乙醇是酒的主要成分，在醫(yī)療、化學、能源等多領域扮演著重要角色。
對于如何制取乙醇，安徽省淮北市有著兩種答案。在這里，糧食釀造的口子窖酒聲名遠揚，酒文化源遠流長；如今，通過焦爐煤氣等合成氣制取乙醇，淮北不僅在拓展煤化工產業(yè)鏈，還讓乙醇在能源領域發(fā)揮著越來越重要的作用。
何如通過煤化工手段實現(xiàn)點“煤”成“酒”？近日，《中國能源報》記者走進當前全球規(guī)模最大乙醇生產裝置啟動試生產現(xiàn)場，了解這背后神奇故事。為何要開辟非糧乙醇生產路線？當前行業(yè)已有哪些新進展？未來還將走向何方？
重要戰(zhàn)略方向
“當前，世界仍處于油氣時代，基于我國富煤貧油少氣的能源結構特點，減少石油依賴對于保障我國能源安全至關重要。加之隨著'雙碳'目標的持續(xù)推進，新能源汽車市場飛速發(fā)展，汽油、柴油在降碳角度也要少用。然而，隨著國家的發(fā)展，人均GDP的提高，我們的日?；瘜W品需求快速增長，使得對石油的供需矛盾更為加劇。”中國工程院院士、大連化物所所長劉中民表示。
據了解，乙醇是世界公認的優(yōu)良汽油添加劑，也是重要的基礎化學品。不過，此前我國傳統(tǒng)乙醇生產主要依靠谷物等糧食作物為原料，涉及與人爭糧問題，加上乙醇兼有大宗化學品和基礎能源產品的雙重屬性，開辟非糧乙醇大規(guī)模生產路線對于保障我國糧食安全、能源安全和化工產業(yè)鏈安全均具有重要意義。2022年2月22日，中央一號文件明確指出“嚴格控制以玉米為原料的燃料乙醇加工”。
早在2010年，劉中民團隊就已開始攻堅非糧乙醇生產賽道，提出了以合成氣為原料，經二甲醚羰基化和乙酸甲酯加氫合成無水乙醇（DMTE）的技術路線。2017年，全球首套10萬噸/年甲醇制乙醇工業(yè)示范項目一次開車，截至目前，示范項目已穩(wěn)定運行7年；2023年12月28日，全球規(guī)模最大的60萬噸/年乙醇生產裝置在淮北礦業(yè)集團碳鑫科技有限公司啟動試生產。截至目前，DMTE技術已簽訂13套工業(yè)裝置（其中出口2套）技術實施許可合同，乙醇產能達395萬噸/年。
淮北市委副書記、市長王華東在項目啟動現(xiàn)場表示：“甲醇綜合利用項目的投產，標志著國內規(guī)模最大的煤制乙醇技術在淮北成功落地轉化，為園區(qū)煤化工產業(yè)鏈拓展延伸提供了必要的原料支撐，還將助力臨渙化工園區(qū)，打造千億先進高分子材料和精細化工產業(yè)集群，成為淮北轉型發(fā)展的重要增長極?！?/p>
從源頭降碳
“事實上，這一次的項目表面看是煤化工產業(yè)鏈的進一步延伸，實際也與鋼鐵化工、石油化工有融合?！眲⒅忻裾f，“其生產原料合成氣，是將鋼廠煉焦排出的焦爐氣作為生產原料，這一部分焦爐氣原本用于燃燒發(fā)電，會產生二氧化碳排放。而現(xiàn)在轉發(fā)為乙醇，就相當于一定程度上實現(xiàn)了源頭減碳?！?/p>
“一氧化碳和氫氣是煤基乙醇的關鍵原料。我國是鋼鐵生產大國，副產含有大量一氧化碳和氫氣的鋼廠煤氣，因此，從原理上講，從鋼廠煤氣制乙醇是可行的。”大連化物所研究員劉紅超表示。
當然，規(guī)模越大、難度更高，面臨的問題也更為復雜。要保障裝置的成功投產，必須克服包括催化劑研制、反應工藝優(yōu)化、現(xiàn)場復雜問題解決等一系列難點。尤其是在催化劑方面，在10萬噸/年工業(yè)示范裝置所用催化劑基礎上，當前催化劑性能有了進一步的更新和提高?！澳壳伴_發(fā)出新一代羰基化催化劑，最終催化劑單程壽命達到16500小時，相當于兩年，有效提高了技術的經濟性和可靠性。”劉中民介紹。
