繼煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制乙二醇熱潮之后，最近煤化工行業(yè)又出現(xiàn)了一個新動向———煤制乙醇。當(dāng)前中國工業(yè)用乙醇的需求約為每年300萬噸，預(yù)計(jì)年增長率在8%~10%之間。而車用燃料乙醇的需求也在不斷增長。
繼煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制乙二醇熱潮之后，最近煤化工行業(yè)又出現(xiàn)了一個新動向———煤制乙醇。
一、合成氣制乙醇的市場趨勢
乙醇不僅是一種很好的溶劑，而且還可以作為制取多種化工產(chǎn)品的原料。煤制乙醇將來可以用來替代糧食發(fā)酵法乙醇，用作生產(chǎn)下游化工產(chǎn)品。
工業(yè)乙醇的主要市場是生產(chǎn)醋酸乙酯以及在涂料、油墨和醫(yī)藥等方面的其他應(yīng)用。
有些企業(yè)打算對此進(jìn)行實(shí)踐。比如，江蘇索普(集團(tuán))有限公司表示，煤制乙醇的用途將用來合成醋酸乙酯。塞拉尼斯公司也宣布，先期將優(yōu)先煤制乙醇產(chǎn)品的工業(yè)級應(yīng)用。
中國工業(yè)乙醇市場年增長率約為8%~10%。中國目前對乙醇的化學(xué)應(yīng)用需求包括以下產(chǎn)品：溶劑、油墨、定型劑、涂料，估算為300萬噸/年。中國燃料乙醇市場現(xiàn)約為150萬噸/年，但預(yù)計(jì)會快速增長，2020年國內(nèi)乙醇生產(chǎn)量可望達(dá)到1500萬噸。塞拉尼斯公司則表示，中國對其煤基燃料乙醇技術(shù)的需求將有大的潛力，因?yàn)橹袊鴵碛胸S富的煤炭原料，中國對燃料的需求不斷增長，同時(shí)中國力求不采用補(bǔ)貼措施而期望減少對進(jìn)口燃料的依賴。塞拉尼斯公司認(rèn)為，中國現(xiàn)在進(jìn)口石油400萬桶/天，預(yù)計(jì)會增加到2020年800萬桶/天。中國燃料乙醇的售價(jià)現(xiàn)稍高于工業(yè)乙醇，這是因?yàn)槿�球供�?yīng)吃緊以及世界谷物和糖類價(jià)格較高的緣故。
據(jù)介紹，我國醋酸乙酯產(chǎn)能就已達(dá)到200萬噸左右，消耗的乙醇為120萬噸。醋酸乙酯是一種活性溶劑，主要用于工業(yè)油漆和表面涂層樹脂。它也可用于藥品和食品生產(chǎn)中作為提取溶劑，并可作為生產(chǎn)除草劑的載體溶劑。其他用途包括黏合劑和溶劑。用煤制乙醇生產(chǎn)下游化工產(chǎn)品，不僅能降低生產(chǎn)成本，而且能大大減少對糧食乙醇的依賴。如果煤制乙醇能夠成功生產(chǎn)出來，醋酸企業(yè)還可以將乙醇脫水生產(chǎn)乙烯，開發(fā)在國內(nèi)有很大市場潛力的乙烯-乙烯醇（EVOH）樹脂。EVOH樹脂的需求正在穩(wěn)步擴(kuò)大，特別是用于食品包裝的應(yīng)用和汽車油箱。一些工業(yè)化國家對EVOH樹脂需求不斷增加，如日本和美國以及歐洲。然而，現(xiàn)在新興國家的需求也在增加。
二、合成氣制乙醇的技術(shù)路線
2.1合成氣制乙醇技術(shù)綜述
目前煤制乙醇的工藝路線主要分為3種：一是合成氣直接制乙醇；二是合成氣生物法制乙醇，即利用微生物發(fā)酵技術(shù)，以合成氣（包括含一氧化碳和氫氣的廢氣）生產(chǎn)乙醇；三是合成氣經(jīng)醋酸加氫制乙醇。
合成氣生物法制乙醇，由于發(fā)酵需要停留一段時(shí)間，這樣很難連續(xù)化生產(chǎn)，成本也不會很低，反應(yīng)比較慢，在放大時(shí)會存在問題。
