今年3月17日,中央電視臺發布一條消息:經過大量創新研究和實驗攻關,采用中國科學院大連化學物理研究所自主知識產權技術的陜西延長集團10萬噸/年合成氣制乙醇工業示范項目,于1月11日打通全流程,產出合格無水乙醇產品,純度達到99.71%,主要指標均達到或優于設計值。隨后維持平穩運行兩個月,標志著全球首套煤經二甲醚羰基化制乙醇工業示范項目一次投產成功。近日,陜西延長集團董事長賀久長表示,目前,他們已經完成了50萬噸工業化裝置的可行性研究,并啟動了工藝包的設計開發工作。
這一消息在業內形成了很強的正能量。中科院副院長張濤院士表示,該項目的成功為今后大規模工業化裝置的建設、生產和運行提供了關鍵技術數據和寶貴的經驗,奠定了我國煤制乙醇工業化的國際領先地位,對于緩解我國石油供應不足、石油化工原料替代、油品清潔化及煤炭清潔高效利用等大有裨益,對保障我國能源安全和糧食安全及緩解大氣污染具有重要的戰略意義。
據了解,大連化物所以煤基合成氣為原料,經甲醇、二甲醚羰基化、加氫合成乙醇的工藝路線,采用非貴金屬催化劑,可以直接生產無水乙醇,是一條獨特的環境友好型新技術路線。據大連化物所副所長、中國工程院院士劉中民介紹,該項目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。另外,這個技術路線是通過煤先做成甲醇,再接著轉化成乙醇,這就可以用于將現有大量過剩甲醇廠改造成乙醇工廠,調整產業結構,釋放產能。“目前,國內甲醇工廠的開工率只有58%。而此項乙醇技術在工藝上和甲醇合成具有一定的共性,可以把甲醇廠改造為乙醇廠。”劉中民說。
而了解此技術的業內人士評價說,與傳統乙醇合成技術相比,該成果具有多項優點。比如,反應體系無水,可直接分離得到無水乙醇產品;使用分子篩催化劑和銅基催化劑,無貴金屬等。另外,反應器、工藝條件與合成氣制甲醇工藝基本一致,可用以改造現有甲醇廠為乙醇廠,有利于產業結構的調整。在成本核算方面,產品乙醇成本低于其他現有技術,經濟性好。該技術還有足夠的靈活性。中間產物乙酸甲酯也是大宗化學品,可以按市場的需求及時調整產品結構。
煤制乙醇是一項世界性挑戰。長期以來,因催化劑不穩定、效率低及設備易腐蝕等問題,以煤為原料生產乙醇一直是世界性難題。為此中國也一直不懈努力。特別是隨著現代煤化工技術的發展,煤制乙醇產業的規模化開始受到廣泛關注。早在2010年9月,河南煤化集團、中科院生物局和新西蘭一家企業就曾簽署協議,計劃利用煤炭氣化生物發酵法生產乙醇燃料及其他化工產品,并進行開發、試生產和商業化。2011年3月,寶鋼集團、新西蘭朗澤公司和中科院合作的300噸/年尾氣制乙醇示范工程在上海開工建設。2011年11月1日,江蘇索普集團年產3萬噸合成氣制乙醇成套技術研發項目開工。而首套煤制乙醇工業示范項目的成功,令煤制乙醇終于從幕后走上臺前。
記者了解到,目前乙醇下游有兩大領域,一是工業乙醇,用于化工產品加工;二是燃料乙醇,用于車用乙醇汽油。工業乙醇需求量小,目前和未來的需求在100萬噸級水平,且主要用來生產醋酸乙酯。同時,部分醋酸乙酯的企業又配套了乙醇原料,減少了外購乙醇的需求量。因此,煤制乙醇的現實出路在燃料乙醇領域。特別是自2015年1月1日起,國家取消了生物質燃料乙醇定點生產企業增值稅先征后退的優惠政策,同時用于車用乙醇汽油的生物質乙醇也將恢復征收5%的消費稅,政策層面對生物質乙醇扶持力度的減弱,加強了煤制乙醇的競爭力。根據統計,2016年中國的汽油產量為12932萬噸。按照國家規定10%添加,燃料乙醇需求為1293.2萬噸。也就是說,煤制乙醇汽油的市場空間在1000萬噸左右。據此,有業內人士認為,煤制乙醇有望成為繼煤制油、煤制氣、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制芳烴后,下一個煤化工重點發展方向。
