全球规模最大煤基乙醇项目9月投产 探访“煤炭变酒精”工厂

在陕西榆林榆神工业园，全球50万吨/年煤基乙醇装置“蓄势待发”。规模工厂这将是煤基全球规模最大的煤基乙醇项目，奠定了我国煤制乙醇技术的乙醇月投国际领先地位。

科技创新如何助力“双碳”目标实现？项目近日，“走进中国科学院·记者行——‘科技双碳’服务经济主战场榆林段活动”举行。产探记者在采访中了解到，访煤50万吨/年煤基乙醇项目预计将于9月开始投料试车、炭变打通全流程，酒精并将正式投入生产，全球对保障国家能源安全和粮食安全具有重要战略意义。规模工厂

煤炭如何清洁利用变成酒精？煤基新京报记者在榆林进行实地探访并采访了中科院大连化物所的专家。

50万吨/年煤基乙醇项目现场。乙醇月投高达118米的项目煤基乙醇精制塔和99米的脱脂塔最为醒目。受访者供图

去年燃料乙醇缺口约1000万吨

乙醇，产探俗称酒精，既是重要的基础化学品，又与人们的日常生活息息相关，可用于制造饮料、香精、消毒剂等。目前，乙醇的最大用处是作为汽油添加剂，即燃料乙醇使用，可有效改善汽油品质，大幅减少车辆污染物的排放。乙醇是世界上公认的环保清洁燃料，全球66%的乙醇被作为燃料乙醇添加到汽油中，为各国所接受和推广。此外，乙醇可以便利地转化为乙烯，促进下游精细化工行业的发展。

据中国工程院院士、中科院大连化物所所长刘中民介绍，传统乙醇生产技术主要以粮食为原料进行发酵。目前，全世界乙醇产量约一亿吨，主要由美国和巴西利用粮食和甘蔗等生物原料生产。2020年，我国乙醇产量987万吨，其中燃料乙醇约274万吨，主要利用陈粮进行生产。

2017年，国家十五部委曾明确提出，到2020年在全国范围内推广使用车用乙醇汽油，但至今没有实现，其中最主要的问题就是燃料乙醇产量不足。2021年，中国汽油表观消费量1.4亿吨，需燃料乙醇1400万吨，缺口约1000万吨。在我国石油对外依存度超过70%的情况下，燃料乙醇对我国能源安全具有重要意义。

但我国地少人多，粮食安全是国家头等大事，以粮食为原料制备燃料乙醇并不适合在我国大范围推广。开发非粮燃料乙醇技术可以避免出现“与人争粮”的局面，保障粮食安全。

避免“与人争粮”，开辟化石能源制乙醇全新工艺路线

刘中民说，从生物质发展的角度来说，用秸秆纤维素制乙醇最具意义，尽管取得了一些进展，但由于技术的经济性问题，目前还处于研发阶段。

利用化石能源生产乙醇，一直是全世界努力的目标和共同面临的挑战。我国能源资源的特点为“富煤、贫油、少气”。推进煤炭清洁高效利用，是实现碳达峰碳中和目标的重要途径。“我国煤炭资源量占化石能源的比例达到95%，因此，开发具有自主知识产权的煤基乙醇成套技术符合我国的实际国情。”他表示。

合成气是一氧化碳和氢气的混合气，可由煤、天然气或生物质气化得到。煤经合成气直接制乙醇是一项世界性的挑战，因反应过程需要贵金属催化剂、产物选择性低、设备易腐蚀等问题，长期停留在研究开发阶段。

中科院大连化物所研发出了一条环境友好的全新工艺路线——以煤基合成气为原料，经二甲醚羰基化、加氢合成乙醇。这条路线采用非贵金属催化剂，无腐蚀，可以直接生产无水乙醇，是煤基乙醇的理想路线。