合成氣直接制乙醇，工藝路線較長，而且目前世界上的催化劑都還沒有過關(guān)，產(chǎn)品出來后是混合物，需要提純。合成氣直接制乙醇目前還停留在小試階段，并且使用的是價(jià)格昂貴的銠催化劑，反應(yīng)速率慢。
在煤制乙醇的路線中，合成氣經(jīng)醋酸加氫制乙醇這個路線最有希望，成本也可能最低。據(jù)介紹，醋酸加氫制乙醇，每噸乙醇理論上消耗醋酸1.304噸、氫氣973立方米，產(chǎn)生391千克水。目前醋酸價(jià)格便宜，而且醋酸生產(chǎn)技術(shù)成熟，因此醋酸加氫生產(chǎn)乙醇有望大型化、規(guī)�；�。如果用醋酸加氫制乙醇，只有當(dāng)醋酸價(jià)格在4000元/噸以下時(shí)，這個技術(shù)路線才有競爭力。這個路線主要是為了解決國內(nèi)醋酸產(chǎn)能過剩的問題。如果醋酸價(jià)格達(dá)到6000多元/噸時(shí)，這個路線就完全沒有競爭力了。同時(shí)，醋酸是甲醇和一氧化碳羰基合成的，而甲醇是氫氣和一氧化碳合成的。本來氫氣和一氧化碳合成就可以直接生產(chǎn)乙醇，如果用來生產(chǎn)醋酸再加氫制乙醇，從生產(chǎn)流程上來說等于是又返回去了，繞的彎多，能效變低了，不可取。因此，從長遠(yuǎn)來看，合成氣直接合成乙醇被認(rèn)為最有希望，也容易規(guī)模化。
目前的3種煤制乙醇路線是各有劣勢和瓶頸。這也說明，目前的煤制乙醇技術(shù)都還不成熟，因?yàn)楫吘苟歼�沒有工業(yè)化裝置，有待時(shí)間和實(shí)踐的檢驗(yàn)。
2.2 合成氣制乙醇生產(chǎn)成本
用煤制乙醇，需要5000立方米合成氣生產(chǎn)1噸乙醇，估計(jì)煤制乙醇成本在4000元/噸左右。 目前我國主要采用傳統(tǒng)的糧食發(fā)酵法制乙醇，市場價(jià)格達(dá)到了7000元/噸。而目前國內(nèi)纖維素乙醇還處于中試階段，根據(jù)各企業(yè)的公開數(shù)據(jù)，成本為 7000～8000元/噸。如果煤制乙醇生產(chǎn)成本能維持在4000元/噸，這樣比糧食乙醇和纖維素乙醇的成本 都低。 目前乙醇最大的下游市場是和汽油調(diào)配形成車用燃料，即乙醇汽油。煤制乙醇用來作燃料具有可行性，但是與國內(nèi)不少地區(qū)正在迅速推廣應(yīng)用的甲醇燃料相比不具有成本優(yōu)勢（不過，甲醇燃料在中國最終的推廣進(jìn)程和深度還有待深入論證和得到國家相關(guān)部門的最終肯定）。全國醇醚燃料及醇醚清潔汽車專業(yè)委員會表示，按照化學(xué)反應(yīng)，64噸合成氣產(chǎn)46噸乙醇和18噸水，也就是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，轉(zhuǎn)化率接近100%。
此外，煤制乙醇的副產(chǎn)物是水，合成氣中氫的1/4被損耗掉了；而煤制甲醇的副產(chǎn)物少，損耗也非常小。而且，合成氣制乙醇在技術(shù)上比甲醇要難得多，產(chǎn)物組分也比較復(fù)雜，粗產(chǎn)品還需要加氫和精制處理，催化劑成本較高，也是一項(xiàng)大開支。按目前測算，煤制合成氣生產(chǎn)甲醇的完全成本為2000～2500元/噸，煤制乙醇估計(jì)要在4000元/噸左右。煤制乙醇生產(chǎn)成本比甲醇高接近一半，因此尚缺乏競爭優(yōu)勢。如果同樣都用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)乙醇和甲醇，乙醇的生產(chǎn)成本也比甲醇高�，F(xiàn)在焦?fàn)t煤氣的價(jià)格也在上漲，假如焦?fàn)t氣的價(jià)格為0.5元/立方米，制成的乙醇要比甲醇每噸成本高1000元。
三、目前開發(fā)的合成氣制乙醇技術(shù)路線與應(yīng)用介紹
