全球首套煤基乙醇工業(yè)化項(xiàng)目——陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)10萬(wàn)噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范項(xiàng)目,。 （資料圖片）
近日,，采用我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球首套煤基乙醇工業(yè)化項(xiàng)目投產(chǎn)成功，引發(fā)大量關(guān)注,。這是陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)10萬(wàn)噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范項(xiàng)目,，由中科院大連化學(xué)物理研究所和延長(zhǎng)石油集團(tuán)共同研發(fā)，于今年1月11日打通全流程,，生產(chǎn)出合格的無(wú)水乙醇,，裝置已平穩(wěn)運(yùn)行了兩個(gè)多月。
乙醇俗稱酒精,，煤基乙醇就是以煤為原料制備無(wú)水酒精,，這個(gè)化“煤”為“酒”的奇跡如何釀成？又具有哪些重大意義呢？請(qǐng)看《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者采寫回來(lái)的報(bào)道,。
意義何在
讓乙醇和糧食脫鉤
“這個(gè)示范項(xiàng)目的成功投產(chǎn),，在世界范圍內(nèi)首開先河，占領(lǐng)了技術(shù)制高點(diǎn),，奠定了我國(guó)煤制乙醇技術(shù)及工業(yè)化的國(guó)際領(lǐng)先地位,。”中科院院長(zhǎng)白春禮院士說(shuō),，這一新技術(shù)的應(yīng)用,，將有效彌補(bǔ)石油資源不足、緩解我國(guó)燃料乙醇對(duì)糧食的依賴,，為我國(guó)能源安全和糧食安全提供有力保障。
乙醇與石油和糧食有啥關(guān)系,？
“全世界66%的乙醇都被用作燃料乙醇,燃料乙醇可以兌入汽油做乙醇汽油,。與其他汽油添加劑相比，乙醇是世界公認(rèn)的綠色環(huán)保的優(yōu)良汽油添加劑,，可以將車輛污染物綜合排放量降低三分之一以上,。”中科院大連化物所劉中民院士介紹說(shuō),，從原理上講,，汽油分子中不含氧，而乙醇含35%的氧,，在汽油中添入乙醇,，有助于充分燃燒，減少污染物排放,。
汽車尾氣排放是霧霾天氣形成的重要因素之一,，推廣乙醇汽油顯然也有利于減輕霧霾，緩解大氣污染,。
此外,，乙醇可以替代或部分替代汽油作發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，減少原油消耗,，從而減輕對(duì)石油的依賴,，有利于國(guó)家能源安全。中國(guó)自1993年成為石油凈進(jìn)口國(guó)之后,，石油對(duì)外依存度逐年提高,，從1995年7.6%上升到2015年65.4%，對(duì)外依存度已超過(guò)國(guó)際公認(rèn)的警戒線（50%）,，這嚴(yán)重影響到國(guó)家的能源安全,。2016年，中國(guó)汽油表觀消費(fèi)量11983萬(wàn)噸，按國(guó)內(nèi)E10乙醇汽油標(biāo)準(zhǔn)（用90％的普通汽油與10％的燃料乙醇調(diào)和而成）,，需燃料乙醇1198萬(wàn)噸,。燃料乙醇對(duì)國(guó)家的能源安全具有重大影響。
那要怎么制備乙醇呢,？乙醇俗稱酒精,，而酒一般用糧食釀造。
美國(guó)和巴西于上世紀(jì)80年代開始大力發(fā)展燃料乙醇,，為其國(guó)家能源獨(dú)立作出了重要貢獻(xiàn),。為了解決陳化糧問(wèn)題，我國(guó)也探索發(fā)展了燃料乙醇及乙醇汽油,。
鑒于我國(guó)以全球7%的耕地養(yǎng)活全球20%的人口,，以糧食為原料制備燃料乙醇并不適合在我國(guó)大范圍推廣。為避免出現(xiàn)“與人爭(zhēng)糧”的局面,，進(jìn)而威脅糧食安全,，2006年國(guó)家收回糧食制備燃料乙醇項(xiàng)目審批權(quán)。目前,，我國(guó)燃料乙醇缺口巨大,，“十二五”期間，我國(guó)燃料乙醇目標(biāo)為500萬(wàn)噸/年,；至2020年,，目標(biāo)為1000萬(wàn)噸/年，而2015年國(guó)內(nèi)燃料乙醇產(chǎn)量?jī)H為250萬(wàn)噸,。經(jīng)過(guò)多年試點(diǎn)后,，目前只有部分省份（11個(gè)）推廣使用乙醇汽油。
