點「煤」成「醇」 潔凈中國

編者按：3月17日上午，中國科學院大連化學物理研究所與陝西延長石油（集團）有限責任公司在北京召開媒體見面會，宣布採用我國自主知識產權技術的全球首套煤基乙醇工業化項目——延長石油10萬噸/年合成氣制乙醇裝置成功打通全流程，產出合格無水乙醇，並實現兩個月的平穩運行，標誌著全球首套煤經二甲醚羰基化制乙醇工業示範項目一次投產成功。

「葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催。」

「舉杯邀明月，對影成三人」

「明月幾時有，把酒問青天。」

「把酒酹滔滔，心潮逐浪高！」

……

當我們看《中國詩詞大會》或者和朋友聚會聊天時，不免會提及和美酒相關的詩句。酒在人類文明史上扮演了重要的角色，乙醇則是酒的有效成分。

乙醇，俗稱「酒精」，在常溫常壓下是一種易燃、易揮發的無色透明液體，具有特殊香味，人們常講「酒香不怕巷子深」就是源於其性能特點。乙醇的用途十分廣泛，在世界各國，白酒、啤酒、紅酒作為飲品常常出現人們的日常生活中，而乙醇則是這些飲品中最重要的有效成分。我國每年約200萬噸以上的乙醇用於酒精類飲品的生產。同時，乙醇還經常作為溶劑、消毒劑出現在我們的日常生活中，如清漆、化妝品、油墨、脫漆劑常常需要用乙醇做溶劑，而醫院則需要乙醇用來消毒。更為重要的是，乙醇是世界上公認的環保清潔燃料。

作為燃料乙醇，2015年美國的使用量達4424萬噸，巴西燃料乙醇的使用量為2128萬噸，我國由於受制於原料來源的影響，使用量僅為250萬噸。2015年全球乙醇產量9200萬噸，約有66%用做添加劑添加到了汽油中，用做汽車燃料。

幾千年前，人類的祖先已經發現通過穀物發酵可以生產用於食用的乙醇。在我國，相傳夏禹時期的儀狄發明了釀酒。儘管人類社會的不斷發展變遷，幾經更迭，但現如今全球93%的乙醇依然採用老祖宗的方法由農作物發酵生產。作為燃料乙醇的生產和消費大國，美國和巴西分別採用玉米和甘蔗為原料生產乙醇，我國則採用陳化糧為原料生產乙醇。2004年起，我國陸續在安徽、河南、黑龍江、吉林、遼寧、廣西、湖北、山東等11個省區及部分城市推廣應用乙醇汽油。但在推廣使用的過程中，一直有人擔心出現「與人爭糧」，造成農產品價格大幅上漲，威脅國家糧食安全的局面。

2006年國家收回燃料乙醇項目審批權，我國燃料乙醇產量止步不前。另外，生物發酵生產燃料乙醇還存在生產成本相對較高的問題，各燃料乙醇企業依賴國家的補貼進行生產。

2016年我國的原油使用量為5.78億噸，國內生產量為2億噸，原油對外依存度達到65.4%，遠超過國際公認的警戒線(50%)，嚴重影響到了我國的能源安全。由於乙醇具有較高的辛烷值（125），較高的含氧量（34.8%），可以有效降低汽車尾氣污染物和顆粒的排放，乙醇是世界公認的最環保的清潔燃料和油品質量改良劑，並在燃料乙醇生產大國如美國和巴西得到廣泛的推廣使用。

2016年，我國汽油表觀消費量為11983萬噸，如果按照10%的添加，燃料乙醇使用量將達到1198萬噸。這將為我國的能源安全工作做出貢獻。

隨著我國綜合國力的增長以及人民生活水平的提高，對生活環境的要求也愈來愈嚴格，對清潔燃料的使用需求量越來越大，開展燃料乙醇的生產及使用日益迫切。但是鑒於我們以全球7%的耕地養活全球20%的人口和我國「富煤貧油少氣」的能源現狀，亟需開發出大規模以煤為原料生產乙醇的技術，以緩解原油緊張，保障我國能源安全，同時降低污染物排放，提高環境質量。

2010年，中國科學院大連化學物理研究所劉中民院士領導的科研團隊已開始開展「煤基乙醇技術關鍵催化劑」的研究開發工作。該技術以「二甲醚羰基化制乙酸甲酯」為核心，是一條全新的煤基乙醇合成新路線。2012年中科院大連化學物理研究所聯合陝西延長石油集團開展了「煤基乙醇整套工藝技術的開發」項目研發工作。經過多年研究，刻苦攻關，2013年取得突破性進展，完成催化劑長周期實驗和再生性能實驗，各項指標完全達到了工業應用的要求。2014年雙方啟動「10萬噸/年乙醇工業示範」項目，該項目被列為陝西省重點科技示範項目。2015年6月，該項目中試結果通過了國家能源局委託中國石油和化工聯合會的組織的技術鑒定，鑒定委員會認為：技術指標先進、應用性強，成果與國際同類技術相比，主要指標屬國際領先水平。2016年12月煤基乙醇工業示範裝置基本建成，12月下旬開始整套系統的投料試車工作，2017年1月11號生產出合格的無水乙醇。

目前，煤基乙醇示範裝置已穩定運行2個月。工業示範裝置的投產成功證明了技術的先進性和可靠性，標誌著我國率先擁有設計和建設百萬噸級大型煤基乙醇工廠的能力。

煤基乙醇技術整個反應和分離體系全程無水，產品為無水乙醇，對原料的分離要求較低，生產能耗低；整個工藝過程腐蝕小，設備成本低；工藝靈活。可用於新建工廠，也可用於現有甲醇廠的改造，利於我國的產業結構調整。隨著工業示範裝置的投產成功，煤基乙醇的生產規模必然會越來越大，從而形成一個新興戰略產業。這也意味著將化石能源煤轉化為清潔燃料乙醇的夢想變為現實，真正實現了點「煤」成「醇」。

作者劉紅超，系中科院大連化物所低碳催化與工程研究部科研人員