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煤制乙醇——煤化工行業(yè)新動向
發(fā)布時間:2011-08-12 來源:中國化工報

不僅是化工行業(yè),業(yè)外企業(yè)也在進(jìn)行煤制乙醇的探索。圖為寶鋼集團(tuán)尾氣制乙醇項目開工儀式,該項目主要利用尾氣中的一氧化碳。

繼煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制乙二醇熱潮之后,最近煤化工行業(yè)又出現(xiàn)了一個新動向——煤制乙醇。

2010年9月,河南煤業(yè)化工集團(tuán)和中國科學(xué)院生物局、新西蘭朗澤公司(LanzaTech)在鄭州聯(lián)合簽署協(xié)議,計劃利用煤炭氣化生物發(fā)酵法來生產(chǎn)乙醇燃料及其他化工產(chǎn)品,進(jìn)行開發(fā)、試生產(chǎn)和商業(yè)化。

2011年1月,全球化工巨頭塞拉尼斯公司對外宣布,已簽署意向書,在南京化工園區(qū)和珠海高欄港經(jīng)濟(jì)區(qū)各新建一個工業(yè)乙醇廠,單廠的初始額定產(chǎn)能為每年40萬噸,單廠初始投資額約3億美元。2011年6月,塞拉尼斯又宣布,除了原來的投資計劃之外,還打算利用其先進(jìn)的乙醇生產(chǎn)技術(shù),來改進(jìn)位于南京化工園區(qū)現(xiàn)有的煤化工一體化裝置。如果得到政府批準(zhǔn),改進(jìn)后的裝置至2013年中期可增加約20萬噸工業(yè)乙醇產(chǎn)能。塞拉尼斯表示,該公司開發(fā)的技術(shù)可生產(chǎn)工業(yè)級和燃料級乙醇。

據(jù)CCIN記者了解,江蘇索普(集團(tuán))有限公司利用合成氣生產(chǎn)1萬噸/年乙醇的工業(yè)化示范裝置目前也正在建設(shè)中。此外,兗礦集團(tuán)也在推進(jìn)合成氣生物法制乙醇技術(shù)合作,準(zhǔn)備上300噸/年的煤制乙醇中試裝置。

除了化工企業(yè),還有一些業(yè)外企業(yè)也在開展這項業(yè)務(wù)。2011年3月,寶鋼集團(tuán)、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(shè)。該項目計劃利用煉鋼廠所產(chǎn)生的尾氣(主要為一氧化碳),采用朗澤公司的生物發(fā)酵技術(shù)制乙醇,同時與中科院的膜分離技術(shù)、發(fā)酵工藝等結(jié)合。項目建設(shè)周期預(yù)計為6個月,一旦示范工程達(dá)產(chǎn),各方將再適時啟動商業(yè)化規(guī)模乙醇工廠項目。

對于此波煤制乙醇開發(fā)熱潮,人們不禁提出了3個疑問。

一問:技術(shù)能過關(guān)嗎?

中科合成油工程有限公司高級工程師唐宏青告訴CCIN記者,目前煤制乙醇的工藝路線主要分為3種:一是合成氣直接制乙醇;二是合成氣生物法制乙醇,即利用微生物發(fā)酵技術(shù),以合成氣(包括含一氧化碳和氫氣的廢氣)生產(chǎn)乙醇;三是合成氣經(jīng)醋酸加氫制乙醇。

那么,這3種技術(shù)是否成熟?CCIN記者在調(diào)查采訪中發(fā)現(xiàn),業(yè)內(nèi)對此的觀點并不一致。

唐宏青告訴CCIN記者,合成氣生物法制乙醇,由于發(fā)酵需要停留一段時間,這樣很難連續(xù)化生產(chǎn),成本也不會低;合成氣直接制乙醇,工藝路線長,而且目前世界上的催化劑都還沒有過關(guān),產(chǎn)品出來后是混合物,需要提純。他認(rèn)為,在煤制乙醇的路線中,合成氣經(jīng)醋酸加氫制乙醇這個路線最有希望,成本也可能最低。據(jù)他介紹,醋酸加氫制乙醇,每噸乙醇理論上消耗醋酸1.304噸、氫氣973立方米,產(chǎn)生391千克水。目前醋酸價格便宜,而且醋酸生產(chǎn)技術(shù)成熟,因此醋酸加氫生產(chǎn)乙醇有望大型化、規(guī)?;?/p>

而煤化工專家、陜西省決策咨詢委員會專家組成員賀永德持另外一種觀點。他表示,如果用醋酸加氫制乙醇,只有當(dāng)醋酸價格在4000元/噸以下時,這個技術(shù)路線才有競爭力。他認(rèn)為,這個路線主要是為了解決國內(nèi)醋酸產(chǎn)能過剩的問題。如果醋酸價格達(dá)到6000多元/噸時,這個路線就完全沒有競爭力了。他同時認(rèn)為,醋酸是甲醇和一氧化碳羰基合成的,而甲醇是氫氣和一氧化碳合成的。本來氫氣和一氧化碳合成就可以直接生產(chǎn)乙醇,如果用來生產(chǎn)醋酸再加氫制乙醇,從生產(chǎn)流程上來說等于是又返回去了,繞的彎多,能效變低了,不可取。因此他認(rèn)為,合成氣直接合成乙醇最有希望,也容易規(guī)?;?。

而中國工程院院士、清華大學(xué)教授金涌則表示,生物發(fā)酵法制乙醇的反應(yīng)比較慢,在放大時會存在問題。

從以上觀點可以看出,雖然專家們的觀點并不一致,但目前的3種煤制乙醇路線是各有劣勢和瓶頸。這也說明,目前的煤制乙醇技術(shù)都還不成熟,因為畢竟都還沒有工業(yè)化裝置,有待時間和實踐的檢驗。

二問:成本到底如何?