3.1 合成氣直接制乙醇
3.1.1 技術(shù)開發(fā)進(jìn)展
索普集團(tuán)合成氣制乙醇項(xiàng)目利用低銠含量的二氧化硅基催化劑，將經(jīng)煤制得的合成氣轉(zhuǎn)化、加氫、分離，得到的乙醇產(chǎn)品達(dá)到工業(yè)乙醇優(yōu)級品標(biāo)準(zhǔn)，也達(dá)到燃料乙醇的標(biāo)準(zhǔn)。2012年3月份，該項(xiàng)目完成課題任務(wù)書申報(bào)。煤制乙醇項(xiàng)目連獲兩項(xiàng)國家高新技術(shù)發(fā)展計(jì)劃支持，表明該項(xiàng)目符合國家煤炭清潔高效利用的發(fā)展方向，產(chǎn)業(yè)化前景光明。據(jù)了解，該項(xiàng)目由索普集團(tuán)、中科院大連化物所、五環(huán)工程公司三方共同進(jìn)行成套技術(shù)攻關(guān)和項(xiàng)目建設(shè)，據(jù)稱，多項(xiàng)技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，目前已申請發(fā)明專利近10項(xiàng)，獲得授權(quán)3項(xiàng)。
江蘇省科技廳2012年9月公布2012年省科技成果轉(zhuǎn)化專項(xiàng)資金項(xiàng)目，江蘇索普（集團(tuán)）有限公司合成氣制乙醇項(xiàng)目入選，獲得專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)800萬元。
3.1.2應(yīng)用進(jìn)展情況
2011年11月1日，江蘇索普集團(tuán)年產(chǎn)3萬噸 合成氣制乙醇成套技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目開工，項(xiàng)目建成后將成為世界首套萬噸級煤經(jīng)合成氣制乙醇工業(yè)化裝置。此次開工建設(shè)的煤經(jīng)合成氣制乙醇成套技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，是在索普集團(tuán)自主創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，引進(jìn)大連化物所承擔(dān)的國家重大科技攻關(guān)成果和“973”計(jì)劃成果，并聯(lián)合了中國五環(huán)工程有限公司（原化工部第四設(shè)計(jì)院），由三方共同進(jìn)行成套技術(shù)攻關(guān)、項(xiàng)目研發(fā)及建設(shè)。項(xiàng)目建設(shè)期為2年，項(xiàng)目投產(chǎn)后將盡快形成30萬噸裝置工藝軟件包，建設(shè)30萬噸級商業(yè)化運(yùn)行裝置。
3.2合成氣生物法制乙醇
3.2.1新西蘭朗澤（Lanzatech）公司技術(shù)開發(fā)進(jìn)展
新西蘭朗澤（Lanzatech）公司在新西蘭成立于2005年，是第一家從鋼廠氣體成功驗(yàn)證生產(chǎn)燃料級乙醇的公司。其專有的新型氣體發(fā)酵技術(shù)可使由高爐、焦?fàn)t轉(zhuǎn)爐（吹氧轉(zhuǎn)爐）排出的含一氧化碳的廢氣轉(zhuǎn)化成低成本的乙醇和高價(jià)值的化學(xué)品，從而可大大減少溫室氣體排放量，同時(shí)還提供了商業(yè)上可放大的替代方案，應(yīng)用于傳統(tǒng)的乙醇生產(chǎn)，而不致于嚴(yán)重依賴于農(nóng)業(yè)糧食作物。含有一氧化碳的氣體進(jìn)入生物反應(yīng)器底部過程中，并被分散到液體介質(zhì)中，在此被LanzaTech的專有微生物消化，反應(yīng)物流在反應(yīng)器容器中向上運(yùn)移。凈產(chǎn)品撤出，并送到產(chǎn)品回收部分。產(chǎn)品回收部分使用先進(jìn)的混合動力分離系統(tǒng)，以便從發(fā)酵液中回收產(chǎn)品和副產(chǎn)品。水被回收，并返回到反應(yīng)器系統(tǒng)，以最大限度地減少來自過程的污水排放。產(chǎn)品和副產(chǎn)品收集后供下游使用。
