煤制乙醇——煤化工行业新动向

中化新网讯  继煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇热潮之后,最近煤化工行业又出现了一个新动向——煤制乙醇。
  2010年9月,河南煤业化工集团和中国科学院生物局、新西兰朗泽企业(LanzaTech)在郑州联合签署协议,计划利用煤炭气化生物发酵法来生产乙醇燃料及其他化工产品,进行开发、试生产和商业化。
  2011年1月,全球化工巨头塞拉尼斯企业对外宣布,已签署意向书,在南京化工园区和珠海高栏港经济区各新建一个工业乙醇厂,单厂的初始额定产能为每年40万吨,单厂初始投资额约3亿美金。2011年6月,塞拉尼斯又宣布,除了原来的投资计划之外,还打算利用其先进的乙醇生产技术,来改进位于南京化工园区现有的煤化工一体化装置。如果得到政府批准,改进后的装置至2013年中期可增加约20万吨工业乙醇产能。塞拉尼斯表示,该企业开发的技术可生产工业级和燃料级乙醇。 
  据CCIN记者了解,江苏索普(集团)有限企业利用合成气生产1万吨/年乙醇的工业化示范装置目前也正在建设中。此外,兖矿集团也在推进合成气生物法制乙醇技术合作,准备上300吨/年的煤制乙醇中试装置。
  除了化工企业,还有一些业外企业也在开展这项业务。2011年3月,宝钢集团、新西兰朗泽企业和中科院合作的300吨/年尾气制乙醇示范工程在上海开工建设。该项目计划利用炼钢厂所产生的尾气(主要为一氧化碳),采用朗泽企业的生物发酵技术制乙醇,同时与中科院的膜分离技术、发酵工艺等结合。项目建设周期预计为6个月,一旦示范工程达产,各方将再适时启动商业化规模乙醇工厂项目。
  对于此波煤制乙醇开发热潮,人们不禁提出了3个疑问。    
  一问:技术能过关吗?    
  中科合成油工程有限企业高级工程师唐宏青告诉CCIN记者,目前煤制乙醇的工艺路线主要分为3种:一是合成气直接制乙醇;二是合成气生物法制乙醇,即利用微生物发酵技术,以合成气(包括含一氧化碳和氢气的废气)生产乙醇;三是合成气经醋酸加氢制乙醇。
  那么,这3种技术是否成熟?CCIN记者在调查采访中发现,业内对此的观点并不一致。
  唐宏青告诉CCIN记者,合成气生物法制乙醇,由于发酵需要停留一段时间,这样很难连续化生产,成本也不会低;合成气直接制乙醇,工艺路线长,而且目前世界上的催化剂都还没有过关,产品出来后是混合物,需要提纯。他认为,在煤制乙醇的路线中,合成气经醋酸加氢制乙醇这个路线最有希翼,成本也可能最低。据他先容,醋酸加氢制乙醇,每吨乙醇理论上消耗醋酸1.304吨、氢气973立方米,产生391千克水。目前醋酸价格便宜,而且醋酸生产技术成熟,因此醋酸加氢生产乙醇有望大型化、规模化。
  而煤化工专家、陕西省决策咨询委员会专家组成员贺永德持另外一种观点。他表示,如果用醋酸加氢制乙醇,只有当醋酸价格在4000元/吨以下时,这个技术路线才有竞争力。他认为,这个路线主要是为了解决国内醋酸产能过剩的问题。如果醋酸价格达到6000多元/吨时,这个路线就完全没有竞争力了。他同时认为,醋酸是甲醇和一氧化碳羰基合成的,而甲醇是氢气和一氧化碳合成的。本来氢气和一氧化碳合成就可以直接生产乙醇,如果用来生产醋酸再加氢制乙醇,从生产流程上来说等于是又返回去了,绕的弯多,能效变低了,不可取。因此他认为,合成气直接合成乙醇最有希翼,也容易规模化。
  而中国工程院院士、清华大学教授金涌则表示,生物发酵法制乙醇的反应比较慢,在放大时会存在问题。 
  从以上观点可以看出,虽然专家们的观点并不一致,但目前的3种煤制乙醇路线是各有劣势和瓶颈。这也说明,目前的煤制乙醇技术都还不成熟,因为毕竟都还没有工业化装置,有待时间和实践的检验。