按照近年來煤化工發展的慣例,一項技術的示范項目一旦成功,緊接著就可能是項目遍地開花,大干快上。在這一當口,有識之士提醒躍躍欲試的投資商們,上煤制乙醇,一定要三思。
一思成本。目前乙醇最大的下游市場是和汽油調配形成車用燃料,即乙醇汽油。那么,與同為新型汽車燃料且也是用煤生產的甲醇燃料相比,煤制燃料乙醇有成本上的競爭力嗎?全國醇醚燃料及醇醚清潔汽車專業委員會副會長兼技術委員會主任方德巍對此并不看好。他分析,按照化學反應,64噸合成氣產46噸乙醇和18噸水,也就是1.4噸合成氣生產1噸乙醇,合成氣轉化率為71%。而煤制甲醇基本是1噸合成氣轉化為1噸甲醇,轉化率接近100%。此外,煤制乙醇的副產物是水,合成氣中氫的25%被損耗掉了。而煤制甲醇的副產物少,損耗也非常小。而且,合成氣制乙醇在技術上比甲醇要難得多,產物組分也比較復雜,粗產品還需要加氫和精制處理,催化劑成本很高,也是一項大開支。有業內人士測算,煤制甲醇的完全成本為2000~2500元/噸,煤制乙醇估計要在4000元/噸左右,成本比甲醇高接近兩倍。如果同樣都用焦爐煤氣生產乙醇和甲醇,乙醇的生產成本也比甲醇高。
二思市場。2016年,我國燃料乙醇產量僅為260萬噸,與美國4266萬噸、巴西1744萬噸的消費量相比具有巨大的發展空間。中期來看,能源局“十三五”規劃提出到2020年我國燃料乙醇產量400萬噸,較目前增長54%。從國家規劃看,煤制乙醇的市場似乎很有潛質。但仔細計算,2016年中國的汽油產量為12932萬噸,按照國家規定10%添加,燃料乙醇需求為1293.2萬噸。考慮到生物質乙醇已形成的生產量,全國約1000萬噸的煤制燃料乙醇需求已經觸及天花板。以陜西為例。根據官方數據,2016年,延長集團銷售成品油1016.3萬噸,按50%為汽油銷量進行計算,則需要約50萬噸的燃料乙醇。目前延長集團已經擁有10萬噸的煤制乙醇裝置,并已經完成了50萬噸工業化裝置的可行性研究,啟動了工藝包的設計。2016年,中石油、中石化陜西分公司向陜西市場累計銷售成品油605.15萬噸,按照50%的比例計算,汽油銷量約為300萬噸,需燃料乙醇約為30萬噸。再加上當地的生物質乙醇產量,也就是說,在陜西地區,一個延長集團50萬噸煤制乙醇的生產規模,已經基本能夠滿足當地市場的需求。
即使有市場,煤制乙醇能否順利地加入到汽油里面去,還要看目前仍處于壟斷地位的兩大集團的臉色。煤制氣的管道運輸就是一個前車之鑒。而且煤制乙醇比生物質法污染也相對大,首先環評方面就難通過。即使兩大集團放行了,還少不了要走很多程序,這個過程讓人想起來就不寒而栗。
三思政策。煤制乙醇與生物質乙醇最大的區別在于,煤是不可再生的,而且會越用越少。而生物質是可再生的。所以,生物質乙醇比煤制乙醇更能獲得政策的支持。但現在連生物質乙醇也不能吃政策的小灶了,煤制乙醇就更不要奢望政策的格外呵護。如果沒有優惠政策,煤制乙醇難是傳統化石燃料的對手,更難是新能源的對手。另外,有業內人士認為,自2014年下半年以來,我國現代煤化工五大產品煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣、煤制乙二醇、煤制芳烴經濟性大大下降。汲取煤制烯烴、煤制油、煤制天然氣等示范項目的教訓,國家不會在“小荷才露尖尖角”的情況下,對煤制乙醇項目開閘放水,一定會更加小心謹慎,必定要通過示范項目進行科學評價,在能源效率、經濟性、碳排放等方面還要進行綜合評價,特別是全生命周期的評價,再決定是否發展。這預示著,今后煤制乙醇只能靠業績證明自己,爭得發展空間。
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