2011年3月，寶鋼集團(tuán)、新西蘭朗澤（Lanzate-ch）公司和中科院合作的300噸/年尾氣制乙醇示范 工程在上海開工建設(shè)。該項(xiàng)目利用煉鋼廠所產(chǎn)生的尾氣（主要為一氧化碳），采用朗澤公司的生物發(fā)酵技術(shù)制乙醇，同時(shí)與中科院的膜分離技術(shù)、發(fā)酵工藝等結(jié)合。2012年4月10日，由上海寶冶集團(tuán)寶冶技術(shù)承接的寶鋼鋼廠尾氣制乙醇正式投產(chǎn)，生產(chǎn)出乙醇。該項(xiàng)目為世界首例以鋼廠尾氣為原料制作乙醇的工廠，相對普通的尾氣過濾除塵處理，實(shí)現(xiàn)了煉鋼作業(yè)的清潔生產(chǎn)，能源再回收利用和對環(huán)境的有效保護(hù)。項(xiàng)目總占地面積為7097平方米，建筑物占地625平方米，廠區(qū)總面積433平方米。該項(xiàng)目覆蓋土建、鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)備安裝、管道、電氣、儀表等多專業(yè)，從基礎(chǔ)建設(shè)到機(jī)電儀安裝，到單機(jī)、聯(lián)機(jī)調(diào)試，到負(fù)荷試生產(chǎn)，寶冶技術(shù)從一片荒地上建設(shè)形成一個獨(dú)立的生產(chǎn)工廠，并且是全世界第一套尾氣制乙醇生產(chǎn)工廠。經(jīng)國家發(fā)改委專家組評定，在寶鋼建成的目前國際上規(guī)模最大的鋼廠尾氣制乙醇中試裝置已完成中試階段試驗(yàn)，步入產(chǎn)業(yè)化階段。鋼廠尾氣制乙醇技術(shù)可以對鋼廠尾氣進(jìn)行高附加值利用。如果“生物法”制乙醇能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，其成本將比“糧食法”便宜30%~40%。據(jù)悉，寶鋼鋼廠尾氣制乙醇項(xiàng)目將有望在2013年上半年實(shí)施全球首個產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，并將在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)和其他相關(guān)行業(yè)進(jìn)行全面推廣。
3.2.2國內(nèi)外應(yīng)用進(jìn)展情況
新西蘭朗澤（Lanzatech）公司與哈斯科公司的協(xié)議，旨在加快引用這項(xiàng)技術(shù)，以提供給遍及美洲、歐洲和選定的新興市場煉鋼客戶運(yùn)用。LanzaTech估計(jì)，鋼廠廢氣資源每年可生產(chǎn)約300億加侖乙醇。來自每年500萬噸的鋼廠廢氣就可被轉(zhuǎn)化為約3500萬加侖乙醇。哈斯科公司的承諾，是采用LanzaTech開發(fā)的特定的技術(shù)路線，最大限度地減少金屬生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響。
2010年9月，河南煤業(yè)化工集團(tuán)和中國科學(xué)院生物局、新西蘭朗澤公司（LanzaTech）在鄭州聯(lián)合簽署協(xié)議，計(jì)劃利用煤炭氣化生物發(fā)酵法來生產(chǎn)乙醇燃料及其他化工產(chǎn)品，進(jìn)行開發(fā)、試生產(chǎn)和商業(yè)化。
