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全球首套煤基乙醇工業(yè)化項目在陜西投產(chǎn)成功

發(fā)布日期:2017-03-29 來源:本站 作者:本站

近日,采用我國自主知識產(chǎn)權(quán)的全球首套煤基乙醇工業(yè)化項目投產(chǎn)成功,引發(fā)大量關(guān)注。這是陜西延長石油集團10萬噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范項目,由中科院大連化學物理研究所和延長石油集團共同研發(fā),于今年1月11日打通全流程,生產(chǎn)出合格的無水乙醇,裝置已平穩(wěn)運行了兩個多月。鐵精粉


乙醇俗稱酒精,煤基乙醇就是以煤為原料制備無水酒精,這個化“煤”為“酒”的奇跡如何釀成?又具有哪些重大意義呢?請看《經(jīng)濟日報》記者采寫回來的報道。


全球首套煤基乙醇工業(yè)化項目在陜西投產(chǎn)成功


意義何在


讓乙醇和糧食脫鉤


“這個示范項目的成功投產(chǎn),在世界范圍內(nèi)首開先河,占領(lǐng)了技術(shù)制高點,奠定了我國煤制乙醇技術(shù)及工業(yè)化的國際領(lǐng)先地位?!敝锌圃涸洪L白春禮院士說,這一新技術(shù)的應(yīng)用,將有效彌補石油資源不足、緩解我國燃料乙醇對糧食的依賴,為我國能源安全和糧食安全提供有力保障。朝陽鐵精粉


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?!敝锌圃捍筮B化物所劉中民院士介紹說,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。朝陽鐵粉


此外,乙醇可以替代或部分替代汽油作發(fā)動機燃料,減少原油消耗,從而減輕對石油的依賴,有利于國家能源安全。中國自1993年成為石油凈進口國之后,石油對外依存度逐年提高,從1995年7.6%上升到2015年65.4%,對外依存度已超過國際公認的警戒線(50%),這嚴重影響到國家的能源安全。2016年,中國汽油表觀消費量11983萬噸,按國內(nèi)E10乙醇汽油標準(用90%的普通汽油與10%的燃料乙醇調(diào)和而成),需燃料乙醇1198萬噸。燃料乙醇對國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。


美國和巴西于上世紀80年代開始大力發(fā)展燃料乙醇,為其國家能源獨立作出了重要貢獻。為了解決陳化糧問題,我國也探索發(fā)展了燃料乙醇及乙醇汽油。


鑒于我國以全球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大范圍推廣。為避免出現(xiàn)“與人爭糧”的局面,進而威脅糧食安全,2006年國家收回糧食制備燃料乙醇項目審批權(quán)。目前,我國燃料乙醇缺口巨大,“十二五”期間,我國燃料乙醇目標為500萬噸/年;至2020年,目標為1000萬噸/年,而2015年國內(nèi)燃料乙醇產(chǎn)量僅為250萬噸。經(jīng)過多年試點后,目前只有部分省份(11個)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?!眲⒅忻裾f,“我國煤炭資源豐富,用煤做乙醇,是出于能源安全和糧食安全的考慮”。


“牛”在哪里


工業(yè)化解世界難題


用煤做乙醇,這思路順理成章,做起來卻非常艱難。


長期以來,利用化石資源生產(chǎn)乙醇一直是全世界努力的目標。而我國能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主,顯然應(yīng)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)。但煤經(jīng)合成氣直接制乙醇是一項世界性的挑戰(zhàn),它需要貴金屬催化劑,效率較低,還會造成設(shè)備腐蝕,過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,無法實現(xiàn)工業(yè)化。”劉中民說。


但是這個煤基乙醇不能工業(yè)化的難題,被中國人解決了。


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)無水乙醇,是一條獨特的環(huán)境友好型新技術(shù)路線。


但這條技術(shù)路線并不好走?!岸酌艳D(zhuǎn)化反應(yīng)非常復雜,有上萬種反應(yīng)產(chǎn)物,上百種反應(yīng)路徑。”劉中民說,為了找出最合適的有工業(yè)應(yīng)用價值的技術(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,這樣短的壽命完全無法實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。在科研人員的努力下,2011年該催化劑壽命達到300小時,2012年達到1150小時,2013年達到6400小時……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,為實現(xiàn)工業(yè)化奠定了堅實基礎(chǔ)。


有了工業(yè)化應(yīng)用前景的技術(shù),轉(zhuǎn)化并不是難題。因為早在2010年,中科院大連化物所就與延長石油集團簽訂了全面戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方合作的重點就是技術(shù)開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化。


2012年,大連化物所和延長石油聯(lián)合開展“合成氣制乙醇整套工藝技術(shù)”項目研發(fā)工作,2013年完成項目中試。2015年9月,國家能源局委托中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會對該項目中試成果進行成果鑒定,鑒定委員會認為:技術(shù)指標先進、應(yīng)用性強,與國際同類技術(shù)相比,主要指標達到國際領(lǐng)先水平。


2014年大連化物所與延長石油啟動了“10萬噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范”項目,2016年10月裝置建成,2016年12月開始裝置聯(lián)動試車,2017年1月11日產(chǎn)出合格無水乙醇產(chǎn)品,純度達到99.71%,主要指標均達到或優(yōu)于設(shè)計值。


10萬噸工業(yè)示范裝置的投產(chǎn)和穩(wěn)定運行證明了技術(shù)的先進性和可靠性。以此為基礎(chǔ),可以建設(shè)百萬噸級大型工業(yè)化乙醇裝置。延長石油集團董事長賀久長就透露,“目前,延長石油已經(jīng)完成了50萬噸工業(yè)化裝置的可行性研究,并啟動了工藝包的設(shè)計開發(fā)工作”。


好處幾何


綠色環(huán)保低成本


在近日舉行的該項目新聞發(fā)布會上,中科院副院長張濤院士對這個技術(shù)不惜贊美之詞:“這是煤清潔利用這個大題目下的一個成功應(yīng)用,是領(lǐng)跑性的技術(shù)。如果再多一點這樣的技術(shù),我們就能早日邁入科技強國行列。”


這個技術(shù)也確實值得驕傲,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,無貴金屬;工藝過程中無乙酸產(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)體系無水,可直接分離得到無水乙醇產(chǎn)品,節(jié)能環(huán)保;羰基化過程中只需富一氧化碳氣體即可,加氫過程中只需富氫氣體即可,由于反應(yīng)過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。“這些特點使我國大范圍推廣乙醇汽油成為可能,尤其是在我國中西部煤炭資源豐富而糧食資源有限的地區(qū)?!眲⒅忻裾f。


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),有市場競爭力;中間產(chǎn)物乙酸甲酯也是大宗化學品,可以按市場的需求及時調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu);乙醇便于運輸和儲存,簡單脫水后即可得到高純乙烯,是基礎(chǔ)的化工原料,可促進下游精細化工行業(yè)發(fā)展。


另外,從原理上講,天然氣和煤一樣,均可以通過合成氣,進而合成乙醇,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家實施。


“3月8日,我們10萬噸示范裝置的首批乙醇產(chǎn)品已經(jīng)外銷出廠。”延長石油集團興化公司副總經(jīng)理、總工程師張歲利高興地告訴記者,該項目的成功運行為今后大規(guī)模工業(yè)化裝置的建設(shè)、生產(chǎn)和運行提供了關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)和寶貴的經(jīng)驗,標志著我國將率先擁有設(shè)計和建設(shè)百萬噸級大型煤基乙醇工廠的能力,奠定了我國煤制乙醇工業(yè)化的國際領(lǐng)先地位。

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