這一系列突破的背后，離不開研究團隊的辛勤付出。劉紅超透露，這次焦爐煤氣制乙醇項目，工藝過程更為復雜，且焦化企業(yè)和化工企業(yè)存在諸多不同，因此，試生產不僅需要磨合生產設備、同時需要磨合工作人員?！白鳛榧夹g發(fā)明方，我們不僅需要提供準確的技術指導，同時還完成對現(xiàn)場員工的培訓等。有的同事早上7點多到達現(xiàn)場，第二天晚上才能回到駐地休息，連軸轉36小時是常態(tài)。不僅需要解決現(xiàn)場出現(xiàn)的問題，而且還需要突破體力的極限?！?/p>
推動多方協(xié)同降碳
“近年來，淮北礦業(yè)集團始終堅持依托煤炭、延伸煤炭、超越煤炭發(fā)展戰(zhàn)略，加強煤炭清潔高效利用，走綠色低碳發(fā)展道路。利用煤焦化電一體化產業(yè)優(yōu)勢，按照謀劃一批、儲備一批、建設一批的思路，大力發(fā)展化工產業(yè)項目的建成，對煤化工產業(yè)發(fā)展具有里程碑的意義，將進一步延伸煤化工產業(yè)鏈?！卑不仗荐慰萍加邢薰究偨浝砝顐ケ硎荆@次生產裝置試生產啟動，實現(xiàn)了焦爐煤氣制取乙醇的大規(guī)模生產，促進了鋼鐵、能源、環(huán)境等行業(yè)的低碳化融合發(fā)展。
“含氧化合物是煤化工最有特色的產品路線，并且還可繼續(xù)向下拓展產業(yè)鏈?！眲⒅忻癖硎?，像乙醇這類含氧化物還有很多，比如生活最常用到的可降解塑料乙醇酸聚合，就是煤化工產物。從這個角度來看，中國含氧化物一定會形成一個新興的戰(zhàn)略產業(yè)。而煤化工行業(yè)的未來發(fā)展，既要適應低碳化要求，還要做出有特色的產業(yè)體系，既為自己所用，還得有市場競爭甚至國際市場競爭力。煤炭的高效清潔轉化利用還存在潛力?！?/p>
延長中科(大連)能源科技股份有限公司總經理王輝也認為，未來隨著整個乙醇產業(yè)鏈的延伸，一定會有更多的企業(yè)利用這項技術，乙醇產品不僅僅成為售賣的商品，還可用作其他用途，從而形成全新的產業(yè)鏈?！北热珀兾餮娱L石油集團第二套50萬噸/年乙醇裝置的產品將直接脫水做乙烯，然后進行下游精細化學品的生產；新疆天業(yè)的乙醇產品將最終做聚氯乙烯；淮北礦業(yè)集團也拿出來其中一部分乙醇做胺類的化工產品?！?/p>
與此同時，我國工業(yè)體系立足于能源，而能源用得最多的還是煤。要搞煤炭的高效清潔轉化利用，涉及的是全鏈條，而不是只看煤電的發(fā)電效率。劉中民表示，”在推進'雙碳'目標大背景下，除了能源，冶金、化工行業(yè)也占據了相當大一部分碳減排壓力。因此我們還在持續(xù)關注煤化工與石油化工的融合協(xié)調發(fā)展問題，煤化工、石油化工與鋼廠的協(xié)調發(fā)展問題，和氯堿化工的聯(lián)動問題等。同時，市場是一個培育的過程，國家政策也在逐漸演變，合成氣制乙醇的發(fā)展需要循序漸進。未來，還要繼續(xù)合理布局，并為發(fā)展持續(xù)創(chuàng)新?！?記者 林水靜)
轉自：中國能源報
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