来源:中科院之声微信公众号 发布时间:2017/3/17 15:36:21
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全球首套煤基乙醇工业示范项目投产成功

 

采用中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)和陕西延长石油集团(以下简称“延长石油”)共同研发的、具有我国自主知识产权技术的全球首套煤基乙醇工业化项目——延长石油10万吨/年合成气制乙醇装置成功打通全流程,产出合格无水乙醇,并实现两个月的平稳运行,标志着全球首套煤经二甲醚羰基化制乙醇工业示范项目一次投产成功。

大连化物所刘中民院士领导的科研团队于2010年开展“煤基乙醇技术关键催化剂”的研究开发工作,并于2013年实现关键二甲醚羰基化催化剂活性和寿命的突破。2014年大连化物所和延长石油启动“10万吨/年合成气制乙醇工业示范”项目,2016年底项目开始试车,2017年1月11日产出合格产品,产品纯度达到99.71%,主要指标均达到或优于设计值。

乙醇是世界公认的优良汽油添加剂,也是重要的基础化学品。目前,全世界乙醇产量约一亿吨,主要由美国和巴西利用玉米和甘蔗生产。而我国燃料乙醇产量只有250万吨,主要利用粮食进行生产。长期以来,利用化石资源生产乙醇一直是全世界努力的目标和挑战。

该示范项目的投产成功,标志着我国将率先拥有设计和建设百万吨级大型煤基乙醇工厂的能力,对于缓解我国石油供应不足,石油化工原料替代,油品清洁化、煤炭清洁利用及促进国家粮食安全具有战略意义。

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点“煤”成“醇” 洁净中国

 刘红超

“葡萄美酒夜光杯,欲饮琵琶马上催。”

“举杯邀明月,对影成三人”

“明月几时有,把酒问青天。”

“把酒酹滔滔,心潮逐浪高!”

……

当我们看《中国诗词大会》或者和朋友聚会聊天时,不免会提及和美酒相关的诗句。酒在人类文明史上扮演了重要的角色,乙醇则是酒的有效成分。

乙醇,俗称“酒精”,在常温常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体,具有特殊香味,人们常讲“酒香不怕巷子深”就是源于其性能特点。乙醇的用途十分广泛,在世界各国,白酒、啤酒、红酒作为饮品常常出现人们的日常生活中,而乙醇则是这些饮品中最重要的有效成分。我国每年约200万吨以上的乙醇用于酒精类饮品的生产。同时,乙醇还经常作为溶剂、消毒剂出现在我们的日常生活中,如清漆、化妆品、油墨、脱漆剂常常需要用乙醇做溶剂,而医院则需要乙醇用来消毒。更为重要的是,乙醇是世界上公认的环保清洁燃料。

作为燃料乙醇,2015年美国的使用量达4424万吨,巴西燃料乙醇的使用量为2128万吨,我国由于受制于原料来源的影响,使用量仅为250万吨。2015年全球乙醇产量9200万吨,约有66%用做添加剂添加到了汽油中,用做汽车燃料。

几千年前,人类的祖先已经发现通过谷物发酵可以生产用于食用的乙醇。在我国,相传夏禹时期的仪狄发明了酿酒。尽管人类社会的不断发展变迁,几经更迭,但现如今全球93%的乙醇依然采用老祖宗的方法由农作物发酵生产。作为燃料乙醇的生产和消费大国,美国和巴西分别采用玉米和甘蔗为原料生产乙醇,我国则采用陈化粮为原料生产乙醇。2004年起,我国陆续在安徽、河南、黑龙江、吉林、辽宁、广西、湖北、山东等11个省区及部分城市推广应用乙醇汽油。但在推广使用的过程中,一直有人担心出现“与人争粮”,造成农产品价格大幅上涨,威胁国家粮食安全的局面。

2006年国家收回燃料乙醇项目审批权,我国燃料乙醇产量止步不前。另外,生物发酵生产燃料乙醇还存在生产成本相对较高的问题,各燃料乙醇企业依赖国家的补贴进行生产。

2016年我国的原油使用量为5.78亿吨,国内生产量为2亿吨,原油对外依存度达到65.4%,远超过国际公认的警戒线(50%),严重影响到了我国的能源安全。由于乙醇具有较高的辛烷值(125),较高的含氧量(34.8%),可以有效降低汽车尾气污染物和颗粒的排放,乙醇是世界公认的最环保的清洁燃料和油品质量改良剂,并在燃料乙醇生产大国如美国和巴西得到广泛的推广使用。

2016年,我国汽油表观消费量为11983万吨,如果按照10%的添加,燃料乙醇使用量将达到1198万吨。这将为我国的能源安全工作做出贡献。

随着我国综合国力的增长以及人民生活水平的提高,对生活环境的要求也愈来愈严格,对清洁燃料的使用需求量越来越大,开展燃料乙醇的生产及使用日益迫切。但是鉴于我们以全球7%的耕地养活全球20%的人口和我国“富煤贫油少气”的能源现状,亟需开发出大规模以煤为原料生产乙醇的技术,以缓解原油紧张,保障我国能源安全,同时降低污染物排放,提高环境质量。

2010年,中国科学院大连化学物理研究所刘中民院士领导的科研团队已开始开展“煤基乙醇技术关键催化剂”的研究开发工作。该技术以“二甲醚羰基化制乙酸甲酯”为核心,是一条全新的煤基乙醇合成新路线。2012年中科院大连化学物理研究所联合陕西延长石油集团开展了“煤基乙醇整套工艺技术的开发”项目研发工作。经过多年研究,刻苦攻关,2013年取得突破性进展,完成催化剂长周期实验和再生性能实验,各项指标完全达到了工业应用的要求。2014年双方启动“10万吨/年乙醇工业示范”项目,该项目被列为陕西省重点科技示范项目。2015年6月,该项目中试结果通过了国家能源局委托中国石油和化工联合会的组织的技术鉴定,鉴定委员会认为:技术指标先进、应用性强,成果与国际同类技术相比,主要指标属国际领先水平。2016年12月煤基乙醇工业示范装置基本建成,12月下旬开始整套系统的投料试车工作,2017年1月11号生产出合格的无水乙醇。

目前,煤基乙醇示范装置已稳定运行2个月。工业示范装置的投产成功证明了技术的先进性和可靠性,标志着我国率先拥有设计和建设百万吨级大型煤基乙醇工厂的能力。

煤基乙醇技术整个反应和分离体系全程无水,产品为无水乙醇,对原料的分离要求较低,生产能耗低;整个工艺过程腐蚀小,设备成本低;工艺灵活。可用于新建工厂,也可用于现有甲醇厂的改造,利于我国的产业结构调整。随着工业示范装置的投产成功,煤基乙醇的生产规模必然会越来越大,从而形成一个新兴战略产业。这也意味着将化石能源煤转化为清洁燃料乙醇的梦想变为现实,真正实现了点“煤”成“醇”。

作者系中科院大连化物所低碳催化与工程研究部科研人员

 
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以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。 

2017/3/24 12:27:59 srm01
煤基乙醇技术也可以用作天然气原料生产乙醇,助推“一带一路”战略在沿线富有天然气资源的国家实施。
目前已有1条评论
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