采用中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡(jiǎn)稱“大連化物所”）和陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱“延長(zhǎng)石油”）共同研發(fā)的、具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的全球首套煤基乙醇工業(yè)化項(xiàng)目——延長(zhǎng)石油10萬(wàn)噸/年合成氣制乙醇裝置成功打通全流程，產(chǎn)出合格無(wú)水乙醇，并實(shí)現(xiàn)兩個(gè)月的平穩(wěn)運(yùn)行，標(biāo)志著全球首套煤經(jīng)二甲醚羰基化制乙醇工業(yè)示范項(xiàng)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(tuán)隊(duì)于2010年開(kāi)展“煤基乙醇技術(shù)關(guān)鍵催化劑”的研究開(kāi)發(fā)工作，并于2013年實(shí)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(zhǎng)石油啟動(dòng)“10萬(wàn)噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范”項(xiàng)目，2016年底項(xiàng)目開(kāi)始試車(chē)，2017年1月11日產(chǎn)出合格產(chǎn)品，產(chǎn)品純度達(dá)到99.71%，主要指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)值。

乙醇是世界公認(rèn)的優(yōu)良汽油添加劑，也是重要的基礎(chǔ)化學(xué)品。目前，全世界乙醇產(chǎn)量約一億噸，主要由美國(guó)和巴西利用玉米和甘蔗生產(chǎn)。而我國(guó)燃料乙醇產(chǎn)量只有250萬(wàn)噸，主要利用糧食進(jìn)行生產(chǎn)。長(zhǎng)期以來(lái)，利用化石資源生產(chǎn)乙醇一直是全世界努力的目標(biāo)和挑戰(zhàn)。

該示范項(xiàng)目的投產(chǎn)成功，標(biāo)志著我國(guó)將率先擁有設(shè)計(jì)和建設(shè)百萬(wàn)噸級(jí)大型煤基乙醇工廠的能力，對(duì)于緩解我國(guó)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(jìn)國(guó)家糧食安全具有戰(zhàn)略意義。

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點(diǎn)“煤”成“醇” 潔凈中國(guó)

 劉紅超

“葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催?！?/p>

“舉杯邀明月，對(duì)影成三人”

“明月幾時(shí)有，把酒問(wèn)青天?！?/p>

“把酒酹滔滔，心潮逐浪高！”

……

當(dāng)我們看《中國(guó)詩(shī)詞大會(huì)》或者和朋友聚會(huì)聊天時(shí)，不免會(huì)提及和美酒相關(guān)的詩(shī)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(wú)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(diǎn)。乙醇的用途十分廣泛，在世界各國(guó)，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(guó)每年約200萬(wàn)噸以上的乙醇用于酒精類飲品的生產(chǎn)。同時(shí)，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(lái)消毒。更為重要的是，乙醇是世界上公認(rèn)的環(huán)保清潔燃料。

作為燃料乙醇，2015年美國(guó)的使用量達(dá)4424萬(wàn)噸，巴西燃料乙醇的使用量為2128萬(wàn)噸，我國(guó)由于受制于原料來(lái)源的影響，使用量?jī)H為250萬(wàn)噸。2015年全球乙醇產(chǎn)量9200萬(wàn)噸，約有66%用做添加劑添加到了汽油中，用做汽車(chē)燃料。

幾千年前，人類的祖先已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)谷物發(fā)酵可以生產(chǎn)用于食用的乙醇。在我國(guó)，相傳夏禹時(shí)期的儀狄發(fā)明了釀酒。盡管人類社會(huì)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(fèi)大國(guó)，美國(guó)和巴西分別采用玉米和甘蔗為原料生產(chǎn)乙醇，我國(guó)則采用陳化糧為原料生產(chǎn)乙醇。2004年起，我國(guó)陸續(xù)在安徽、河南、黑龍江、吉林、遼寧、廣西、湖北、山東等11個(gè)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(guò)程中，一直有人擔(dān)心出現(xiàn)“與人爭(zhēng)糧”，造成農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格大幅上漲，威脅國(guó)家糧食安全的局面。

2006年國(guó)家收回燃料乙醇項(xiàng)目審批權(quán)，我國(guó)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(duì)較高的問(wèn)題，各燃料乙醇企業(yè)依賴國(guó)家的補(bǔ)貼進(jìn)行生產(chǎn)。

2016年我國(guó)的原油使用量為5.78億噸，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)量為2億噸，原油對(duì)外依存度達(dá)到65.4%，遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)際公認(rèn)的警戒線(50%)，嚴(yán)重影響到了我國(guó)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(chē)尾氣污染物和顆粒的排放，乙醇是世界公認(rèn)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(guó)如美國(guó)和巴西得到廣泛的推廣使用。

2016年，我國(guó)汽油表觀消費(fèi)量為11983萬(wàn)噸，如果按照10%的添加，燃料乙醇使用量將達(dá)到1198萬(wàn)噸。這將為我國(guó)的能源安全工作做出貢獻(xiàn)。

隨著我國(guó)綜合國(guó)力的增長(zhǎng)以及人民生活水平的提高，對(duì)生活環(huán)境的要求也愈來(lái)愈嚴(yán)格，對(duì)清潔燃料的使用需求量越來(lái)越大，開(kāi)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(guó)“富煤貧油少氣”的能源現(xiàn)狀，亟需開(kāi)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(guó)能源安全，同時(shí)降低污染物排放，提高環(huán)境質(zhì)量。

2010年，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所劉中民院士領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)已開(kāi)始開(kāi)展“煤基乙醇技術(shù)關(guān)鍵催化劑”的研究開(kāi)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(xué)物理研究所聯(lián)合陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)開(kāi)展了“煤基乙醇整套工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目研發(fā)工作。經(jīng)過(guò)多年研究，刻苦攻關(guān)，2013年取得突破性進(jìn)展，完成催化劑長(zhǎng)周期實(shí)驗(yàn)和再生性能實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)完全達(dá)到了工業(yè)應(yīng)用的要求。2014年雙方啟動(dòng)“10萬(wàn)噸/年乙醇工業(yè)示范”項(xiàng)目，該項(xiàng)目被列為陜西省重點(diǎn)科技示范項(xiàng)目。2015年6月，該項(xiàng)目中試結(jié)果通過(guò)了國(guó)家能源局委托中國(guó)石油和化工聯(lián)合會(huì)的組織的技術(shù)鑒定，鑒定委員會(huì)認(rèn)為：技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)、應(yīng)用性強(qiáng)，成果與國(guó)際同類技術(shù)相比，主要指標(biāo)屬國(guó)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(kāi)始整套系統(tǒng)的投料試車(chē)工作，2017年1月11號(hào)生產(chǎn)出合格的無(wú)水乙醇。

目前，煤基乙醇示范裝置已穩(wěn)定運(yùn)行2個(gè)月。工業(yè)示范裝置的投產(chǎn)成功證明了技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性，標(biāo)志著我國(guó)率先擁有設(shè)計(jì)和建設(shè)百萬(wàn)噸級(jí)大型煤基乙醇工廠的能力。

煤基乙醇技術(shù)整個(gè)反應(yīng)和分離體系全程無(wú)水，產(chǎn)品為無(wú)水乙醇，對(duì)原料的分離要求較低，生產(chǎn)能耗低；整個(gè)工藝過(guò)程腐蝕小，設(shè)備成本低；工藝靈活?？捎糜谛陆üS，也可用于現(xiàn)有甲醇廠的改造，利于我國(guó)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(huì)越來(lái)越大，從而形成一個(gè)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(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，真正實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)“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