日前,江蘇索普(集團(tuán))有限公司合成氣制乙醇項(xiàng)目獲得江蘇省800萬(wàn)元的專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)。圖為該項(xiàng)目開(kāi)工典禮。 (特約記者 郭兵 攝)
從本世紀(jì)初到現(xiàn)在,我國(guó)先后出現(xiàn)了煤制甲醇、煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制天然氣、煤炭分質(zhì)利用一輪又一輪的煤化工熱潮,各地上報(bào)的甲醇、二甲醚、合成天然氣、煤制油、煤制烯烴、煤炭分質(zhì)利用等項(xiàng)目已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)剩現(xiàn)象。因此,許多煤炭、煤化工的業(yè)內(nèi)人士都在問(wèn),還有其他的煤化工項(xiàng)目可以發(fā)展嗎?
在全國(guó)15個(gè)煤炭深加工示范項(xiàng)目即將啟動(dòng)之際,以煤制富勒烯為代表的煤制新型碳材料取得突破性進(jìn)展;也有企業(yè)宣稱,煤制異丁醇將引領(lǐng)煤化工領(lǐng)域的新一波浪潮;還有煤制乙醇工藝,也開(kāi)始進(jìn)入煤化工企業(yè)的視野。那么,這些新的煤化工領(lǐng)域是否又能引領(lǐng)煤化工新一輪的熱潮呢?
煤制異丁醇: 規(guī)模化生產(chǎn)阻礙大
據(jù)中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所研究員房克功介紹,煤制異丁醇是指合成氣先合成甲醇、乙醇、丙醇和丁醇的混合物,然后將其中的異丁醇分離提取出來(lái),其他醇類則返回系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)。“不同的研究機(jī)構(gòu)推出了不同的催化劑,從而可以得到各種醇比例不同的低碳混合醇。但目前的催化劑指向性都比較差,很難達(dá)到只反應(yīng)產(chǎn)出某種醇。而且完全依靠貴重金屬的話,煤制異丁醇很難實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。”
中科合成油工程有限公司技術(shù)顧問(wèn)唐宏青也表示,將低碳混合醇中的異丁醇單獨(dú)提出來(lái),其他醇則進(jìn)行循環(huán),這種先合成后加熱分解的工藝,能耗很高,能量利用效率也很低。目前有企業(yè)認(rèn)為,用700元/噸的煤生產(chǎn)出4000元/噸的異丁醇很有經(jīng)濟(jì)效益,但這種經(jīng)濟(jì)計(jì)算存在不少漏項(xiàng)。
衡量一項(xiàng)新工藝能否大規(guī)模發(fā)展,還要看產(chǎn)品的市場(chǎng)容量。那國(guó)內(nèi)異丁醇需求有多大呢?
卓創(chuàng)資訊異丁醇分析師呂敏介紹說(shuō), 異丁醇主要用于生產(chǎn)鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)和選礦劑,國(guó)內(nèi)的需求總量為25萬(wàn)~26萬(wàn)噸,其中國(guó)內(nèi)生產(chǎn)估計(jì)在10萬(wàn)噸左右,進(jìn)口量為15萬(wàn)~16萬(wàn)噸。
有企業(yè)宣稱,異丁醇可以替代甲基叔丁基醚(MTBE)作為氧化劑加入汽油中。那么,甲基叔丁基醚的需求量又有多少呢?據(jù)記者調(diào)查,2011年我國(guó)MTBE需求總量為466.7萬(wàn)噸,而MTBE總產(chǎn)能達(dá)到了508.5萬(wàn)噸。如果異丁醇可以替代MTBE20%的需求量, 異丁醇的需求量也就100萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)到2015年國(guó)內(nèi)MTBE總消費(fèi)量將達(dá)到912.26萬(wàn)噸,其中調(diào)油用MTBE消費(fèi)量將在733.61萬(wàn)噸,化工用MTBE消費(fèi)量將在178.65萬(wàn)噸。
然而,異丁醇還將面臨MTBE其他替代品碳酸二甲酯、醋酸仲丁酯、混合芳烴、甲苯等調(diào)油原料的競(jìng)爭(zhēng),異丁醇在調(diào)和油市場(chǎng)需求量難以得到提升。
