能源技术重大突破！煤制乙醇有了新路子

中国科学院大连化学物理研究所（下简称“大连化物所”）和延长石油携手，非粮酒精生产有了新路子。近日，全球规模最大的乙醇生产装置已经在安徽开启试生产，每年可产出无水乙醇60万吨。与以往不同的是，此次大规模体量的乙醇生产，原料使用的是煤炭而不是农作物。而这，离不开大连化物所和延长石油合作开发的自主技术，携手开创了一条煤炭低碳利用的新路线。

（来源：石油Link 文|洞石）

01全球最大

2023年12月28日，全球规模最大的60万吨/年乙醇生产装置在安徽启动试产，并成功生产出合格的无水乙醇。该装置采用大连化物所和延长石油共同开发的自主技术，由淮北矿业集团碳鑫科技有限公司建设。值得注意的是，其主要原料甲醇来源于焦炉煤气，这为非粮制乙醇大规模生产开辟出一条新路径。同时，也促进了钢铁、能源、环境等行业的低碳化融合发展。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，被广泛应用于工业、医疗及日常生活中，长期以来主要通过粮食发酵制取。目前，全世界乙醇产量约一亿吨，主要由美国、巴西等国家利用粮食或甘蔗等作物原料生产。观之我国乙醇的市场，现仍处于需求大，产能严重不足的阶段。2022年，我国以陈粮发酵路线生产的燃料乙醇约270万吨，缺口就达1000万吨。然而，我国人多地少的现实情况并不允许以粮食为原料，来大规模制备乙醇。所以，开辟非粮乙醇生产路线对我国具有战略意义，也是世界范围内的长期挑战。不用粮食用什么呢，这时候，有人把目光转向了煤。煤和酒精，这两个在大多数人眼里并无关联的东西，在科学家眼里，却是缔造奇迹的可能。两者在化学元素组成上高度重合，主要成分均为碳、氢、氧，从理论上讲，具备将煤转化为乙醇的可能性。

02技术通关

不过，煤制乙醇，虽然方向明确，但做起来却难于上青天。多年来，这条“赛道”上聚集了来自全球诸多国家的竞争者，却都止步于研究开发阶段，未能实现工业化。煤经合成气直接制乙醇是个世界性难题，主要因为需要用到贵金属催化剂铑。而铑比白金还贵几倍，催化效率也不高，稳定性差，介质还会造成设备腐蚀，过去一直停留在研究开发阶段，无法实现工业化。自2010年起，大连化物所刘中民院士团队提出了以合成气为原料，经二甲醚羰基化和乙酸甲酯加氢合成无水乙醇（工艺名称“DMTE”）的工艺路线。其生产主要原料甲醇来源于焦炉煤气，进一步转化为乙醇。为找出合适的有工业应用价值的二甲醚羰基化催化剂，研究人员进行了多年艰辛探索。

这种艰难局面最后被大连化物所在一次次实验中打破了。2013年，大连化物所取得突破性进展，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，大连化物所联合延长石油开展“煤基乙醇成套工艺技术的开发”。该技术采用来源广泛（如煤、天然气、生物质、钢厂煤气等）的合成气为原料，经二甲醚羰基化、加氢合成乙醇的工艺路线，并采用非贵金属催化剂，可以直接生产无水乙醇。2017年，全球首个10万吨/年合成气经二甲醚羰基化/加氢制乙醇工业示范项目一次投产成功，表明我国在世界上率先拥有了设计和建设百万吨级大型乙醇工厂的能力。

03未雨绸缪

重大突破离不开未雨绸缪。“十二五”期间，陕西延长石油结合自身资源特点，确立了低碳、绿色、环保的煤化工产业发展战略，开创性地设计出煤化工、天然气化工和石油化工耦合发展的技术路线，通过碳氢互补，将多种资源要素和生产要素进行深度优化和配置，为高质量发展打开了一扇门。一项能源化工新技术，从实验室研发到示范项目投产，大多需要经过一个漫长的过程。而大连化物所与延长石油合作的煤基乙醇工业化项目，从开展基础研究到工业示范装置投料试车、产出合格产品，仅仅用了6年。这一突破，也为世界煤化工产业在煤制烯烃、煤制油、煤制天然气和乙二醇四大路线之外，探索出了一条环境友好的全新工艺路线。而我国富煤贫油的能源结构，为煤基乙醇提供了广阔的市场前景。此次60万吨/年乙醇生产装置试生产的启动，验证了DMTE工艺技术的先进性、可靠性，将有力推动DMTE工艺技术大规模应用。截至现在，DMTE技术已签订13套工业装置（其中出口2套）技术实施许可合同，乙醇产能达395万吨/年，完全投产后，可节约粮食约1200万吨。随着装置的陆续投产，一个新兴的乙醇战略产业正在快速兴起。其实，生产出高纯度的煤基无水乙醇，还只是为这个新产业开了一个头。作为重要的有机溶剂和基本化工原料，乙醇广泛用于染料、香精、洗涤剂、农药等各个方面，其制品多达300种以上。在乙醇深加工，能做的还有更多。延长石油也明确表示，将横向向“油气煤化电”多产业耦合发展，纵向向下不断延伸产业链，增加附加值，加快培育新能源、新材料和高端精细化工产业。