“要做好煤炭這篇大文章，實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用，就要做好這篇文章中的重要章節(jié)——煤化工。”在日前召開的中國(guó)(山西)國(guó)際清潔能源博覽會(huì)上，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所應(yīng)化研究中心主任、研究員、博士生導(dǎo)師姚元根介紹了煤制乙二醇技術(shù)的發(fā)展方向。
據(jù)了解，近年來，國(guó)家發(fā)改委、工信部等部門出臺(tái)了一系列文件，提出要利用先進(jìn)的加工手段，生產(chǎn)替代石化產(chǎn)品的清潔燃料，推動(dòng)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。煤制乙二醇技術(shù)正契合煤炭工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)，我國(guó)鼓勵(lì)發(fā)展煤制乙二醇技術(shù)。
發(fā)展煤制乙二醇技術(shù)符合我國(guó)煤炭資源的特點(diǎn)
據(jù)了解，乙二醇是非常重要的戰(zhàn)略性大宗化工基本原材料，主要用于生產(chǎn)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、防凍劑、不飽和聚酯樹脂以及潤(rùn)滑劑、增塑劑、非離子表面活性劑、炸藥等，是聚酯產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。乙二醇的市場(chǎng)容量?jī)H次于乙烯和丙稀，我國(guó)乙二醇消費(fèi)量占全世界消費(fèi)量50%以上，2018年已突破1300萬噸。不過，我國(guó)乙二醇產(chǎn)能有限，長(zhǎng)期以來進(jìn)口依存度較高。
乙二醇有多種生產(chǎn)工藝，在所有生產(chǎn)路線里，石油制乙二醇和煤制乙二醇是工業(yè)化生產(chǎn)路線。如今，煤制乙二醇創(chuàng)新生產(chǎn)路線是以煤炭為原料，通過氣化生成合成氣后再制得乙二醇。主要生產(chǎn)方法有一步合成法、甲醇合成法、甲醛合成法和草酸酯加氫合成法等。
“在生產(chǎn)成本上，煤制乙二醇比石油制乙二醇路線有明顯優(yōu)勢(shì)?！币υ硎?，“煤制乙二醇跟同類的煤化工路線相比，可以合成天然氣、甲醇、乙二醇、烯烴，經(jīng)濟(jì)效益好，二氧化碳排放量相對(duì)較少?！?/p>
近年來，國(guó)家發(fā)改委、工信部等部門出臺(tái)了一系列文件，鼓勵(lì)發(fā)展煤制乙二醇等煤化工技術(shù)，提出要利用先進(jìn)的技術(shù)加工手段，生產(chǎn)替代石化產(chǎn)品的清潔燃料，推動(dòng)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。
“如今，煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。同時(shí)，煤制乙二醇符合我國(guó)煤炭資源豐富的特點(diǎn)，而且國(guó)內(nèi)對(duì)煤制乙二醇的需求量也大?！币υf。
在煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所是一個(gè)重要身影。憑借20多年的技術(shù)積累和與相關(guān)企業(yè)合作的經(jīng)驗(yàn)，該研究所開發(fā)了“萬噸級(jí)CO氣相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氫合成乙二醇”(簡(jiǎn)稱煤制乙二醇)成套技術(shù)。
此項(xiàng)成果標(biāo)志著我國(guó)在世界上率先實(shí)現(xiàn)了全套煤制乙二醇技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用，是一項(xiàng)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界首創(chuàng)技術(shù)。它的推廣應(yīng)用將有效緩解我國(guó)乙二醇產(chǎn)品的供需矛盾，對(duì)國(guó)家的能源和化工產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生重要的積極影響。
上下游企業(yè)互相配合，共同解決現(xiàn)實(shí)問題
