煤基燃料乙醇迎來春天

文 | 本刊記者 王高峰

乙醇，是一種國際公認的清潔燃料，也是一種優(yōu)秀的油品質(zhì)量改良劑。由于乙醇分子中含氧量較高，有助于汽油燃燒更加充分，因此，對于改善空氣質(zhì)量和減少污染物排放能起到較好的作用。

正是由于乙醇的上述特性，燃料乙醇在很多國家被廣泛使用，尤其是在美國、巴西等農(nóng)業(yè)大國，燃料乙醇更是占到汽油消費的相當(dāng)份額。

基于燃料乙醇的清潔、低碳等優(yōu)勢，我國對燃料乙醇的發(fā)展也非常重視。2017年9月，國家發(fā)展改革委、國家能源局、財政部等十五部委下發(fā)了《關(guān)于擴大生物燃料乙醇生產(chǎn)和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》。方案提出，到2020年，要在全國范圍內(nèi)推廣使用車用乙醇汽油。

然而，燃料乙醇的推廣并沒有達到規(guī)劃的預(yù)期。除黑龍江、河南等部分省市進行封閉推廣之外，目前燃料乙醇并未能在全國鋪開。數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國燃料乙醇的產(chǎn)量僅為350萬噸，與美國4500萬噸的產(chǎn)量有著巨大的差距。

燃料乙醇推廣的最大障礙在于其價格的居高不下。當(dāng)前我國所生產(chǎn)的燃料乙醇，幾乎全部來自于生物發(fā)酵法，即多數(shù)來自陳糧、木薯等植物發(fā)酵生產(chǎn)而成。目前，由于糧食價格持續(xù)高位，因此不斷抬高乙醇的生產(chǎn)成本。以當(dāng)前玉米價格2600元/噸計算，生產(chǎn)一噸乙醇需要三噸玉米，那么一噸生物乙醇的成本就高達7800元，這一價格高于汽油的市場價格近1000元/噸。

而生物乙醇短期內(nèi)還看不到價格回落的可能。面對國內(nèi)超過1000萬噸的燃料乙醇缺口，以煤炭、鋼鐵行業(yè)尾氣等為原料合成法制乙醇的技術(shù)路線，讓國內(nèi)燃料乙醇重新燃起了希望。2017年，中科院大連化物所研發(fā)的煤基乙醇路線在陜西興化集團落地，這個年產(chǎn)量10萬噸的全球首套煤基乙醇工業(yè)示范裝置的投運成功，為我國大范圍推廣環(huán)保乙醇汽油提供了可能。

工藝新突破

陜西省西安市向西50公里處，是陜西興化集團所在地。這是一家老牌的國有企業(yè)，建廠于1965年，近年來由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級等問題，公司經(jīng)營一度陷入虧損狀態(tài)。2017年，采用中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所與陜西延長石油集團聯(lián)合開發(fā)的以合成氣、甲醇為原料制備無水乙醇（DMTE技術(shù)）的工藝技術(shù)，由北京石油化工工程公司（下稱“北油工程”）負責(zé)完成從實驗室小試到工業(yè)化裝置的工程化實現(xiàn)，在全球范圍內(nèi)首次建成了10萬噸/年新型煤基無水乙醇裝置，裝置投產(chǎn)后，興化集團迎來了重要轉(zhuǎn)折，不僅業(yè)績一舉扭虧為盈，而且成為省市扭虧的標(biāo)桿企業(yè)。據(jù)興化集團副總經(jīng)理、總工程師張歲利介紹，受益于乙醇項目，2021年第一季度，公司實現(xiàn)利潤幾千萬元，是公司近年來同期最好的業(yè)績。

DMTE技術(shù)是由甲醇生產(chǎn)二甲醚，二甲醚與一氧化碳經(jīng)羰基化反應(yīng)生成醋酸甲酯，再經(jīng)加氫生產(chǎn)無水乙醇。該過程無醋酸產(chǎn)生，對設(shè)備材質(zhì)要求較低，裝置投資低，同時不需要貴金屬催化劑，運營成本低，具有較強的經(jīng)濟競爭力，被國內(nèi)多家企業(yè)看好。2017年1月，延長中科（大連）能源科技股份公司（下稱“延長中科”）成立，致力于DMTE技術(shù)推廣，“北油工程”開展工程設(shè)計和EPC服務(wù)，據(jù)“北油工程”總經(jīng)理田偉介紹，北油工程一直致力于煤基乙醇的工程化實現(xiàn)，已經(jīng)先后承接了6個DMTE生產(chǎn)乙醇的項目，年產(chǎn)能接近200萬噸，完成項目咨詢的乙醇總產(chǎn)能更是高達1200萬噸。

而在距離興化集團600公里外的陜西省榆林市，一個占地面積2700多畝，規(guī)模5倍于興化項目的榆神能化公司的年產(chǎn)50萬噸煤基乙醇項目正在緊張的施工當(dāng)中，計劃于2022年建成投產(chǎn)，年利潤將超過10億元人民幣。

據(jù)介紹，DMTE工藝技術(shù)主要有三個應(yīng)用領(lǐng)域，一是以煤炭為原料，通過氣化、變換、凈化制備合成氣，一部分制甲醇，一部分分離出氫氣和一氧化碳，三者為原料生產(chǎn)乙醇；二是利用鋼鐵行業(yè)的焦?fàn)t氣、轉(zhuǎn)爐氣和高爐氣為原料，通過提取一氧化碳和氫氣制取乙醇；第三種是現(xiàn)有的甲醇裝置和二甲醚裝置通過改造后轉(zhuǎn)產(chǎn)乙醇。

