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            2022-09-09 21:40 星期五 中國煤炭工業協會主辦
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            全球規模最大煤基乙醇項目9月投產
            字號:[    ] 發布時間:2022-07-29 09:18:14 來源:新京報 發布人:馬穎

            在陜西榆林榆神工業園,50萬噸/年煤基乙醇裝置“蓄勢待發”。這將是全球規模最大的煤基乙醇項目,奠定了我國煤制乙醇技術的國際領先地位。

            科技創新如何助力“雙碳”目標實現?近日,“走進中國科學院·記者行——‘科技雙碳’服務經濟主戰場榆林段活動”舉行。記者在采訪中了解到,50萬噸/年煤基乙醇項目預計將于9月開始投料試車、打通全流程,并將正式投入生產,對保障國家能源安全和糧食安全具有重要戰略意義。

            煤炭如何清潔利用變成酒精?新京報記者在榆林進行實地探訪并采訪了中科院大連化物所的專家。

            去年燃料乙醇缺口約1000萬噸

            乙醇,俗稱酒精,既是重要的基礎化學品,又與人們的日常生活息息相關,可用于制造飲料、香精、消毒劑等。目前,乙醇的最大用處是作為汽油添加劑,即燃料乙醇使用,可有效改善汽油品質,大幅減少車輛污染物的排放。乙醇是世界上公認的環保清潔燃料,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,乙醇可以便利地轉化為乙烯,促進下游精細化工行業的發展。

            據中國工程院院士、中科院大連化物所所長劉中民介紹,傳統乙醇生產技術主要以糧食為原料進行發酵。目前,全世界乙醇產量約一億噸,主要由美國和巴西利用糧食和甘蔗等生物原料生產。2020年,我國乙醇產量987萬噸,其中燃料乙醇約274萬噸,主要利用陳糧進行生產。

            2017年,國家十五部委曾明確提出,到2020年在全國范圍內推廣使用車用乙醇汽油,但至今沒有實現,其中最主要的問題就是燃料乙醇產量不足。2021年,中國汽油表觀消費量1.4億噸,需燃料乙醇1400萬噸,缺口約1000萬噸。在我國石油對外依存度超過70%的情況下,燃料乙醇對我國能源安全具有重要意義。

            但我國地少人多,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。開發非糧燃料乙醇技術可以避免出現“與人爭糧”的局面,保障糧食安全。

            避免“與人爭糧”,開辟化石能源制乙醇全新工藝路線

            劉中民說,從生物質發展的角度來說,用秸稈纖維素制乙醇最具意義,盡管取得了一些進展,但由于技術的經濟性問題,目前還處于研發階段。

            利用化石能源生產乙醇,一直是全世界努力的目標和共同面臨的挑戰。我國能源資源的特點為“富煤、貧油、少氣”。推進煤炭清潔高效利用,是實現碳達峰碳中和目標的重要途徑。“我國煤炭資源量占化石能源的比例達到95%,因此,開發具有自主知識產權的煤基乙醇成套技術符合我國的實際國情。”他表示。

            合成氣是一氧化碳和氫氣的混合氣,可由煤、天然氣或生物質氣化得到。煤經合成氣直接制乙醇是一項世界性的挑戰,因反應過程需要貴金屬催化劑、產物選擇性低、設備易腐蝕等問題,長期停留在研究開發階段。

            中科院大連化物所研發出了一條環境友好的全新工藝路線——以煤基合成氣為原料,經二甲醚羰基化、加氫合成乙醇。這條路線采用非貴金屬催化劑,無腐蝕,可以直接生產無水乙醇,是煤基乙醇的理想路線。

            據劉中民介紹,這條技術路線打破了以貴金屬為催化劑的傳統羰基化反應理念,在科技界和工業界受到極大關注,但該技術需要突破催化劑活性低、穩定性差等難題。而中科院大連化物所通過大量的創新性研究和技術攻關,成功開發出具有高活性和高穩定性的分子篩羰基化催化劑,在二甲醚羰基化研究方面取得重大突破,為其進一步工業化奠定了基礎。

            從實驗室研究到10萬噸工廠,只用了6年

            “研發的根本目的是為了應用。我們的專長是基礎研究和應用研究相結合,下一步要和企業開放合作。”劉中民說。

            2012年,中科院大連化物所和延長石油集團開始聯合開展“合成氣制乙醇整套工藝技術”項目研發工作。2017年1月11日,具有我國自主知識產權技術的全球首套10萬噸/年煤基乙醇工業示范項目打通全流程,生產出合格無水乙醇。

            “從實驗室研究到10萬噸工廠,我們前后只用了六年時間,這個速度是非?斓。” 劉中民說。

            煤基乙醇技術(DMTE)以煤為原料,通過煤氣化制取合成氣(一氧化碳和氫氣的混合氣),然后合成甲醇,進而經脫水、羰基化、加氫三個步驟制取乙醇產品。

            與傳統的乙醇合成技術相比,煤基乙醇工藝過程中無水或極少量水,分離所得產品直接為無水乙醇,降低了產品的分離能耗,節省了生產成本。工藝過程中所采用的催化劑為常規的分子篩催化劑和銅基催化劑,成本低。同時工藝中無需添加碘甲烷等鹵化物助劑,避免了抗腐蝕特殊材料鋯材或哈氏合金的使用,減少了設備投資。“中間產物乙酸甲酯也是大宗化學品,可以按市場的需求及時調整產品結構。”劉中民補充道。

            產量翻番,每年可節約生物乙醇原料糧150萬噸

            在10萬噸示范項目的基礎上,雙方正在進行技術升級迭代,50萬噸/年煤基乙醇項目已于2020年6月奠基動工。預計今年9月,50萬噸/年乙醇裝置將投料試車。這將是全球規模最大的煤基乙醇項目,標志著乙醇生產邁入大規模工業化時代,奠定了我國煤制乙醇技術的國際領先地位。

            “這里設有三臺大型乙醇儲罐,每臺容積為一萬立方米,其中存儲的就是純度為99.5%-99.9%的優質無水乙醇……”在工作人員的帶領下,7月18日,記者來到榆神工業園煤基乙醇項目生產現場。在占地1700多畝的產區內,有一大片高塔聳立的區域,這里就是項目最核心的50萬噸/年煤基乙醇裝置區。

            其中高達118米的煤基乙醇精制塔最為醒目,它的直徑為8米,是全球最大煤基乙醇精制塔,進料量達到每小時109噸。與之相對而立的,是99米的甲醇脫脂塔,這對巍然聳立著的“鋼鐵巨獸”是項目最具標志性的設備。順著盤旋的階梯,記者攀爬至接近30米的平臺,這里四臺并排而立的設備是乙醇裝置的心臟——羰基化反應器,在生產乙醇的過程中發揮著關鍵作用。

            “按照總體計劃,裝置將于今年9月投料試車、打通全流程,產出合格產品。”延長石油榆神能源化工有限公司總經理郭尊禮說,項目用低階煤代替糧食制取乙醇,按照3噸糧食生產1噸乙醇測算,榆神50萬噸/年煤基乙醇項目建成投產后,每年可節約生物乙醇原料糧150萬噸,相當于榆林市全年糧食產量(年均230萬噸)的65%。

            劉中民說,煤基乙醇的成本(大型化后全成本)約3500元/噸,而糧食制乙醇成本為5000元/噸。煤基乙醇技術不但可以以煤為原料,也能以天然氣、生物質、鋼廠煤氣為原料生產乙醇,為煤炭資源的清潔、高效、低碳利用和國家“雙碳”目標的實現提供強有力的技術支撐。

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