10萬噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范項(xiàng)目
2017年1月，陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（以下簡稱延長石油）10萬噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范項(xiàng)目生產(chǎn)出合格無水乙醇，標(biāo)志著全球首套煤經(jīng)二甲醚羰基化制乙醇工業(yè)示范項(xiàng)目一次投產(chǎn)成功。該示范項(xiàng)目由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱大連化物所）和延長石油共同合作開發(fā)，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。
目前，該工業(yè)示范裝置已平穩(wěn)運(yùn)行兩年多。大連化物所所長、煤基乙醇工業(yè)化項(xiàng)目首席科學(xué)家劉中民在近日接受《中國科學(xué)報》采訪時指出：“煤制乙醇可以替代以糧食為原料制備乙醇，實(shí)現(xiàn)了‘不與人爭糧’的新局面，是新型煤化工產(chǎn)業(yè)化技術(shù)應(yīng)用的又一次重大突破?！?/p>
尊重國情 尋找新技術(shù)
無水乙醇可以作為汽油添加劑，即燃料乙醇使用，可以有效改善汽油品質(zhì)，大幅減少車輛污染物排放。劉中民介紹，乙醇是世界上公認(rèn)的環(huán)保清潔燃料，全球66%的乙醇被作為燃料乙醇添加到汽油中，為各國所接受和推廣。此外，乙醇還可以方便地轉(zhuǎn)化為乙烯，促進(jìn)下游精細(xì)化工行業(yè)的發(fā)展。
目前，全世界乙醇產(chǎn)量約一億噸，主要由美國和巴西利用糧食和甘蔗等生物原料生產(chǎn)。而我國乙醇產(chǎn)量只有700萬噸，其中燃料乙醇250萬噸，主要利用陳化糧進(jìn)行生產(chǎn)。
來自石油化工市場的研究報告顯示，2016年，中國汽油表觀消費(fèi)量12000萬噸，按國內(nèi)E10乙醇汽油標(biāo)準(zhǔn)，燃料乙醇可替代1200萬噸燃油。“在國家石油對外依存度大于70%的情況下，燃料乙醇對國家的能源安全具有重大影響?！眲⒅忻裰赋觥?/p>
根據(jù)國家發(fā)改委《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》給出的目標(biāo)，到2020年我國生物燃料乙醇的年利用量將達(dá)到1000萬噸。然而，我國的國情是地少人多，糧食安全是國家頭等大事，以糧食為原料制備燃料乙醇并不適合在我國大范圍推廣。
“如何有效生產(chǎn)燃料乙醇，避免出現(xiàn)‘與人爭糧’的局面，我們急需開發(fā)非糧燃料乙醇制備技術(shù)。”劉中民團(tuán)隊(duì)開始了新的嘗試。
革新工藝 攻關(guān)催化劑
長期以來，利用化石資源生產(chǎn)乙醇是全世界努力的目標(biāo)?；谖覈悦禾繛橹鞯哪茉唇Y(jié)構(gòu)，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煤基燃料乙醇成套技術(shù)符合我國的實(shí)際國情。
同時，煤經(jīng)合成氣直接制乙醇是一項(xiàng)世界性的挑戰(zhàn)，因難以回避貴金屬催化劑、效率較低及設(shè)備腐蝕等問題，一直還停留在研究開發(fā)階段。而煤經(jīng)乙酸制乙醇是基于乙酸產(chǎn)能過剩的背景，因設(shè)備腐蝕、裝置投資大而沒有大規(guī)模應(yīng)用。
為此，劉中民團(tuán)隊(duì)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?！霸撀肪€核心為二甲醚在分子篩催化劑上的羰基化反應(yīng)，可以直接生產(chǎn)無水乙醇，是一條獨(dú)特的環(huán)境友好型新技術(shù)路線?！?/p>
此反應(yīng)打破了以金屬為催化劑的傳統(tǒng)羰基化反應(yīng)理念，在科學(xué)界和工業(yè)界受到了極大關(guān)注，但因其催化劑活性低、穩(wěn)定性差，一直難以工業(yè)應(yīng)用。劉中民團(tuán)隊(duì)通過多年攻關(guān)，成功開發(fā)出具有高活性和高穩(wěn)定性的分子篩羰基化催化劑，為其進(jìn)一步工業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
所企合作 深化產(chǎn)學(xué)研
2012年大連化物所和延長石油開始聯(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，2014年雙方合作啟動了10萬噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范項(xiàng)目，項(xiàng)目于2017年年初產(chǎn)出合格無水乙醇產(chǎn)品，純度達(dá)到99.71%。
對于此項(xiàng)工作，中科院院長白春禮曾給予評價：煤基乙醇工業(yè)化示范項(xiàng)目成功投產(chǎn)，在世界范圍內(nèi)首開先河。這一新技術(shù)的應(yīng)用，將有效彌補(bǔ)石油資源不足，緩解我國燃料乙醇對糧食的依賴，為我國的能源安全和糧食安全提供有力保障。
該項(xiàng)目也是大連化物所和延長石油深化產(chǎn)學(xué)研合作的一項(xiàng)重大成果。2017年4月，大連化物所和延長石油出資成立延長中科（大連）能源科技股份有限公司。延長中科依托大連化物所合成氣制乙醇技術(shù)，進(jìn)行技術(shù)推廣和催化劑的配套生產(chǎn)銷售。
2017年9月，國家發(fā)展改革委、國家能源局、財(cái)政部等15部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于擴(kuò)大生物燃料乙醇生產(chǎn)和推廣使用車用乙醇汽油的實(shí)施方案》。根據(jù)方案，到2020年，全國范圍內(nèi)將推廣使用車用乙醇汽油，基本實(shí)現(xiàn)全覆蓋。
“國家一直支持燃料乙醇的發(fā)展，開發(fā)先進(jìn)的乙醇生產(chǎn)技術(shù)是利國利民的大事?！表?xiàng)目負(fù)責(zé)人、大連化物所研究員朱文良告訴《中國科學(xué)報》，煤基乙醇的成本（大型化后全成本約3500元/噸）遠(yuǎn)優(yōu)于糧食乙醇成本，同時，該技術(shù)還可以用于將現(xiàn)有甲醇廠改造成乙醇工廠，對于國家調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，釋放產(chǎn)能有積極意義。
2017年年底，大連化物所與延長石油簽署50萬噸/年煤基乙醇工業(yè)化裝置合同，已經(jīng)開始施工。2018年11月，大連化物所與新疆天業(yè)集團(tuán)簽署年產(chǎn)120萬噸合成氣制乙醇項(xiàng)目一期——60萬噸/年合成氣制乙醇專利技術(shù)實(shí)施許可合同。目前還有30多家企業(yè)正在與大連化物所洽談合作。
大連化物所副研究員劉紅超主要負(fù)責(zé)“二甲醚羰基化制乙酸甲酯”催化劑和工藝的研發(fā)，他希望團(tuán)隊(duì)多年研發(fā)的技術(shù)能夠得到國家推廣，為國家和社會的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
2018年8月25日，天津市內(nèi)有10座加油站進(jìn)行汽油置換，并從當(dāng)日起供應(yīng)乙醇汽油。此前，黑龍江、吉林、遼寧等11個試點(diǎn)省份已開始推廣使用車用乙醇汽油，并取得積極的成果，后續(xù)將進(jìn)一步在北京、天津、河北等15個省份推廣。
劉中民也指出，煤基乙醇技術(shù)也可以用作天然氣原料生產(chǎn)乙醇，該技術(shù)也有潛力助推“一帶一路”倡議在沿線富有天然氣資源的國家的實(shí)施。