用煤生產(chǎn)乙醇,和此前的乙醇路線比,成本如何呢?

賀永德向CCIN記者介紹,用煤制乙醇,需要5000立方米合成氣生產(chǎn)1噸乙醇,估計煤制乙醇成本在4000元/噸左右。

兗礦國泰化工有限公司副總工程師張志偉說,目前我國主要采用傳統(tǒng)的糧食發(fā)酵法制乙醇,市場價格達(dá)到了7000元/噸。而目前國內(nèi)纖維素乙醇還處于中試階段,根據(jù)各企業(yè)的公開數(shù)據(jù),成本為7000~8000元/噸。如果煤制乙醇生產(chǎn)成本能維持在4000元/噸,這樣比糧食乙醇和纖維素乙醇的成本都低。

據(jù)CCIN記者了解,目前乙醇最大的下游市場是和汽油調(diào)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(chǎn)的甲醇燃料相比,煤制乙醇有成本上的競爭力嗎?

“煤制乙醇用來作燃料具有可行性,但是與甲醇燃料相比不具有成本優(yōu)勢?!比珖济讶剂霞按济亚鍧嵠噷I(yè)委員會副會長兼技術(shù)委員會主任方德巍這樣告訴CCIN記者。據(jù)他介紹,按照化學(xué)反應(yīng),64噸合成氣產(chǎn)46噸乙醇和18噸水,也就是1.4噸合成氣生產(chǎn)1噸乙醇,合成氣轉(zhuǎn)化率為71%。而煤制甲醇基本是1噸合成氣轉(zhuǎn)化為1噸甲醇,轉(zhuǎn)化率接近100%。此外,煤制乙醇的副產(chǎn)物是水,合成氣中氫的1/4被損耗掉了;而煤制甲醇的副產(chǎn)物少,損耗也非常小。而且,合成氣制乙醇在技術(shù)上比甲醇要難得多,產(chǎn)物組分也比較復(fù)雜,粗產(chǎn)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。

賀永德進(jìn)一步向CCIN記者介紹說,煤制合成氣生產(chǎn)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。煤制乙醇生產(chǎn)成本比甲醇高接近一半,因此完全沒有競爭優(yōu)勢。如果同樣都用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)乙醇和甲醇,乙醇的生產(chǎn)成本也比甲醇高?,F(xiàn)在焦?fàn)t煤氣的價格也在上漲,假如焦?fàn)t氣的價格為0.5元/立方米,制成的乙醇要比甲醇每噸成本高1000元。

三問:下游能否打開?

一些專家認(rèn)為,煤制乙醇作為化工原料是可行的。

方德巍表示,乙醇不僅是一種很好的溶劑,而且還可以作為制取多種化工產(chǎn)品的原料。他表示,煤制乙醇將來可以用來替代糧食發(fā)酵法乙醇,用作生產(chǎn)下游化工產(chǎn)品。

據(jù)CCIN記者了解,有些企業(yè)打算對此進(jìn)行實踐。比如,江蘇索普(集團(tuán))有限公司有關(guān)負(fù)責(zé)人表示,煤制乙醇的用途將用來合成醋酸乙酯。塞拉尼斯公司也宣布,先期將優(yōu)先煤制乙醇產(chǎn)品的工業(yè)級應(yīng)用。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹,中國當(dāng)前每年消耗工業(yè)級乙醇約300萬噸。單單我國醋酸乙酯產(chǎn)能就已達(dá)到200萬噸左右,消耗的乙醇就為120萬噸。用煤制乙醇生產(chǎn)下游化工產(chǎn)品,不僅能降低生產(chǎn)成本,而且能大大減少對糧食乙醇的依賴。石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院高級工程師鄭寶山表示,如果煤制乙醇能夠成功生產(chǎn)出來,醋酸企業(yè)還可以將乙醇脫水生產(chǎn)乙烯,開發(fā)在國內(nèi)有很大市場潛力的乙烯—乙烯醇樹脂。

那么,煤制乙醇作為汽車燃料的市場能否打開?

對于這個問題,有些專家比較悲觀。

中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會生物質(zhì)能專業(yè)委員會秘書長肖明松向CCIN記者表示,煤制乙醇與纖維素乙醇最大的區(qū)別在于,煤是不可再生的,而且會越用越少,而纖維素(如秸稈等)是可再生的。相比之下,纖維素乙醇比煤制乙醇更能獲得政策的支持。

國家發(fā)改委核準(zhǔn)的4個燃料乙醇定點生產(chǎn)企業(yè)之一的河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司高級工程師馮文生認(rèn)為,煤制乙醇比生物質(zhì)法制乙醇在核準(zhǔn)上難,也比較復(fù)雜。此外,煤制乙醇比生物質(zhì)法污染也相對大,首先環(huán)評上就難通過。

唐宏青表示,煤制乙醇生產(chǎn)出來以后與糧食法的規(guī)格不一樣。其他國家的研究表明,煤制乙醇里面有一半是甲醇,還有三碳化合物、四碳化合物、五碳化合物等微量成分。這些成分能否加入到汽油里面去,還要與汽車燃料商協(xié)商,要走很多程序,是個很麻煩的事情。

不過金涌認(rèn)為,煤制乙醇是新型煤化工行業(yè)發(fā)展的一個新方向,如果煤制乙醇達(dá)到作為燃料使用的純度要求,生產(chǎn)能力達(dá)到上百萬噸,中石油、中石化系統(tǒng)不會有阻力,也沒有阻止的理由。(張興剛)