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煤制乙醇开创 “不与人争粮”新局面

日期:2022-03-05 09:19:01


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20172001年1月,陕西延长石油(集团)有限公司(以下简称延长石油)生产合格0万吨/年合成气体乙醇工业示范项目,标志着世界上第一个通过二甲醚基化乙醇工业示范项目成功投产。该示范项目由中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化学研究所)和延长石油共同开发,拥有独立的知识产权。

目前,该工业示范装置已平稳运行两年多。大连化工研究所所长、煤基乙醇工业化项目首席科学家刘中民在最近接受《中国科学报》采访时指出:煤乙醇可以取代以粮食为原料制备的乙醇‘不与人争粮’新形势是新型煤化工产业化技术应用的又一重大突破。

尊重国情 寻找新技术

无水乙醇可作为汽油添加剂,即燃料乙醇,可有效提高汽油质量,大大减少车辆污染物排放。据刘介绍,乙醇是世界公认的环保清洁燃料,全球66%的乙醇作为燃料乙醇添加到汽油中,被各国接受和推广。此外,乙醇还可以轻松转化为乙烯,促进下游精细化工的发展。

目前,世界乙醇产量约为1亿吨,主要由美国和巴西使用谷物和甘蔗等生物原料生产。中国乙醇产量仅为700万吨,其中燃料乙醇为250万吨,主要由老化谷物生产。

根据石化市场的研究报告,2016年,中国汽油表观消费量为1.2万吨E10根据乙醇汽油标准,燃料乙醇可以替代1200万吨燃料。刘中民指出:燃料乙醇对国家能源安全有重大影响,当国家石油对外依赖度大于70%时。

根据国家发改委《可再生能源中长期发展规划》给出的目标,到2020年,中国生物燃料乙醇年利用量将达到1000万吨。然而,中国的国情是人口少,粮食安全是国家的重中之重。以粮食为原料制备燃料乙醇不适合在中国广泛推广。

如何有效生产燃料乙醇,避免发生‘与人争粮’刘中民团队开始了新的尝试。

创新技术 攻关催化剂

长期以来,利用化石资源生产乙醇一直是世界的目标。基于我国煤炭能源结构,开发具有自主知识产权的煤基燃料乙醇成套技术符合我国实际国情。

同时,煤合成气直接乙醇是一个世界性的挑战。由于贵金属催化剂难以避免,效率低,设备腐蚀,仍处于研发阶段。煤乙酸乙醇是基于乙酸产能过剩的背景,由于设备腐蚀和设备投资大,没有大规模应用。

煤制乙醇开创 “不与人争粮”新局面

为此,刘中民团队提出了以煤基合成气为原料,通过甲醇、二甲醚和氢合成乙醇的工艺路线。该路线的核心是二甲醚在分子筛催化剂上的基础反应,可以直接生产无水乙醇,是一条独特的环保新技术路线。

这种反应打破了以金属为催化剂的传统基础反应概念,在科学和工业界引起了广泛关注,但由于催化剂活性低、稳定性差,工业应用困难。经过多年的研究,刘中民团队成功开发了高活性、高稳定性的分子筛基础催化剂,为其进一步工业化奠定了坚实的基础。

企业合作 深化产学研深化

20122014年,大连化工研究所和延长石油开始联合开展合成气制乙醇全套工艺技术项目研发。2014年,双方合作启动了10万吨/年合成气制乙醇工业示范项目,2017年初生产合格无水乙醇产品,纯度达到99.71%。

对于这项工作,中国科学院院长白春丽评价说,煤基乙醇工业化示范项目已成功投产,是世界上第一个。该新技术的应用将有效弥补石油资源的不足,缓解燃料乙醇对食品的依赖,为中国的能源安全和食品安全提供有力保障。

该项目也是大连化工研究所与延长石油深化产学研合作的重大成果。2017年4月,大连化工研究所和延长石油研究所成立了延长中科(大连)能源科技有限公司。延长中科依托大连化工研究所合成气体乙醇技术,进行技术推广和催化剂配套生产销售。

20172009年9月,国家发改委、国家能源局、财政部等15个部门联合发布了《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广汽车乙醇汽油使用的实施计划》。根据该计划,到2020年,汽车乙醇汽油将在全国范围内推广,基本实现全覆盖。

国家一直支持燃料乙醇的发展,开发先进的乙醇生产技术是造福国家和人民的重大事件。项目负责人、大连化工研究所研究员朱文良告诉《中国科学报》,煤基乙醇的成本(约3500元/吨)远远优于粮食乙醇。同时,该技术也可用于将现有甲醇厂转化为乙醇厂,对国家调整产业结构、释放产能具有积极意义。

2017年底,大连化工研究所与延长石油公司签订了50万吨/年煤基乙醇工业化装置合同,并开始建设。2018年11月,大连化工研究所与新疆天业集团签订了年产120万吨合成气体乙醇项目一期-60万吨/年合成气体乙醇专利技术实施许可合同。目前,30多家企业正在与大连化工研究所洽谈合作。

大连化学研究所副研究员刘红超主要负责二甲醚基化乙酸甲酯催化剂和工艺的研发。他希望团队多年来开发的技术能够得到国家的推广,为国家和社会的发展做出贡献。

20182008年8月25日,天津有10个加油站更换汽油,并从同一天起供应乙醇汽油。此前,黑龙江、吉林、辽宁等11个试点省份已开始推广汽车乙醇汽油的使用,并取得了积极成果,并将在北京、天津、河北等15个省份进一步推广。

刘中民还指出,煤基乙醇技术也可以作为天然气原料生产乙醇,也有潜力推动沿线天然气资源丰富国家一带一路倡议的实施。


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