此外,8月28日,國(guó)家質(zhì)檢總局、環(huán)保部、商務(wù)部、國(guó)家能源局四部門(mén)聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)車(chē)用汽柴油產(chǎn)品質(zhì)量提升的指導(dǎo)意見(jiàn)》,對(duì)擅自利用化工原料、添加劑,兌制混配調(diào)和汽柴油等違規(guī)經(jīng)營(yíng)行為進(jìn)行打擊,異丁醇作為汽油添加劑也將受到限制。
因此,專家表示,煤制異丁醇可以適度發(fā)展,但不能大規(guī)模發(fā)展,難以引領(lǐng)煤化工的新一波熱潮。
專家認(rèn)為富勒烯作為光學(xué)材料目前還很難走向市場(chǎng),這也必然影響到煤制富勒烯的發(fā)展。圖為美國(guó)科學(xué)家采用富勒烯研發(fā)出的太陽(yáng)能電池薄膜。 (CFP 供圖)
煤制富勒烯: 下游市場(chǎng)容量有限
富勒烯是一種新型的納米材料,因其獨(dú)特的物理化學(xué)特性,可以在生物、醫(yī)藥、微電子等領(lǐng)域應(yīng)用。據(jù)了解,富勒烯作為潤(rùn)滑油添加劑,可以延長(zhǎng)潤(rùn)滑油30%的壽命;富勒烯與堿金屬?gòu)?fù)合可以作為高溫超導(dǎo)材料,其超導(dǎo)臨界溫度達(dá)46開(kāi)氏度;因良好的光學(xué)及非線性光學(xué)性能,富勒烯可以用于制造有機(jī)太陽(yáng)能電池。
國(guó)內(nèi)外主要以高純石墨電極為原料制備富勒烯。由于煤的價(jià)格低廉且來(lái)源廣泛,以煤為原料制備富勒烯也開(kāi)始引起關(guān)注。國(guó)內(nèi)外通用的基本技術(shù)方法是,煤經(jīng)預(yù)處理后得到可導(dǎo)電煤基碳棒,采用電弧放電蒸發(fā)碳棒得到煙灰,以不同的有機(jī)溶劑將富勒烯從煙灰中分離提取出來(lái)。
日前,煤制富勒烯產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)取得突破性進(jìn)展,內(nèi)蒙古一家企業(yè)經(jīng)過(guò)3年的努力,解決了生產(chǎn)和純化的關(guān)鍵技術(shù)。該企業(yè)甲苯輔助石墨燃燒生產(chǎn)富勒烯的中試設(shè)備產(chǎn)率得到提高,且單條生產(chǎn)線具備30千克/年富勒烯粗品的生產(chǎn)能力。這一消息迅速引起了業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。
但中科院院士、廈門(mén)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授鄭蘭蓀指出,目前國(guó)內(nèi)的煤制富勒烯還處于基礎(chǔ)研究階段,工藝技術(shù)并不成熟。
專家認(rèn)為,煤的成分十分復(fù)雜,尤其是煤中的無(wú)機(jī)礦物雜質(zhì)會(huì)影響富勒烯的生成,對(duì)其純化相當(dāng)不利,嚴(yán)重影響了富勒烯的品質(zhì)。而且目前工藝技術(shù)仍舊不成熟,煤制富勒烯產(chǎn)率非常小,能超過(guò)1%就不錯(cuò)了,產(chǎn)品分離難度也大。
如果說(shuō)技術(shù)成熟是基礎(chǔ),那么市場(chǎng)則是決定推進(jìn)新工藝產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所研究員王春儒表示,富勒烯作為基本材料,剛剛起步,從理論上看,遠(yuǎn)景需求可能較大,但具體需求量不好判斷。
大連理工大學(xué)邱介山教授也認(rèn)為,富勒烯應(yīng)用于潤(rùn)滑油、光學(xué)材料、制藥等領(lǐng)域完全可能,也完全可行,但是目前還沒(méi)規(guī)模化應(yīng)用,市場(chǎng)用量很小。
國(guó)家自然科學(xué)基金委工程與材料學(xué)部無(wú)機(jī)非金屬材料處處長(zhǎng)陳克新則直接指出:“富勒烯市場(chǎng)不會(huì)太大。以富勒烯為關(guān)鍵材料,可以制作太陽(yáng)能電池,但該工藝還沒(méi)走向市場(chǎng);如果用于潤(rùn)滑油添加劑,成本又太高;用于化妝品,卻又不是它的長(zhǎng)處。”
一些企業(yè)的情況也證實(shí)了專家們的說(shuō)法。濮陽(yáng)市永新富勒烯科技有限公司總經(jīng)理王永軍介紹說(shuō):“富勒烯實(shí)際應(yīng)用市場(chǎng)與預(yù)想的距離還很大,市場(chǎng)需求量太小,我們公司每年也就銷(xiāo)售1~2千克富勒烯。”
“因此,總的來(lái)說(shuō),由于富勒烯市場(chǎng)的不明確,煤制富勒烯工藝目前很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。”鄭蘭蓀說(shuō)。