2011年8月上旬，新西蘭郎澤科技公司與兗礦魯南化肥廠就建設(shè)煤制合成氣生產(chǎn)乙醇項(xiàng)目進(jìn)行合作。在兗礦熱電聯(lián)產(chǎn)的基礎(chǔ)上，合作可望進(jìn)一步助力兗礦低碳發(fā)展。兗礦集團(tuán)在推進(jìn)合成氣生物法制乙醇技術(shù)合作，準(zhǔn)備上300噸/年的煤制乙醇中試裝置。
3.3合成氣經(jīng)醋酸加氫及醋酸酯加氫制乙醇
3.3.1塞拉尼斯醋酸加氫技術(shù)開發(fā)進(jìn)展
據(jù)稱，塞拉尼斯公司的技術(shù)生產(chǎn)純的乙醇而無太多的聯(lián)產(chǎn)品物流，該公司技術(shù)擁有C1化學(xué)優(yōu)點(diǎn)。2011年1月，塞拉尼斯公司就利用鉑/錫催化劑從醋酸直接而有選擇性生產(chǎn)乙醇的技術(shù)申請了專利（USP7863489）。這項(xiàng)專利涵蓋了藉助加氫催化劑通過醋酸的汽相反應(yīng)選擇性生產(chǎn)乙醇的過程。在該發(fā)明實(shí)施例中，醋酸和氫氣藉助以氧化硅、石墨、硅酸鈣或鋁硅酸鹽為載體的鉑/錫催化劑，在汽相和約250℃下，可選擇性地生成乙醇。
據(jù)稱，乙醇可以藉此以工業(yè)化規(guī)模，從醋酸直接制取，具有很高的選擇性和產(chǎn)率。尤其是，該發(fā)明提供的過程，可從醋酸選擇性生成乙醇，條件是在氫的存在下，藉助鉑/錫加氫催化劑使醋酸氫化。更具體地說，該發(fā)明適用的催化劑構(gòu)成是負(fù)載于適宜的催化劑載體上鉑和錫的組合，并組合采用了一種或多種金屬催化劑，這些金屬催化劑選用了由鈀、銥、錸、釕、鉻、銅、鉬、鎢、釩和鋅組成的基團(tuán)。合適的催化劑載體沒有任何限制，包括氧化硅、氧化鋁、硅酸鈣、碳、氧化鋯和二氧化鈦均可。
該TCX工藝是該公司新的乙醇生產(chǎn)專有技術(shù)，由此建立其乙�；�平臺，并可將新技術(shù)進(jìn)行集成，可采用現(xiàn)用的基礎(chǔ)烴類原料：天然氣、煤炭和石油焦，以及未來計(jì)劃釆用生物質(zhì)和廢棄物，可以生產(chǎn)出乙醇。塞拉尼斯公司于2012年7月19日與印尼國有能源公司Pertamina公司簽署了一項(xiàng)聯(lián)合聲明，將推進(jìn)使用低級煤進(jìn)行燃料乙醇項(xiàng)目的開發(fā)。
3.4 應(yīng)用進(jìn)展情況
3.4.1 塞拉尼斯醋酸加氫技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展
塞拉尼斯表示，該公司開發(fā)的TCX技術(shù)可生產(chǎn)工業(yè)級和燃料級乙醇，TCX技術(shù)可在中國、印度、CIVETS國家（哥倫比亞、印度尼西亞、越南、埃及、土耳其和南非）和澳大利亞獲得應(yīng)用潛力。這些地區(qū)對汽油的需求具有大而不斷增長的特點(diǎn)，是原油進(jìn)口國，耕地處于保護(hù)狀態(tài)，以及糧食價(jià)格持穩(wěn)是其戰(zhàn)略重點(diǎn)，都希望利用當(dāng)?shù)刎S富的資源（天然氣，煤，石油焦）來確保能源安全，并期望改善尾氣排放（減少煙霧）。對于歐盟、加拿大和美國等國家和地區(qū)，TCX技術(shù)應(yīng)用可望再無需政府補(bǔ)貼，有利于對液體燃料原料的選擇。
