日前，在陜西榆林榆神工業(yè)園颗圣，基于劉中民團(tuán)隊(duì)研究成果的全球規(guī)模最大的50萬(wàn)噸/年煤基乙醇工業(yè)化項(xiàng)目正式建成在岂。這一項(xiàng)目有哪些重大意義?記者進(jìn)行了采訪。
利用化石能源生產(chǎn)乙醇箕径，符合實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的客觀要求
乙醇迅督，不僅是重要的基礎(chǔ)化學(xué)品，也與人們的日常生活息息相關(guān)疚函，可用于制造飲料枕厅、香精堂淡、消毒劑等扒腕。無(wú)水乙醇可以作為汽油添加劑即燃料乙醇來(lái)使用绢淀，能夠有效改善汽油品質(zhì)皆的，大幅減少車輛污染物排放费薄。
“傳統(tǒng)乙醇生產(chǎn)技術(shù)主要以糧食為原料進(jìn)行發(fā)酵。”劉中民介紹楞抡，“目前，全世界乙醇產(chǎn)量約1億噸召廷，主要利用糧食和甘蔗等生物原料生產(chǎn)。2020年京思，我國(guó)乙醇產(chǎn)量為987萬(wàn)噸，其中燃料乙醇約274萬(wàn)噸须涕，主要利用陳糧進(jìn)行生產(chǎn)征离。”
據(jù)悉引继，當(dāng)前我國(guó)燃料乙醇產(chǎn)量無(wú)法滿足需求。劉中民算了筆賬：“2021年级嘀，我國(guó)汽油表觀消費(fèi)量為1.4億噸广莉，需燃料乙醇1400萬(wàn)噸。因此胖讶，提高燃料乙醇產(chǎn)量德检，對(duì)保障我國(guó)能源安全具有重要意義。”
與此同時(shí)斯娃，我國(guó)地少人多澎灸，糧食安全是頭等大事，以糧食為原料制備燃料乙醇遮晚，并不適合大范圍推廣性昭。劉中民認(rèn)為，從生物質(zhì)發(fā)展的角度來(lái)看县遣，用秸稈纖維素制乙醇是一個(gè)研究方向糜颠，盡管該技術(shù)取得了一些進(jìn)展，但由于經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題萧求，目前還處于研發(fā)階段其兴。
而利用化石能源生產(chǎn)乙醇，是科學(xué)家們努力的目標(biāo)夸政。我國(guó)能源資源的特點(diǎn)為“富煤元旬、貧油、少氣”秒梳，推進(jìn)煤炭清潔高效利用，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰箕速、碳中和目標(biāo)的重要途徑酪碘。“我國(guó)煤炭資源量占化石能源的比例達(dá)到95%熏萎，因此，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤基乙醇成套技術(shù)符合我國(guó)的實(shí)際國(guó)情解夜。”劉中民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了新的嘗試吃会。
一條全新的技術(shù)路線，以煤基合成氣為原料李狼，經(jīng)甲醇炊办、二甲醚羰基化、加氫合成乙醇
煤制乙醇榆模，方向明確何哎，做起來(lái)卻非常艱難。傳統(tǒng)煤制乙醇的路線一般有兩條：一是煤經(jīng)合成氣直接制乙醇积辞，二是煤經(jīng)乙酸制乙醇拳笨。
長(zhǎng)期以來(lái)，煤經(jīng)合成氣直接制乙醇是個(gè)世界性難題菠卖，主要是因?yàn)樗枰觅F金屬做催化劑咏肠，效率低、腐蝕嚴(yán)重相种、設(shè)備成本高威恼，一直停留在研究開(kāi)發(fā)階段。“這條路線的催化劑要用到貴金屬銠寝并，它比鉑金還貴幾倍箫措，不利于推廣，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化食茎。”劉中民說(shuō)蒂破。
而煤經(jīng)乙酸制乙醇是基于乙酸產(chǎn)能過(guò)剩的背景，因乙酸存在腐蝕性别渔，需采用耐腐蝕的設(shè)備附迷，裝置投資大、成本較高哎媚，也沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用喇伯。
經(jīng)過(guò)多年努力，大連化物所提出了全新的技術(shù)路線：以煤基合成氣為原料拨与，經(jīng)甲醇稻据、二甲醚羰基化、加氫合成乙醇买喧。該路線采用非貴金屬催化劑霉枢，可以直接生產(chǎn)無(wú)水乙醇，是一條環(huán)境友好型技術(shù)路線榔屈。
這條技術(shù)路線并不好走斑宴。“二甲醚轉(zhuǎn)化反應(yīng)非常復(fù)雜烙损，用不同的催化劑有完全不同的反應(yīng)，生成完全不同的產(chǎn)物窒埃。”劉中民說(shuō)诺订，為了找出合適的有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)路徑，僅二甲醚羰基化催化劑的研究和篩選宽考，就歷經(jīng)多年艱辛探索马榆。
