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    煤制乙醇讓煤炭由“黑”轉(zhuǎn)“綠”
    發(fā)稿時間:2024-07-19 來源:科技日報 點擊:

      一塊煤炭如何由“黑”轉(zhuǎn)“綠”?今年在安徽淮北全面建成投產(chǎn)的碳鑫科技甲醇綜合利用項目,給出了一個煤炭清潔高效利用的可行方案。

      這是全球最大煤制乙醇項目,每年可產(chǎn)出無水乙醇60萬噸。項目由淮北礦業(yè)(集團)有限責(zé)任公司全資子公司——安徽碳鑫科技有限公司(以下簡稱“碳鑫科技”)建設(shè),相關(guān)技術(shù)由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所等單位開發(fā)。

      項目采用潔凈煤技術(shù),生產(chǎn)石油替代產(chǎn)品,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上下一體化,將資源優(yōu)勢最大程度轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益優(yōu)勢。碳鑫科技黨委副書記、總經(jīng)理李偉近日接受記者采訪時說:“乙醇作為一種可再生綠色能源,市場潛力巨大。”

      應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

      在淮北市濉溪縣臨渙鎮(zhèn),一座座高聳林立的巨型工業(yè)裝置引人注目。那就是總投資34.8億元,占地445畝的碳鑫科技甲醇綜合利用項目。

      今年2月28日,隨著全流程一次開車成功,項目產(chǎn)出第一桶優(yōu)質(zhì)乙醇。

      煤是如何變成乙醇的?碳鑫科技的乙醇聯(lián)合生產(chǎn)裝置通過兩個項目建設(shè)而成——2022年投產(chǎn)的一期焦?fàn)t煤氣綜合利用項目(即甲醇項目),今年投產(chǎn)的二期甲醇綜合利用項目(即乙醇項目)。

      碳鑫科技總工程師朱磊介紹,煤制乙醇以煤為原料。來自焦?fàn)t煤氣綜合利用項目的甲醇被送至二甲醚合成單元,經(jīng)過脫水反應(yīng)后生成二甲醚。二甲醚與來自氣體分離裝置的高純一氧化碳,在絲光沸石催化劑中進行羰基化反應(yīng)生成乙酸甲酯,乙酸甲酯與高純氫氣在銅基催化劑中進行加氫反應(yīng)生成乙醇,最后精餾提純得到乙醇產(chǎn)品。

      作為重要化工原料和能源化學(xué)品,乙醇應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。例如,醫(yī)院用消毒劑一般使用濃度為70%—75%的乙醇溶液,這種濃度的乙醇溶液殺菌能力最強;在有機化工領(lǐng)域,乙醇可以用來制取乙醛、乙醚、醋酸乙酯、乙胺等化工原料,也是制取染料、涂料、洗滌劑等產(chǎn)品的原料。作為工業(yè)溶劑,乙醇還廣泛用于化妝品、油脂等諸多產(chǎn)業(yè)中。更重要的是,乙醇是被廣泛認(rèn)可的環(huán)保清潔燃料,作為汽油添加劑能顯著提升汽油品質(zhì),減少車輛尾氣排放的污染。

      技術(shù)優(yōu)勢明顯

      我國乙醇市場需求巨大,但產(chǎn)能嚴(yán)重不足。2022年,我國以陳糧發(fā)酵路線生產(chǎn)的燃料乙醇約270萬噸,但缺口仍達1000萬噸。而且,由于傳統(tǒng)乙醇生產(chǎn)工藝涉及與人爭糧、與糧爭地的問題,開辟非糧乙醇生產(chǎn)路線對保障我國能源安全、糧食安全和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全均具有重要戰(zhàn)略意義。

      2010年以來,中國工程院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長劉中民率領(lǐng)團隊研究非糧乙醇生產(chǎn),提出以合成氣為原料經(jīng)二甲醚羰基化和乙酸甲酯加氫合成無水乙醇(工藝名稱“DMTE”)的技術(shù)新路線,成功實現(xiàn)煤、天然氣或鋼廠煤氣大規(guī)模制取乙醇。2017年,團隊完成全球首個10萬噸/年甲醇經(jīng)二甲醚羰基化制乙醇工業(yè)示范項目。此后,團隊持續(xù)創(chuàng)新,進行技術(shù)迭代,升級催化劑并優(yōu)化反應(yīng)工藝,進一步提高技術(shù)指標(biāo),為大規(guī)模工業(yè)化奠定基礎(chǔ)。碳鑫科技甲醇綜合利用項目全面建成投產(chǎn),驗證了DMTE技術(shù)的先進性、可靠性,推動DMTE技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用。

      “煤制乙醇在三方面優(yōu)勢明顯。”朱磊給記者分析,一是生產(chǎn)成本更低。與傳統(tǒng)的生物乙醇相比,煤制乙醇每噸可降低成本約30%。二是原料來源廣。我國煤炭資源儲量豐富、分布面積廣、煤種齊全,可為乙醇提取提供充足的原料保障。三是生產(chǎn)過程綠色環(huán)保。例如,碳鑫科技采用的核心設(shè)備“神寧爐”碳轉(zhuǎn)化率達98.5%以上,高于其他氣化技術(shù),在廢渣殘?zhí)?、尾氣排放等方面的指?biāo)明顯優(yōu)于行業(yè)平均水平。資源利用率得到有效提高,實現(xiàn)煤炭清潔高效利用。

      市場前景廣闊

      煤制乙醇技術(shù)對推動鋼廠煤氣高附加值利用,促進鋼鐵與能源化工行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。朱磊認(rèn)為,該技術(shù)的發(fā)展將有效解決生物燃料乙醇產(chǎn)能不足、工業(yè)無水乙醇價格偏高等問題,有利于改善我國能源結(jié)構(gòu)。在我國強調(diào)糧食安全、能源安全等大背景下,煤制乙醇技術(shù)價值將日益凸顯。

      未來我國對基礎(chǔ)化工原料的需求依然旺盛,煤制乙醇技術(shù)仍是需要持續(xù)優(yōu)化的重要技術(shù)。值得一提的是,隨著煤制乙醇技術(shù)大面積推廣,乙醇的上、下游產(chǎn)品,如乙基胺、乙酸甲酯、乙酸乙烯等產(chǎn)品將打開更廣闊市場空間。

      李偉介紹,當(dāng)前碳鑫科技生產(chǎn)的乙醇雖能滿足市場基本需要,但仍存在水分、異丙醇及甲醇等雜質(zhì)含量偏高現(xiàn)象,產(chǎn)品指標(biāo)無法滿足部分客戶需求。“未來,公司將加大與中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所等科研機構(gòu)的合作力度,進一步加快推動技術(shù)改造,提升產(chǎn)品品質(zhì)。”李偉說。

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