“原則上只要有一氧化碳和氫氣都可以通過此新工藝生產(chǎn)乙醇，把工業(yè)尾氣中的有效組分分離出來，用于制備乙醇，對于減少二氧化碳排放，實現(xiàn)碳中和具有重要的現(xiàn)實意義”，北油工程總助劉漢英表示。

事實上，乙醇傳統(tǒng)合成法技術(shù)存在成本高、環(huán)境污染等問題，技術(shù)推廣受到限制?！安捎肈MTE技術(shù)生產(chǎn)乙醇，幾乎沒有廢水排放，因此是一種綠色環(huán)保的工藝”，榆神能化公司總經(jīng)理郭尊禮稱。

據(jù)介紹，煤基乙醇的生產(chǎn)成本約3000-4000元/噸，大大低于生物發(fā)酵法制乙醇，具備較強市場競爭力的同時，還有效解決了生物乙醇與糧爭地的問題。新冠疫情下，從去年起很多國家的糧食生產(chǎn)一度受到較大影響，全球范圍內(nèi)甚至掀起了一輪糧食危機的大討論。

甲醇裝置改造后轉(zhuǎn)產(chǎn)乙醇，可以有效改善甲醇產(chǎn)業(yè)嚴重過剩的難題。過去幾年，隨著我國甲醇項目不斷上馬，甲醇產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)嚴重過剩，價格也因此一落千丈。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前我國甲醇價格約為1800元/噸，多數(shù)甲醇企業(yè)處于微利或虧損狀態(tài)。

“中小甲醇裝置轉(zhuǎn)產(chǎn)乙醇，可以短期內(nèi)實現(xiàn)企業(yè)效益的大幅提升”，延長中科總經(jīng)理王輝表示，采用DMTE技術(shù)，一個75萬噸的甲醇項目，通過技術(shù)改造可以實現(xiàn)年產(chǎn)50萬噸乙醇，按照當(dāng)前7500元/噸的乙醇價格，改造前年產(chǎn)值約15億人民幣，改造后年產(chǎn)值約35億人民幣，經(jīng)濟效益顯著提升。

乙醇產(chǎn)品不僅有較好的經(jīng)濟價值，還具備較高的環(huán)保價值。權(quán)威機構(gòu)的測試結(jié)果表明：采用DMTE技術(shù)生產(chǎn)的無水乙醇用于調(diào)和E-10汽油，各項指標(biāo)達到GB18351-2017乙醇汽油標(biāo)準(zhǔn)；其中E10（ 95# ）在3000r/min條件道路試驗，與市售95#汽油相比：HC、CO排放下降17%，NOX排放濃度下降6%，PM2.5排放濃度下降51%，超細顆粒物排放濃度下降了13%，這對于污染嚴重的城市交通而言無疑將大有裨益。

標(biāo)準(zhǔn)待突破

具有經(jīng)濟和環(huán)保雙重效益的煤基乙醇技術(shù)，毫無疑問未來發(fā)展空間巨大，但還需要政策呵護。

當(dāng)前，我國所執(zhí)行的燃料乙醇標(biāo)準(zhǔn)為2001年制定的《車用乙醇汽油（E10）》，自2002年起，國內(nèi)已經(jīng)分階段、分地區(qū)逐步推廣使用E10乙醇汽油，目前在11個省或局部城市銷售使用，乙醇汽油年消費量占同期汽油消費總量不到1/4。近年來，由于受糧價等制約因素的影響，E10乙醇汽油的推廣工作趨于緩慢。

2020年，由于玉米價格的不斷上漲，生物乙醇生產(chǎn)商多數(shù)處于虧損狀態(tài)，因此乙醇的供應(yīng)在部分地區(qū)出現(xiàn)了供應(yīng)緊缺，一些封閉運行的省份甚至出現(xiàn)了斷供現(xiàn)象。

2020年我國汽油消費量約1.4億噸，若按照汽油10%的比例加入乙醇，我國燃料乙醇每年至少存在1000萬噸的市場缺口，而煤基乙醇可以提供一部分補充。

興化集團2018年將其生產(chǎn)的乙醇與汽油混合后進行鑒定，結(jié)果顯示，煤基乙醇在品質(zhì)上完全符合燃料乙醇的添加標(biāo)準(zhǔn)，甚至還優(yōu)于E10的國家標(biāo)準(zhǔn)。

北油工程總工程師曹堅表示，受限于過去技術(shù)發(fā)展，只有糧食發(fā)酵法這一種工藝，因此也就出現(xiàn)了所謂的“生物乙醇”，作為燃料乙醇進行銷售。隨著煤基乙醇技術(shù)日臻成熟和產(chǎn)能的不斷釋放，修改相關(guān)政策就變得非常迫切。

興化集團副總經(jīng)理、總工程師張歲利也表示，合成法生產(chǎn)出來的乙醇，應(yīng)當(dāng)盡早進入燃油行業(yè)?！斑@不僅可以減少汽車尾氣排放，還有助于增加我國的能源安全”。張歲利說。