塞拉尼斯公司于2012年3月23日表示，它已獲批準(zhǔn)，將在南京化學(xué)工業(yè)園區(qū)實(shí)施現(xiàn)有集成的乙酰設(shè)施改造，以生產(chǎn)工業(yè)用途乙醇。該裝置采用塞拉尼斯的TCX乙醇工藝技術(shù)，預(yù)計(jì)在2013年年中投運(yùn)�；�于它的TCX技術(shù)進(jìn)步，該公司現(xiàn)預(yù)計(jì)可比原先宣布的20萬噸/年乙醇生產(chǎn)能力增加約30％~40％。
2012年4月25日，江蘇省發(fā)展和改革委員會核準(zhǔn)塞拉尼斯（南京）乙�；�中間體有限公司工業(yè)乙醇項(xiàng)目。項(xiàng)目建成達(dá)產(chǎn)后，將形成年產(chǎn)27.5萬噸工業(yè)乙醇生產(chǎn)能力。塞拉尼斯南京一體化化工基地于2007年9月開業(yè)，具有世界級規(guī)模和一流的技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)施，主要生產(chǎn)醋酸、醋酸乙烯酯、醋酐、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液等產(chǎn)品。這是塞拉尼斯在全球最大的一體化化工項(xiàng)目，體現(xiàn)了塞拉尼斯對亞洲市場，尤其是對中國市場的長期信心和承諾。這次核準(zhǔn)的工業(yè)乙醇項(xiàng)目總投資1.8億美元，有望在2013年中啟動。
早在2011年1月，塞拉尼斯已與中國的合成氣供應(yīng)商惠生（中國）控股有限公司簽署了一項(xiàng)諒解備忘錄（MOU），將為TCX過程生產(chǎn)所使用的某些原料�；萆�計(jì)劃投資煤氣化裝置，以為塞拉尼斯生產(chǎn)合格的合成氣，塞拉尼斯將采用來自惠生的合成氣用于TCX過程生產(chǎn)乙醇。
塞拉尼斯表示，該公司的TCX工藝可使生產(chǎn)出的乙醇相當(dāng)于60美元/桶原油（約1.50美元/加侖）油價(jià)下生產(chǎn)的汽油價(jià)格。該公司將取得發(fā)展機(jī)遇，使TCX技術(shù)可在燃料乙醇生產(chǎn)中獲得應(yīng)用。
內(nèi)蒙古錫林郭勒盟有關(guān)部門2012年5月15日表示，塞拉尼斯公司正計(jì)劃與中國公司合作，在位于內(nèi)蒙古東部的錫林郭勒盟建設(shè)一家100萬噸/年煤制燃料乙醇企業(yè)，這也是繼法國石油巨頭道達(dá)爾公司在內(nèi)蒙古鄂爾多斯開始籌建100萬噸/年煤制烯烴之后，第二個即將進(jìn)入內(nèi)蒙古煤化工領(lǐng)域的世界化工巨頭。
據(jù)介紹，該項(xiàng)目由塞拉尼斯（中國）投資有限公司與北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司共同投資建設(shè)，項(xiàng)目總投資97.4億元，占地1500畝，建設(shè)規(guī)模為100萬噸/年燃料乙醇（作為環(huán)保汽油），中間產(chǎn)品和副產(chǎn)品有煤焦油、中油、粗酚、液氮、二氧化碳、氫氣、硫黃、石腦油等。據(jù)了解，該項(xiàng)目主要技術(shù)及裝備將采用塞拉尼斯新近研發(fā)的技術(shù)，以基礎(chǔ)碳?xì)浠�合物為原料生產(chǎn)乙醇。此核心技術(shù)應(yīng)用已達(dá)17年，在國際上申請了700多項(xiàng)專利，在國外已有實(shí)驗(yàn)裝置投產(chǎn)。項(xiàng)目選址在錫林郭勒盟多倫縣大河口工業(yè)園區(qū)，建成后將通過多倫-豐寧-曹妃甸鐵路線，至港口外運(yùn)產(chǎn)品。目前，內(nèi)蒙古方面正在與投資方就項(xiàng)目的實(shí)際耗水量、污染物排放量及其他環(huán)境保護(hù)指標(biāo)進(jìn)一步評估論證。