  二问:成本到底如何?    
  用煤生产乙醇,和此前的乙醇路线比,成本如何呢?
  贺永德向CCIN记者先容,用煤制乙醇,需要5000立方米合成气生产1吨乙醇,估计煤制乙醇成本在4000元/吨左右。
  兖矿国泰化工有限企业副总工程师张志伟说,目前我国主要采用传统的粮食发酵法制乙醇,市场价格达到了7000元/吨。而目前国内纤维素乙醇还处于中试阶段,根据各企业的公开数据,成本为7000~8000元/吨。如果煤制乙醇生产成本能维持在4000元/吨,这样比粮食乙醇和纤维素乙醇的成本都低。
  据CCIN记者了解,目前乙醇最大的下游市场是和汽油调配形成车用燃料,即乙醇汽油。那么,与同为新型汽车燃料且也是用煤生产的甲醇燃料相比,煤制乙醇有成本上的竞争力吗?
  “煤制乙醇用来作燃料具有可行性,但是与甲醇燃料相比不具有成本优势。”全国醇醚燃料及醇醚清洁汽车专业委员会副会长兼技术委员会主任方德巍这样告诉CCIN记者。据他先容,按照化学反应,64吨合成气产46吨乙醇和18吨水,也就是1.4吨合成气生产1吨乙醇,合成气转化率为71%。而煤制甲醇基本是1吨合成气转化为1吨甲醇,转化率接近100%。此外,煤制乙醇的副产物是水,合成气中氢的1/4被损耗掉了;而煤制甲醇的副产物少,损耗也非常小。而且,合成气制乙醇在技术上比甲醇要难得多,产物组分也比较复杂,粗产品还需要加氢和精制处理,催化剂成本很高,也是一项大开支。
  贺永德进一步向CCIN记者先容说,煤制合成气生产甲醇的完全成本为2000~2500元/吨,煤制乙醇估计要在4000元/吨左右。煤制乙醇生产成本比甲醇高接近一半,因此完全没有竞争优势。如果同样都用焦炉煤气生产乙醇和甲醇,乙醇的生产成本也比甲醇高。现在焦炉煤气的价格也在上涨,假如焦炉气的价格为0.5元/立方米,制成的乙醇要比甲醇每吨成本高1000元。  
     
  三问:下游能否打开?    
  一些专家认为,煤制乙醇作为化工原料是可行的。
  方德巍表示,乙醇不仅是一种很好的溶剂,而且还可以作为制取多种化工产品的原料。他表示,煤制乙醇将来可以用来替代粮食发酵法乙醇,用作生产下游化工产品。
  据CCIN记者了解,有些企业打算对此进行实践。比如,江苏索普(集团)有限企业有关负责人表示,煤制乙醇的用途将用来合成醋酸乙酯。塞拉尼斯企业也宣布,先期将优先煤制乙醇产品的工业级应用。
  据业内人士先容,中国当前每年消耗工业级乙醇约300万吨。单单我国醋酸乙酯产能就已达到200万吨左右,消耗的乙醇就为120万吨。用煤制乙醇生产下游化工产品,不仅能降低生产成本,而且能大大减少对粮食乙醇的依赖。石油和化学工业规划院高级工程师郑宝山表示,如果煤制乙醇能够成功生产出来,醋酸企业还可以将乙醇脱水生产乙烯,开发在国内有很大市场潜力的乙烯—乙烯醇树脂。
  那么,煤制乙醇作为汽车燃料的市场能否打开?
  对于这个问题,有些专家比较悲观。
  中国农村能源行业协会生物质能专业委员会秘书长肖明松向CCIN记者表示,煤制乙醇与纤维素乙醇最大的区别在于,煤是不可再生的,而且会越用越少,而纤维素(如秸秆等)是可再生的。相比之下,纤维素乙醇比煤制乙醇更能获得政策的支撑。
  国家发改委核准的4个燃料乙醇定点生产企业之一的河南天冠企业集团有限企业高级工程师冯文生认为,煤制乙醇比生物质法制乙醇在核准上难,也比较复杂。此外,煤制乙醇比生物质法污染也相对大,首先环评上就难通过。
  唐宏青表示,煤制乙醇生产出来以后与粮食法的规格不一样。其他国家的研究表明,煤制乙醇里面有一半是甲醇,还有三碳化合物、四碳化合物、五碳化合物等微量成分。这些成分能否加入到汽油里面去,还要与汽车燃料商协商,要走很多程序,是个很麻烦的事情。
  不过金涌认为,煤制乙醇是新型煤化工行业发展的一个新方向,如果煤制乙醇达到作为燃料使用的纯度要求,生产能力达到上百万吨,中石油、中石化系统不会有阻力,也没有阻止的理由。


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