“必須突破傳統(tǒng)作物發(fā)酵制備乙醇的方法,，讓乙醇和糧食脫鉤,。”劉中民說(shuō),，“我國(guó)煤炭資源豐富,，用煤做乙醇，是出于能源安全和糧食安全的考慮”,。
“�,！痹谀睦�
工業(yè)化解世界難題
用煤做乙醇，這思路順理成章,，做起來(lái)卻非常艱難,。
長(zhǎng)期以來(lái)，利用化石資源生產(chǎn)乙醇一直是全世界努力的目標(biāo),。而我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主,，顯然應(yīng)開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤基燃料乙醇成套技術(shù)。但煤經(jīng)合成氣直接制乙醇是一項(xiàng)世界性的挑戰(zhàn)，它需要貴金屬催化劑,，效率較低,，還會(huì)造成設(shè)備腐蝕，過(guò)去一直停留在研究開發(fā)階段,�,！皞鹘y(tǒng)制備路線中，催化劑要用到貴金屬銠,，它比白金還貴幾倍,，不利于推廣，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,�,！眲⒅忻裾f(shuō)。
但是這個(gè)煤基乙醇不能工業(yè)化的難題,，被中國(guó)人解決了,。
大連化物所提出以煤基合成氣為原料，經(jīng)甲醇,、二甲醚羰基化、加氫合成乙醇的工藝路線,。該路線采用非貴金屬催化劑,，可以直接生產(chǎn)無(wú)水乙醇，是一條獨(dú)特的環(huán)境友好型新技術(shù)路線,。
但這條技術(shù)路線并不好走,。“二甲醚轉(zhuǎn)化反應(yīng)非常復(fù)雜,，有上萬(wàn)種反應(yīng)產(chǎn)物,，上百種反應(yīng)路徑�,！眲⒅忻裾f(shuō),，為了找出最合適的有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)路徑，僅二甲醚羰基化催化劑的研究,，就歷經(jīng)多年艱辛,。
從2007年至2011年，該催化劑壽命一直停留在100小時(shí),，這樣短的壽命完全無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用,。在科研人員的努力下，2011年該催化劑壽命達(dá)到300小時(shí),，2012年達(dá)到1150小時(shí),，2013年達(dá)到6400小時(shí)……具有高活性和高穩(wěn)定性的分子篩羰基化催化劑終于被研制出來(lái)，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
有了工業(yè)化應(yīng)用前景的技術(shù),，轉(zhuǎn)化并不是難題,。因?yàn)樵缭?010年，中科院大連化物所就與延長(zhǎng)石油集團(tuán)簽訂了全面戰(zhàn)略合作協(xié)議,，雙方合作的重點(diǎn)就是技術(shù)開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化,。
2012年，大連化物所和延長(zhǎng)石油聯(lián)合開展“合成氣制乙醇整套工藝技術(shù)”項(xiàng)目研發(fā)工作,，2013年完成項(xiàng)目中試,。2015年9月，國(guó)家能源局委托中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)對(duì)該項(xiàng)目中試成果進(jìn)行成果鑒定,，鑒定委員會(huì)認(rèn)為：技術(shù)指標(biāo)先進(jìn),、應(yīng)用性強(qiáng)，與國(guó)際同類技術(shù)相比,，主要指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,。
2014年大連化物所與延長(zhǎng)石油啟動(dòng)了“10萬(wàn)噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范”項(xiàng)目，2016年10月裝置建成,，2016年12月開始裝置聯(lián)動(dòng)試車,，2017年1月11日產(chǎn)出合格無(wú)水乙醇產(chǎn)品，純度達(dá)到99.71%,，主要指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)值,。
