煤基乙醇產業(yè)化前景可期
來源: 中國能源報 發(fā)布時間: 2021-06-09
我國“第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要”指出，推進能源革命，建設清潔低碳、安全高效的能源體系，提高能源供給保障能力。我國富煤貧油少氣的資源稟賦特征，決定了煤基乙醇等新型煤化工符合我國能源結構轉型方向，是國家能源安全的重要保障之一。
綜合優(yōu)勢突出
乙醇屬有機化合物，俗稱酒精，可由多種方法制作。2000年以前，醫(yī)藥、工業(yè)、食用酒精的生產均采用發(fā)酵法，即糧食發(fā)酵生產。當時生產1千噸乙醇需要4-5千噸糧食，再按10%比例添加到汽油中。乙醇是世界上公認的環(huán)保、清潔和油品質量高的添加劑，美國、巴西都在推廣乙醇汽油，并得到社會認可。
2017年9月，經國務院同意，國家發(fā)改委、國家能源局等十五部門聯(lián)合印發(fā)《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》，推廣生物燃料乙醇。后在7?。ㄊ校┆毩⒎忾]運行，實行定點生產、定向流通、價格鎖定、封閉銷售，同時，為鼓勵生產，政府還實行定額補貼政策。但2018年后，隨著補貼取消，生物制乙醇成本增高，生產乙醇的工廠基本沒有利潤甚至虧損。而且，生物制乙醇原料主要有玉米、木薯，在消耗掉陳化糧后，原料出現(xiàn)短缺。
目前，燃料乙醇在我國至少有1000萬噸的市場缺口。而且，乙醇下游衍生品眾多，主要有乙烯、乙醛、乙酸、乙胺、乙酸酯、乙苯等，隨著下游產品工藝技術不斷成熟，乙醇為原料生產化工品的需求不斷增大，將成為新的市場增長點，預計未來下游產品對乙醇的需求量每年約2000萬噸。
基于我國富煤貧油少氣的能源資源稟賦，建設高端能源化工基地、自主開發(fā)煤基乙醇工藝技術不僅是社會發(fā)展的需要，也是化工技術發(fā)展到一定階段的產物。煤基乙醇無論做為燃料乙醇還是做為化工原料，都可以降低國家對石油的依賴程度，有利于提高能源安全。而且，煤基乙醇替代糧食法乙醇可以提高糧食安全水平，按照糧食法乙醇在工業(yè)上每年400萬噸的用量，被煤基乙醇替代后，每年最少能節(jié)約1200萬噸糧食。同時，煤基乙醇單位成本較生物法乙醇低2000元左右，能夠創(chuàng)造良好的經濟效益。
加快擴容示范
中國科學院大連化學物理研究所與陜西延長石油集團通過開展產學研強強合作，經過多年努力，在世界上首次開發(fā)了合成氣、甲醇制無水乙醇技術（DMTE），依托該技術建設的全球首套10萬噸/年煤基乙醇工業(yè)示范裝置于2016年底在陜西興化建成，并于2017年1月產出合格無水乙醇產品，純度達99.71%。
DMTE技術是原料煤經氣化、變換、凈化變成合成氣，一部分合成氣用于生產甲醇，一部分合成氣經氣體分離裝置分離出CO和H2。甲醇脫水后生成二甲醚，二甲醚與CO羰基化反應生成乙酸甲酯，乙酸甲酯加氫生成乙醇。該技術替代糧食發(fā)酵的傳統(tǒng)工藝路線，為化學法制乙醇提供了新的可行路徑。
10萬噸/年煤基乙醇項目于2017年1月開車成功，至今穩(wěn)定運行。項目證明了DMTE技術路線的可行性并為該技術的工程放大提供了現(xiàn)場數(shù)據(jù)。同時，項目運行以來進行了大量改造，各類技術問題和工程問題得到解決，起到了工業(yè)示范作用。從2020年初至今，該項目每月凈利潤在1000萬元以上，為企業(yè)贏得了效益，為此，陜西興化股份公司（延長石油集團、興化集團是股東）還在廠區(qū)規(guī)劃了第二套10萬噸/年乙醇裝置，目前已完成基礎工程設計，計劃2022年投產。
