采用中國科學院大連化學物理研究所（以下簡稱“大連化物所”）和陜西延長石油集團（以下簡稱“延長石油”）共同研發(fā)的、具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)的全球首套煤基乙醇工業(yè)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(chǎn)出合格無水乙醇，并實現(xiàn)兩個月的平穩(wěn)運行，標志著全球首套煤經(jīng)二甲醚羰基化制乙醇工業(yè)示范項目一次投產(chǎn)成功。

大連化物所劉中民院士領(lǐng)導(dǎo)的科研團隊于2010年開展“煤基乙醇技術(shù)關(guān)鍵催化劑”的研究開發(fā)工作，并于2013年實現(xiàn)關(guān)鍵二甲醚羰基化催化劑活性和壽命的突破。2014年大連化物所和延長石油啟動“10萬噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范”項目，2016年底項目開始試車，2017年1月11日產(chǎn)出合格產(chǎn)品，產(chǎn)品純度達到99.71%，主要指標均達到或優(yōu)于設(shè)計值。

乙醇是世界公認的優(yōu)良汽油添加劑，也是重要的基礎(chǔ)化學品。目前，全世界乙醇產(chǎn)量約一億噸，主要由美國和巴西利用玉米和甘蔗生產(chǎn)。而我國燃料乙醇產(chǎn)量只有250萬噸，主要利用糧食進行生產(chǎn)。長期以來，利用化石資源生產(chǎn)乙醇一直是全世界努力的目標和挑戰(zhàn)。

該示范項目的投產(chǎn)成功，標志著我國將率先擁有設(shè)計和建設(shè)百萬噸級大型煤基乙醇工廠的能力，對于緩解我國石油供應(yīng)不足，石油化工原料替代，油品清潔化、煤炭清潔利用及促進國家糧食安全具有戰(zhàn)略意義。

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點“煤”成“醇” 潔凈中國

 劉紅超

“葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催?！?/p>

“舉杯邀明月，對影成三人”

“明月幾時有，把酒問青天?！?/p>

“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(guān)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(fā)的無色透明液體，具有特殊香味，人們常講“酒香不怕巷子深”就是源于其性能特點。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(xiàn)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于酒精類飲品的生產(chǎn)。同時，乙醇還經(jīng)常作為溶劑、消毒劑出現(xiàn)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(yī)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(huán)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，我國由于受制于原料來源的影響，使用量僅為250萬噸。2015年全球乙醇產(chǎn)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(jīng)發(fā)現(xiàn)通過谷物發(fā)酵可以生產(chǎn)用于食用的乙醇。在我國，相傳夏禹時期的儀狄發(fā)明了釀酒。盡管人類社會的不斷發(fā)展變遷，幾經(jīng)更迭，但現(xiàn)如今全球93%的乙醇依然采用老祖宗的方法由農(nóng)作物發(fā)酵生產(chǎn)。作為燃料乙醇的生產(chǎn)和消費大國，美國和巴西分別采用玉米和甘蔗為原料生產(chǎn)乙醇，我國則采用陳化糧為原料生產(chǎn)乙醇。2004年起，我國陸續(xù)在安徽、河南、黑龍江、吉林、遼寧、廣西、湖北、山東等11個省區(qū)及部分城市推廣應(yīng)用乙醇汽油。但在推廣使用的過程中，一直有人擔心出現(xiàn)“與人爭糧”，造成農(nóng)產(chǎn)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(quán)，我國燃料乙醇產(chǎn)量止步不前。另外，生物發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇還存在生產(chǎn)成本相對較高的問題，各燃料乙醇企業(yè)依賴國家的補貼進行生產(chǎn)。

2016年我國的原油使用量為5.78億噸，國內(nèi)生產(chǎn)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。由于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(huán)保的清潔燃料和油品質(zhì)量改良劑，并在燃料乙醇生產(chǎn)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(huán)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(chǎn)及使用日益迫切。但是鑒于我們以全球7%的耕地養(yǎng)活全球20%的人口和我國“富煤貧油少氣”的能源現(xiàn)狀，亟需開發(fā)出大規(guī)模以煤為原料生產(chǎn)乙醇的技術(shù)，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(huán)境質(zhì)量。

2010年，中國科學院大連化學物理研究所劉中民院士領(lǐng)導(dǎo)的科研團隊已開始開展“煤基乙醇技術(shù)關(guān)鍵催化劑”的研究開發(fā)工作。該技術(shù)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(lián)合陜西延長石油集團開展了“煤基乙醇整套工藝技術(shù)的開發(fā)”項目研發(fā)工作。經(jīng)過多年研究，刻苦攻關(guān)，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(yè)應(yīng)用的要求。2014年雙方啟動“10萬噸/年乙醇工業(yè)示范”項目，該項目被列為陜西省重點科技示范項目。2015年6月，該項目中試結(jié)果通過了國家能源局委托中國石油和化工聯(lián)合會的組織的技術(shù)鑒定，鑒定委員會認為：技術(shù)指標先進、應(yīng)用性強，成果與國際同類技術(shù)相比，主要指標屬國際領(lǐng)先水平。2016年12月煤基乙醇工業(yè)示范裝置基本建成，12月下旬開始整套系統(tǒng)的投料試車工作，2017年1月11號生產(chǎn)出合格的無水乙醇。

目前，煤基乙醇示范裝置已穩(wěn)定運行2個月。工業(yè)示范裝置的投產(chǎn)成功證明了技術(shù)的先進性和可靠性，標志著我國率先擁有設(shè)計和建設(shè)百萬噸級大型煤基乙醇工廠的能力。

煤基乙醇技術(shù)整個反應(yīng)和分離體系全程無水，產(chǎn)品為無水乙醇，對原料的分離要求較低，生產(chǎn)能耗低；整個工藝過程腐蝕小，設(shè)備成本低；工藝靈活。可用于新建工廠，也可用于現(xiàn)有甲醇廠的改造，利于我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。隨著工業(yè)示范裝置的投產(chǎn)成功，煤基乙醇的生產(chǎn)規(guī)模必然會越來越大，從而形成一個新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。這也意味著將化石能源煤轉(zhuǎn)化為清潔燃料乙醇的夢想變?yōu)楝F(xiàn)實，真正實現(xiàn)了點“煤”成“醇”。

作者系中科院大連化物所低碳催化與工程研究部科研人員