煤制乙醇: 替代燃料無(wú)比較優(yōu)勢(shì)
據(jù)記者了解,一些煤化工企業(yè)看好煤制乙醇,除了用于生產(chǎn)醋酸乙酯和環(huán)氧乙烷等下游產(chǎn)品外,最大的吸引力是將其作為車(chē)用燃料。預(yù)計(jì)2015年我國(guó)汽車(chē)保有量將達(dá)到1.6億~1.8億輛,成品油需求將達(dá)到3.3億噸,其中汽油消費(fèi)量將達(dá)1億噸左右。按照國(guó)內(nèi)目前通常使用的E10(摻混10%的乙醇)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算,屆時(shí)乙醇汽油對(duì)燃料乙醇的需求將達(dá)1000萬(wàn)噸。
而目前我國(guó)燃料乙醇主要采用糧食發(fā)酵法生產(chǎn),主要集中在國(guó)家規(guī)定的河南天冠燃料乙醇有限公司等5家定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)。其中,廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司以木薯為生產(chǎn)原料,河南天冠燃料乙醇有限公司是以小麥為主要原料,其余3家均以玉米作為生產(chǎn)燃料乙醇的原料。目前,這5家燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)都是靠國(guó)家給予補(bǔ)貼支撐其運(yùn)行,且去年這5家企業(yè)燃料乙醇產(chǎn)量只有199萬(wàn)噸。因此,一些企業(yè)認(rèn)為,只要裝置穩(wěn)定運(yùn)行,煤制乙醇可以替代以糧食法生產(chǎn)燃料乙醇的工藝。
然而企業(yè)的這些想法,并沒(méi)有得到專家們的認(rèn)同。首先是價(jià)格方面。據(jù)悉,目前煤制乙醇的工藝路線主要分為3種:一是合成氣在催化劑作用下直接合成C1~C5低碳醇,然后分離出乙醇;二是采用合成氣發(fā)酵法;三是合成氣經(jīng)醋酸(醋酸酯)加氫制乙醇。這3種工藝路線生產(chǎn)成本都在6000~7000元/噸,與目前的乙醇市場(chǎng)價(jià)格差不多。
全國(guó)醇醚燃料及醇醚清潔汽車(chē)專業(yè)委員會(huì)副會(huì)長(zhǎng)方德巍還表示,煤制乙醇按照化學(xué)反應(yīng)計(jì)算,64噸合成氣產(chǎn)46噸乙醇,即1.4噸合成氣生產(chǎn)1噸乙醇,合成氣轉(zhuǎn)化率為71%。而煤制甲醇基本是1噸合成氣轉(zhuǎn)化為1噸甲醇,并且甲醇市場(chǎng)價(jià)格只有乙醇的一半。因此, 乙醇汽油與同作為新型替代燃料的甲醇燃料相比沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力。
其次,煤制乙醇還要考慮到燃料乙醇面臨的市場(chǎng)壁壘和銷(xiāo)售渠道的影響。方德巍介紹說(shuō),目前僅有中石油、中石化兩家公司擁有燃料乙醇混配權(quán)。因此,在國(guó)家定點(diǎn)生產(chǎn)銷(xiāo)售的省份中,獲得許可生產(chǎn)燃料乙醇的企業(yè)只能向中石油、中石化兩大油公司銷(xiāo)售燃料乙醇。而且乙醇汽油對(duì)存儲(chǔ)和運(yùn)輸要求都比較苛刻,存儲(chǔ)過(guò)程中一旦吸水,乙醇就易被分離出來(lái),引起乙醇汽油的辛烷值下降。
唐宏青也不看好乙醇車(chē)用替代燃料市場(chǎng)。他表示,我國(guó)汽油、柴油并不緊缺,中石化、中石油2011年共出口汽油406萬(wàn)噸。海關(guān)數(shù)據(jù)也顯示,2012年上半年我國(guó)共出口加工貿(mào)易柴油11.1萬(wàn)噸,同期汽油出口154.67萬(wàn)噸。
因此,在專家們看來(lái),如果企業(yè)要上煤制乙醇工藝,可以考慮用于化工下游產(chǎn)品開(kāi)發(fā),作為替代燃料是沒(méi)有優(yōu)勢(shì)的。
國(guó)內(nèi)煤化工項(xiàng)目一輪又一輪的熱潮,讓有些產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)剩,企業(yè)人士為此希望能找到煤化工新的發(fā)展方向。圖為一個(gè)煤制二甲醚項(xiàng)目的開(kāi)工現(xiàn)場(chǎng),一個(gè)煤制甲醇項(xiàng)目正在施工。這樣的場(chǎng)景近兩年在國(guó)內(nèi)不同地方重復(fù)上演。 (CFP 供圖)