟待改革

乙醇,俗稱酒精,在國防化工、醫療衛生、食品工業和農業生產中都有廣泛的用途。它既可以用作油墨、清漆、化妝品的溶劑,也可作農藥、橡膠、塑料、洗滌劑、人造纖維的製造原料。

燃料乙醇還是重要的清潔能源。目前,全球燃料乙醇的主要生產方式為糧食發酵法。比如,美國以玉米作原料可年產燃料乙醇4,424萬噸,巴西以蔗糖作原料年產燃料乙醇2,128萬噸。

中國自1993年成為石油淨進口國之後,石油對外依存度逐年提高,從1995年的7.6%上升到2015年的65.4%,已超過國際公認的50%警戒線。2016年,中國汽油表觀消費量為11,983萬噸,按國內E10乙醇汽油標準,燃料乙醇需求量可達1,198萬噸。然而,2015年,中國以陳化糧為主要原料生產的燃料乙醇只有250萬噸。

而且,一個必須直面的現實是,鑒於中國需要以全球7%的耕地養活20%的人口,以糧食為原料製備乙醇的方法並不適合在中國大範圍推廣。乙醇製備方法亟需改進。

中國煤基乙醇產品純度可高達99.71%

利用化石資源生產乙醇,實際上一直是全世界共同的努力目標。

其中,煤經合成氣直接製乙醇更是一項世界級挑戰,因為這一化學過程不僅反應效率低,需要使用比鉑金價格高幾倍的金屬催化劑——銠,而且還會造成設備腐蝕。由於不利於工業化推廣,煤基乙醇項目此前一直停留在技術研發階段。

如今,這一難題終於被中國的科研團隊攻克了!中科院設計出的煤基乙醇技術,以煤基合成氣為原料,經甲醇、二甲醚羰基化,再加氫合成乙醇,並且采用的是非貴金屬催化劑,可以直接生產無水乙醇。

2014年中科院與陝西延長石油集團啟動了「10萬噸/年合成氣製乙醇工業示範」項目。該項目為中科院「低階煤清潔高效梯級利用關鍵技術與示範」A類戰略先導專項重大任務,也被列入國家能源局《能源技術革命創新行動計劃﹙2016—2030年﹚》。

2016年底,項目示範裝置建成並開始聯動試車。2017年1月11日,第一批合格無水乙醇產品誔生,產品純度高達99.71%,且主要技術指標均達到或優於設計值。目前,該示範裝置已平穩運行四個多月。

中國科學院院長白春禮表示,這一項目在世界範圍內首開先河,佔據了技術制高點,奠定了中國煤基乙醇技術及工業化的國際領先地位。這一新技術的應用,將有效彌補中國石油資源的不足,同時緩解燃料乙醇對糧食的依賴,為中國的能源安全和糧食安全提供有力保障。能源是工業的基礎,煤基乙醇的工業化也將為中國工業發展提供有力保障。

工業推廣將帶來顯著經濟和社會效益

10萬噸/年合成氣製乙醇示範項目的成功,還具有廣泛的現實意義。

首先,與糧食發酵製醇技術相比,煤製乙醇在成本核算方面優勢明顯。除節約糧食資源,不需使用貴金屬作催化劑外,羰基化過程中也不需高純度氣體,這就降低了反應過程的氣體分離能耗。此外,煤製乙醇不會產生有強烈腐蝕性的副產品,設備投資成本隨之降低。

其次,中科院設計出的煤基乙醇技術,產品為無水乙醇,便於運輸和儲存,而且簡單脫水後即可得到高純乙烯,高純乙烯又是基礎的化工原料,這意味著新技術帶來的乙醇產量增加又可以進一步促進下游精細化工行業發展。此外,該工藝過程的中間產物——乙酸甲酯也是大宗化學品,同樣具備市場價值。

再者,煤製乙醇技術的反應器、工藝條件與合成氣製甲醇工藝基本一致,目前國內甲醇工廠的開工率僅為58%,可以將現有大量過剩的甲醇廠改造成乙醇工廠,為消化甲醇的過剩產能提供新的技術路線,有利於產業結構調整。

最後,煤基乙醇的工業化還有不錯的社會效益。在汽油中添入乙醇,有助於汽油的充分燃燒,可將碳氫化合物、氮氧化合物及苯系有害物等大氣污染物的綜合排放量減少1/3以上。因此,推廣乙醇汽油還有利於減輕霧霾,而煤基乙醇技術為推廣乙醇汽油提供了資源保障。

煤炭資源豐富的中國中西部地區具有煤基乙醇技術工業化的天然優勢,這又將為區域協調發展助力。據悉,目前陝西省已有企業完成了50萬噸工業化煤基乙醇裝置的可行性研究,而新疆也有企業準備建立百萬噸級煤基乙醇裝置。

不僅如此,由於煤基乙醇技術還可以用天然氣為原料來進行生產,也可以為「一帶一路」沿線富含天然氣資源的國家帶來新的工業機遇。

作者係中國科學院研究員,原文刊載於《紫荊》雜誌6月號。

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