同時，2020年6月6日，延長石油榆神能化公司50萬噸/年煤基乙醇項目在榆林能源重化工基地奠基。該項目作為榆林地區(qū)十大標桿能化項目之一，是在2017年興化10萬噸/年煤基乙醇項目成功投產后，首套再放大的工業(yè)化裝置，在行業(yè)中具有重要的示范引領作用。
50萬噸/年煤基乙醇項目仍以中科院大連化物所和延長石油共同研究開發(fā)的DMTE技術為核心工藝技術，總投資約70億元，設計年產無水乙醇50萬噸，實現(xiàn)年銷售收入35億元以上，年均凈利潤10億元以上，解決1000個就業(yè)崗位。截至目前，項目混凝土澆筑累計完成64.95%，給排水管道累計完成60%，鋼結構安裝累計完成19.25%。工藝設備陸續(xù)到貨并開始安裝。
DMTE技術特點包括：采用非貴金屬催化劑；介質腐蝕性小，裝置多為普通材質；反應目標產物收率高，物耗低；裝置“三廢”排放少，綠色環(huán)保；成本低。相比之下，乙醇工業(yè)合成技術路線及合成氣一步法制乙醇、醋酸加氫制乙醇、醋酸乙酯加氫制乙醇存在以下問題：需采用貴金屬催化劑；介質易腐蝕，材質要求高；成本高。因此，榆神能化50萬噸/年煤基乙醇項目是真正意義上的從煤到乙醇的全廠性項目，具有重要引領作用。北京石油化工工程有限公司（BPE）作為DMTE技術的工程化合作單位，正優(yōu)化設計，打造精品工程。
促技術及裝備升級
近年來，隨著全球經濟形勢下行和新冠肺炎疫情爆發(fā)雙重影響，國內動力煤市場低迷、國際油價持續(xù)高位運行，要求我國需更加重視煤炭的高效利用，促使煤化工產業(yè)逐步變強，煤制乙醇、煤制芳烴、煤制天然氣等各種新型煤化工項目不斷涌現(xiàn)和發(fā)展。同時，隨著疫情席卷全球，口罩、消毒劑、防護服等一系列產品的需求量猛增，從化工角度來看，不論口罩還是消毒劑，都離不開石油、煤化工的原料供應。此外，隨著社會經濟持續(xù)發(fā)展，能源化工也在加快復蘇。
政策方面，“互聯(lián)網(wǎng)+”“智慧能源”等概念提出，為能源化工下一步發(fā)展提出了可能。2020年5月，國務院發(fā)布的《關于新時代推進西部大開發(fā)形成新格局的指導意見》提出，優(yōu)化煤炭生產與消費結構，推動煤炭清潔生產與智能高效開采，積極推進煤炭分級分質梯級利用，穩(wěn)步開展煤制油、煤制氣、煤制烯烴等升級示范。2021年4月，國家能源局發(fā)布的《2021年能源工作指導意見》透露，要研究制定煤炭清潔高效利用關鍵技術攻關方案，設立專項重點推動。
這將有力推動榆神能化50萬噸/年煤基乙醇項目工程今年全面鋪開和實施，標志著我國已具備設計和建造煤基乙醇大型工程的能力，掌握其核心技術。項目不僅在國內外煤化工領域形成技術領先優(yōu)勢，還將帶動整個產業(yè)發(fā)展，影響產業(yè)鏈下游企業(yè)和附加產品生產。如改變了部分甲醇廠、二甲醚廠的生產格局，優(yōu)化了產品方案，釋放了產能，有望將虧損降產能企業(yè)改造成擁有新產能、新產品的企業(yè)。
同時，項目開辟了煤化工產業(yè)研發(fā)、服務、生產、建造和管理一條龍全產業(yè)鏈新機制，開辟了多家單位聯(lián)合生產、聯(lián)合攻關乙醇產品的新模式，補鏈增鏈并提升了經濟性，攻克了許多技術難關和“卡脖子”問題，取得了寶貴的研發(fā)經驗，提升了技術隊伍的整體實力。
總的來說，近年來我國雖然在新型煤化工領域取得一些重大突破，但還不完全具備超大規(guī)模產業(yè)化的條件，系統(tǒng)集成水平和污染控制技術仍有待提升，生產穩(wěn)定性和經濟性有待驗證，行業(yè)標準和市場體系有待完善，產業(yè)整體仍處于升級示范階段。通過建設榆神能化50萬噸/年煤基乙醇項目，將提升氣體凈化、大型低壓合成等技術及其重大裝備水平，有力推動新工藝、新技術生產標準形成。
?。ㄗ髡撸骸督洕^察報》宏觀經濟研究院特約研究員 張銀平）
