我国又一世界级成果:率先突破“煤制乙醇”工业化生产

2017年03月18日09:36  来源:人民网-科技频道
 

人民网北京3月18日电(赵竹青)乙醇,即我们俗称的“酒精”,既是重要的基础化学品,又与我们的生活息息相关。长期以来,利用化石资源生产乙醇一直是全世界努力的目标。记者从中国科学院了解到,中科院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)和陕西延长石油集团(以下简称“延长石油”)共同研发的、具有我国自主知识产权技术的全球首套煤基乙醇工业化示范项目已获得成功,平稳运行两个月。这是我国继煤制油、煤制乙二醇等技术之后,取得的又一世界级成果。

据了解,该项目的成功,标志着我国在该技术领域达到国际领先水平,使我国率先具有了设计和建设百万吨级煤基乙醇大型工业装置的能力,对保障我国能源安全和粮食安全、煤炭清洁化利用以及缓解大气污染等具有重要的战略意义。

为什么要用煤制乙醇?

大连化物所副所长、工程院院士刘中民告诉记者,乙醇是世界上公认的环保清洁燃料,全球66%乙醇作为燃料乙醇添加到汽油中。我国石油对外依存度在2015年已达到65.4%,超过国际公认的警戒线(50%)。由于燃料乙醇能间接替代石油,因此它对国家的能源安全具有重大影响。

我国曾经探索发展了燃料乙醇及乙醇汽油。目前,我国燃料乙醇缺口巨大,“十二五”期间,我国燃料乙醇目标为500万吨/年;至2020年,目标为1000万吨/年,而2015年国内燃料乙醇产量仅为250万吨。

此前,燃料乙醇只能通过粮食来生产,为防止出现乙醇生产”与人争粮“的局面,我国亟需发展非粮路线的燃料乙醇。而我国的能源结构特点是以煤为主,如果能用煤制乙醇,将极大缓解我国的燃料乙醇的需求压力。

煤制乙醇:挑战世界难题

然而,煤经合成气直接制乙醇是一项世界性的挑战,因难以回避贵金属催化剂、效率较低及设备腐蚀等问题,一直还停留在研究开发阶段。大连化物所提出以煤基合成气为原料,经甲醇、二甲醚羰基化、加氢合成乙醇的工艺路线。该路线采用非贵金属催化剂,可以直接生产无水乙醇,是一条独特的环境友好型新技术路线。

该技术路线的核心为二甲醚在分子筛催化剂上的羰基化反应。大连化物所通过大量的创新性研究和攻关,成功开发出具有高活性和高稳定性的分子筛羰基化催化剂,为其进一步工业化奠定了坚实基础。

2012年,大连化物所和延长石油开始联合开展“合成气制乙醇整套工艺技术”项目研发工作,2013年完成了项目中试研究工作。2014年大连化物所与延长石油启动了“10万吨/年合成气制乙醇工业示范”项目,2016年10月装置建设中交,2016年12月开始装置联动试车,2017年1月11日产出合格无水乙醇产品,纯度达到99.71%,主要指标均达到或优于设计值。

煤制乙醇技术牛在哪?

刘中民介绍,与传统的乙醇合成技术相比,该成果具有多项优点。比如,反应体系无水,可直接分离得到无水乙醇产品;使用分子筛催化剂和铜基催化剂,无贵金属等。

另外,该项目中,反应器、工艺条件与合成气制甲醇工艺基本一致,可用以改造现有甲醇厂为乙醇厂,为消化甲醇过剩产能提供了新的技术路线,有利于产业结构的调整。

在成本核算方面,产品乙醇成本低于其他现有技术,经济性好。“比‘煤制油’的经济效益要高出很多。”刘中民表示。

该技术还有足够的灵活性。中间产物乙酸甲酯也是大宗化学品,可以按市场的需求及时调整产品结构。

如此众多且实用的优点,为该技术未来的应用提供了广阔的空间。

能带来哪些社会效益?

刘中民介绍,该项目使我国大范围推广乙醇汽油成为可能,尤其是在我国中西部煤炭资源丰富而粮食资源有限的地区。

另外,该技术可以用于将现有大量过剩的甲醇厂改造成乙醇工厂,调整产业结构,释放产能。“目前,国内甲醇工厂的开工率只有58%,而此项乙醇技术在工艺上和甲醇合成具有一定的共性,可以把甲醇厂改造为乙醇厂。”刘中民说。

“从原理上讲,天然气和煤一样,均可以通过合成气,进而合成乙醇。”刘中民表示,煤基乙醇技术也可以用作天然气原料生产乙醇,助推“一带一路”战略在沿线富有天然气资源的国家实施。

奠定我国煤制乙醇工业化国际领先地位

工业示范装置投产和稳定运行证明了技术的先进性和可靠性。以示范项目为基础,可为百万吨级大型工业化乙醇装置设计提供设计依据及建设和运行经验。

延长石油集团董事长贺久长介绍,目前,延长石油已经完成了50万吨工业化装置的可行性研究,并启动了工艺包的设计开发工作。

中科院副院长张涛院士表示,该项目的成功为今后大规模工业化装置的建设、生产和运行提供了关键技术数据和宝贵的经验,标志着我国将率先拥有设计和建设百万吨级大型煤基乙醇工厂的能力,奠定了我国煤制乙醇工业化的国际领先地位,对于缓解我国石油供应不足,石油化工原料替代,油品清洁化及煤炭清洁高效利用等大有裨益,对保障我国能源安全和粮食安全及缓解大气污染具有重要的战略意义。

(责编:艾雯、李岩)

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