10萬(wàn)噸工業(yè)示范裝置的投產(chǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行證明了技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性。以此為基礎(chǔ),，可以建設(shè)百萬(wàn)噸級(jí)大型工業(yè)化乙醇裝置,。延長(zhǎng)石油集團(tuán)董事長(zhǎng)賀久長(zhǎng)就透露，“目前,，延長(zhǎng)石油已經(jīng)完成了50萬(wàn)噸工業(yè)化裝置的可行性研究,，并啟動(dòng)了工藝包的設(shè)計(jì)開發(fā)工作”。
好處幾何
綠色環(huán)保低成本
在近日舉行的該項(xiàng)目新聞發(fā)布會(huì)上,，中科院副院長(zhǎng)張濤院士對(duì)這個(gè)技術(shù)不惜贊美之詞：“這是煤清潔利用這個(gè)大題目下的一個(gè)成功應(yīng)用,，是領(lǐng)跑性的技術(shù)。如果再多一點(diǎn)這樣的技術(shù),，我們就能早日邁入科技強(qiáng)國(guó)行列,。”
這個(gè)技術(shù)也確實(shí)值得驕傲,，與傳統(tǒng)的乙醇合成技術(shù)相比,，該成果好處多多：
首先是成本低且節(jié)能環(huán)保。該技術(shù)僅使用分子篩催化劑和銅基催化劑,，無(wú)貴金屬,；工藝過(guò)程中無(wú)乙酸產(chǎn)生,，避免了抗腐蝕特殊材料的使用，減少了設(shè)備投資,；反應(yīng)體系無(wú)水,，可直接分離得到無(wú)水乙醇產(chǎn)品，節(jié)能環(huán)保,；羰基化過(guò)程中只需富一氧化碳?xì)怏w即可,加氫過(guò)程中只需富氫氣體即可,，由于反應(yīng)過(guò)程中不需高純度氣體，這降低了氣體分離能耗,，節(jié)約了生產(chǎn)成本,。“這些特點(diǎn)使我國(guó)大范圍推廣乙醇汽油成為可能,，尤其是在我國(guó)中西部煤炭資源豐富而糧食資源有限的地區(qū),。”劉中民說(shuō),。
其次,，該技術(shù)的反應(yīng)器、工藝條件與合成氣制甲醇工藝基本一致,，可用以改造現(xiàn)有甲醇廠為乙醇廠,。劉中民介紹，“目前,，國(guó)內(nèi)甲醇工廠的開工率只有58%,，該技術(shù)可將現(xiàn)有大量過(guò)剩的甲醇廠改造成乙醇工廠，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),，釋放產(chǎn)能”,。
此外,，該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性也非常好,。產(chǎn)品乙醇成本低于其他現(xiàn)有技術(shù)，有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,；中間產(chǎn)物乙酸甲酯也是大宗化學(xué)品,，可以按市場(chǎng)的需求及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；乙醇便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存,，簡(jiǎn)單脫水后即可得到高純乙烯,，是基礎(chǔ)的化工原料，可促進(jìn)下游精細(xì)化工行業(yè)發(fā)展,。
另外,，從原理上講，天然氣和煤一樣,，均可以通過(guò)合成氣,，進(jìn)而合成乙醇,，所以煤基乙醇技術(shù)也可以用作天然氣原料生產(chǎn)乙醇，助推“一帶一路”戰(zhàn)略在沿線富有天然氣資源的國(guó)家實(shí)施,。
“3月8日,，我們10萬(wàn)噸示范裝置的首批乙醇產(chǎn)品已經(jīng)外銷出廠�,！毖娱L(zhǎng)石油集團(tuán)興化公司副總經(jīng)理,、總工程師張歲利高興地告訴記者，該項(xiàng)目的成功運(yùn)行為今后大規(guī)模工業(yè)化裝置的建設(shè),、生產(chǎn)和運(yùn)行提供了關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)和寶貴的經(jīng)驗(yàn),，標(biāo)志著我國(guó)將率先擁有設(shè)計(jì)和建設(shè)百萬(wàn)噸級(jí)大型煤基乙醇工廠的能力，奠定了我國(guó)煤制乙醇工業(yè)化的國(guó)際領(lǐng)先地位,。