“上世紀(jì)80年代，我們進(jìn)行小試。2005年與相關(guān)企業(yè)合作。2008年實(shí)現(xiàn)了萬噸級(jí)工業(yè)試驗(yàn)。2010年至今，我們已在河南建成了五套裝置。2016年年底，裝置規(guī)模已經(jīng)達(dá)到年產(chǎn)120萬噸。2017年，幾套裝置全部實(shí)現(xiàn)了滿負(fù)荷運(yùn)行，產(chǎn)出了乙二醇產(chǎn)品?！币υf，這項(xiàng)技術(shù)引發(fā)了煤制乙二醇研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的熱情，市場(chǎng)上開始出現(xiàn)多種煤制乙二醇技術(shù)。
2009年以后，煤制乙二醇工業(yè)化技術(shù)逐步走向成熟。對(duì)照新版工業(yè)用乙二醇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，煤制乙二醇已經(jīng)大量地應(yīng)用于PET聚酯行業(yè)，并且涌現(xiàn)出了一批煤制乙二醇配套技術(shù)。
不過，煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)存在很多問題，如產(chǎn)品價(jià)格不穩(wěn)定；煤制乙二醇產(chǎn)能擴(kuò)張速度非?？?，而設(shè)備開工率相對(duì)較低；煤制乙二醇技術(shù)在下游聚酯產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用相對(duì)較少；上下游企業(yè)對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)知度不同等。
此外，煤制乙二醇生產(chǎn)技術(shù)上也存在著很多問題。來自吉林石化公司乙二醇廠的郭邑曾指出，當(dāng)前，雖然我國(guó)煤制乙二醇的生產(chǎn)已進(jìn)入發(fā)展高峰期，但生產(chǎn)過程中仍存在著一些關(guān)鍵的技術(shù)難題，如催化劑的開發(fā)、裝備制造水平不高，工業(yè)化應(yīng)用不足，煤制乙二醇的純度不高，缺乏對(duì)應(yīng)的精制技術(shù)，重要設(shè)備的工程進(jìn)展受限制。而且，煤制乙二醇的運(yùn)輸成本、產(chǎn)品純度也會(huì)帶來很多影響。
“只有不斷讓技術(shù)進(jìn)步，才能保持我們已有的領(lǐng)先地位?！币υ硎荆缃?，他們研發(fā)出煤制乙二醇新一代的核心催化劑，具有貴金屬含量更低、高效穩(wěn)定、性能更好、制備成本下降60%等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)氮氧化物等物料的高效利用，有效提高了乙二醇分離效率，工藝流程更加合理，反應(yīng)物料得到充分利用，實(shí)現(xiàn)了較大幅度的節(jié)能降耗等。
姚元根指出，作為技術(shù)研發(fā)方，未來，在煤制乙二醇技術(shù)發(fā)展方向上，要對(duì)技術(shù)精益求精，不斷優(yōu)化催化劑，進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)率、純度等的研究。
工藝技術(shù)上，強(qiáng)化分離技術(shù)、供應(yīng)技術(shù)，聚焦精餾技術(shù)及其配套的能效等。
市場(chǎng)層面上，要考慮到當(dāng)乙二醇銷售價(jià)格較低時(shí)，原料成本、當(dāng)?shù)孛簝r(jià)、水資源使用成本、到生產(chǎn)廠家的運(yùn)輸距離等因素對(duì)產(chǎn)業(yè)的影響。
“下一步，要思考如何讓廠家從抵制到接受。產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)要聯(lián)合起來進(jìn)一步開展試驗(yàn)，確保煤制乙二醇技術(shù)在聚酯行業(yè)里應(yīng)用起來。建議建立應(yīng)用試驗(yàn)和產(chǎn)品檢測(cè)的國(guó)家級(jí)或者行業(yè)級(jí)的平臺(tái)，逐個(gè)分析煤制乙二醇產(chǎn)品，找出影響產(chǎn)品質(zhì)量的雜質(zhì)。圍繞上下游企業(yè)鏈條，制定適合煤制乙二醇新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，或者完善2018年的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?！币υf。
“用好煤制乙二醇技術(shù)可以服務(wù)于我們國(guó)家的利益，可以讓煤炭替代石油，減少對(duì)海外的依存。相信在不久的將來，煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)將互相配合，共同解決好這些問題?！币υf。