据刘中民介绍，这条技术路线打破了以贵金属为催化剂的传统羰基化反应理念，在科技界和工业界受到极大关注，但该技术需要突破催化剂活性低、稳定性差等难题。而中科院大连化物所通过大量的创新性研究和技术攻关，成功开发出具有高活性和高稳定性的分子筛羰基化催化剂，在二甲醚羰基化研究方面取得重大突破，为其进一步工业化奠定了基础。

三台大型储存罐为乙醇罐。受访者供图

从实验室研究到10万吨工厂，只用了6年

“研发的根本目的是为了应用。我们的专长是基础研究和应用研究相结合，下一步要和企业开放合作。”刘中民说。

2012年，中科院大连化物所和延长石油集团开始联合开展“合成气制乙醇整套工艺技术”项目研发工作。2017年1月11日，具有我国自主知识产权技术的全球首套10万吨/年煤基乙醇工业示范项目打通全流程，生产出合格无水乙醇。

“从实验室研究到10万吨工厂，我们前后只用了六年时间，这个速度是非常快的。” 刘中民说。

煤基乙醇技术（DMTE）以煤为原料，通过煤气化制取合成气（一氧化碳和氢气的混合气），然后合成甲醇，进而经脱水、羰基化、加氢三个步骤制取乙醇产品。

与传统的乙醇合成技术相比，煤基乙醇工艺过程中无水或极少量水，分离所得产品直接为无水乙醇，降低了产品的分离能耗，节省了生产成本。工艺过程中所采用的催化剂为常规的分子筛催化剂和铜基催化剂，成本低。同时工艺中无需添加碘甲烷等卤化物助剂，避免了抗腐蚀特殊材料锆材或哈氏合金的使用，减少了设备投资。“中间产物乙酸甲酯也是大宗化学品，可以按市场的需求及时调整产品结构。”刘中民补充道。

产量翻番，每年可节约生物乙醇原料粮150万吨

在10万吨示范项目的基础上，双方正在进行技术升级迭代，50万吨/年煤基乙醇项目已于2020年6月奠基动工。预计今年9月，50万吨/年乙醇装置将投料试车。这将是全球规模最大的煤基乙醇项目，标志着乙醇生产迈入大规模工业化时代，奠定了我国煤制乙醇技术的国际领先地位。

“这里设有三台大型乙醇储罐，每台容积为一万立方米，其中存储的就是纯度为99.5%-99.9%的优质无水乙醇……”在工作人员的带领下，7月18日，记者来到榆神工业园煤基乙醇项目生产现场。在占地1700多亩的产区内，有一大片高塔耸立的区域，这里就是项目最核心的50万吨/年煤基乙醇装置区。

其中高达118米的煤基乙醇精制塔最为醒目，它的直径为8米，是全球最大煤基乙醇精制塔，进料量达到每小时109吨。与之相对而立的，是99米的甲醇脱脂塔，这对巍然耸立着的“钢铁巨兽”是项目最具标志性的设备。顺着盘旋的阶梯，记者攀爬至接近30米的平台，这里四台并排而立的设备是乙醇装置的心脏——羰基化反应器，在生产乙醇的过程中发挥着关键作用。

“按照总体计划，装置将于今年9月投料试车、打通全流程，产出合格产品。”延长石油榆神能源化工有限公司总经理郭尊礼说，项目用低阶煤代替粮食制取乙醇，按照3吨粮食生产1吨乙醇测算，榆神50万吨/年煤基乙醇项目建成投产后，每年可节约生物乙醇原料粮150万吨，相当于榆林市全年粮食产量（年均230万吨）的65%。

刘中民说，煤基乙醇的成本（大型化后全成本）约3500元/吨，而粮食制乙醇成本为5000元/吨。煤基乙醇技术不但可以以煤为原料，也能以天然气、生物质、钢厂煤气为原料生产乙醇，为煤炭资源的清洁、高效、低碳利用和国家“双碳”目标的实现提供强有力的技术支撑。