“前期小試階段要篩選大批催化劑，每種至少做10個(gè)試驗(yàn)啃碗，不同的溫度庞吆、配比、壓力等條件下盐儿，需要一個(gè)個(gè)試讳臣。”大連化物所合成氣轉(zhuǎn)化研究組組長(zhǎng)朱文良說(shuō)。
在最初研究階段的2010年至2012年稠鼻，催化劑壽命一直停留在幾十個(gè)小時(shí)冈止，距離工業(yè)化應(yīng)用目標(biāo)很遠(yuǎn)。經(jīng)過(guò)近三年反復(fù)的試驗(yàn)候齿、攻關(guān)熙暴，終于在2012年底出現(xiàn)曙光。
“開(kāi)發(fā)出具有較好穩(wěn)定性的催化劑慌盯，壽命達(dá)到了900小時(shí)周霉。”朱文良說(shuō)，當(dāng)時(shí)大家很興奮亚皂，已經(jīng)到了技術(shù)突破的臨界點(diǎn)俱箱。
接下來(lái)，催化劑壽命不斷被延長(zhǎng)：1150小時(shí)灭必，6400小時(shí)狞谱，16000小時(shí)……一次次試驗(yàn)、改進(jìn)禁漓，具有高活性和高穩(wěn)定性的二甲醚分子篩羰基化催化劑終于被研制出來(lái)跟衅，為項(xiàng)目工業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
6年時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)室研究到工廠生產(chǎn)泳寥，煤基乙醇生產(chǎn)邁入工業(yè)化時(shí)代
研發(fā)的根本目的是為了應(yīng)用载呢，這在項(xiàng)目研發(fā)之初就已成為共識(shí)。2012年疹神，大連化物所和陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)聯(lián)合開(kāi)展“合成氣制乙醇整套工藝技術(shù)”項(xiàng)目研發(fā)工作;2013年完成了項(xiàng)目中試研究工作;2017年1月11日取蓝，具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的全球首套10萬(wàn)噸/年煤基乙醇工業(yè)示范項(xiàng)目打通全流程，生產(chǎn)出合格無(wú)水乙醇。
劉中民說(shuō)：“從實(shí)驗(yàn)室研究到工廠生產(chǎn)芥斋，我們前后只用了6年時(shí)間法铝，速度算是非常快的镊迟。”
與傳統(tǒng)的乙醇合成技術(shù)相比，煤基乙醇工藝過(guò)程中無(wú)水或極少量水隘吆，分離所得產(chǎn)品直接為無(wú)水乙醇箭溜，降低了產(chǎn)品的分離能耗，節(jié)省了生產(chǎn)成本晕石。工藝過(guò)程中采用的催化劑為常規(guī)的分子篩催化劑和銅基催化劑桦陨，成本也較低。同時(shí)工藝中無(wú)需添加碘甲烷等鹵化物助劑据途，避免了抗腐蝕特殊材料鋯材或哈氏合金的使用绞愚，減少了設(shè)備投資。
“中間產(chǎn)物乙酸甲酯也是大宗化學(xué)品颖医，可以按市場(chǎng)的需求及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)位衩。”劉中民說(shuō)。在10萬(wàn)噸示范項(xiàng)目的基礎(chǔ)上熔萧，技術(shù)升級(jí)不斷迭代糖驴，50萬(wàn)噸/年煤基乙醇項(xiàng)目已于2020年6月奠基動(dòng)工。經(jīng)過(guò)2年多建設(shè)佛致，預(yù)計(jì)今年9月該項(xiàng)目將投料試車贮缕。這將是全球規(guī)模最大的煤基乙醇項(xiàng)目，標(biāo)志著乙醇生產(chǎn)邁入大規(guī)模工業(yè)化時(shí)代俺榆，奠定了我國(guó)煤制乙醇技術(shù)的國(guó)際領(lǐng)先地位感昼。
陜西延長(zhǎng)石油榆神能源化工有限公司總經(jīng)理郭尊禮說(shuō)：“項(xiàng)目用低階煤代替糧食制取乙醇，按照3噸糧食生產(chǎn)1噸乙醇測(cè)算罐脊，榆神50萬(wàn)噸/年煤基乙醇項(xiàng)目建成投產(chǎn)后定嗓，每年可節(jié)約生物乙醇原料糧150萬(wàn)噸，相當(dāng)于榆林市全年糧食產(chǎn)量的65%状萤。”
劉中民告訴記者玷仗，煤基乙醇技術(shù)不但可以以煤為原料，也能以天然氣撒肉、生物質(zhì)仅犬、鋼廠煤氣為原料生產(chǎn)乙醇，為煤炭資源的清潔实腹、高效案哄、低碳利用和國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