3.4.2國內(nèi)醋酸酯加氫制乙醇技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展
與合成氣經(jīng)醋酸加氫制乙醇工藝相比，醋酸酯加氫制乙醇工藝反應(yīng)、分離簡單，且催化劑為常規(guī)的銅基復(fù)合催化劑，成本更低。同時(shí)，由于其原料及產(chǎn)物的腐蝕性較弱，可以采用碳鋼材質(zhì)，投資額大大降低。據(jù)估算，新工藝設(shè)備投資僅為前者的1/3甚至更低，并且其成本也低于常規(guī)生物發(fā)酵法制乙醇技術(shù)。我國當(dāng)前醋酸、醋酐產(chǎn)能過剩，醋酸酯加氫制乙醇技術(shù)開發(fā)成功可以為醋酸、醋酐、醋酸乙烯以及副產(chǎn)醋酸酯的相關(guān)企業(yè)通過技術(shù)改造生產(chǎn)乙醇找到一條新的出路，提高企業(yè)盈利能力。
截至2012年3月16日，應(yīng)用上海戊正工程技術(shù)有限公司自主開發(fā)的醋酸酯催化加氫制乙醇催化劑和工藝技術(shù)建設(shè)的60噸/年中試裝置，已穩(wěn)定運(yùn)行6000小時(shí)以上，醋酸酯的轉(zhuǎn)化率大于96%，乙醇的選擇性在98%以上。上海戊正開發(fā)的新工藝催化劑穩(wěn)定性好，選擇性高，反應(yīng)條件溫和，乙醇時(shí)空收率高，反應(yīng)副產(chǎn)物主要為高附加值的丁醇。研發(fā)人員在3年的技術(shù)開發(fā)過程中針對催化劑和工程技術(shù)放大等關(guān)鍵問題進(jìn)行了深入研究，開發(fā)出了以催化劑為核心的成套醋酸酯加氫制乙醇的工藝技術(shù)。目前上海戊正已與國內(nèi)兩家單位達(dá)成合作意向，建設(shè)千噸級規(guī)模生產(chǎn)裝置繼而建設(shè)萬噸級規(guī)模的裝置，2013年有望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
2012年7月17日，西南化工研究設(shè)計(jì)院自主開發(fā)的醋酸酯化加氫制乙醇技術(shù)項(xiàng)目，在成都通過了由四川省科技廳組織的專家鑒定。專家認(rèn)為，該技術(shù)能耗低、成本低，關(guān)鍵工藝及設(shè)備技術(shù)先進(jìn)，催化劑性能優(yōu)良。該技術(shù)成果的推廣既可解決醋酸行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩的困境，又實(shí)現(xiàn)了煤化工替代糧食路線生產(chǎn)大宗能源化學(xué)品。據(jù)介紹，該項(xiàng)技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)了煤化工工藝替代“糧食路線”生產(chǎn)燃料乙醇，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的醋酸酯化加氫制乙醇成套技術(shù)，通過小試、模試及中試，驗(yàn)證了其工藝路線的可行性，并率先在國內(nèi)開展了20萬噸/年規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化示范，目前工藝軟件包開發(fā)已經(jīng)完成。
同時(shí)，其開發(fā)的專用催化劑活性高、穩(wěn)定性好、選擇性高，轉(zhuǎn)化率高達(dá)97%、對乙醇的選擇性達(dá)到了98%以上。該催化劑及工藝技術(shù)也適用于粗酯加氫生產(chǎn)乙醇，簡化了傳統(tǒng)的醋酸酯化制乙酸乙酯精餾工藝，大大降低了提純乙酸乙酯的能耗；加氫催化劑單程轉(zhuǎn)化率高、副產(chǎn)物少，產(chǎn)品乙醇純度高，分離能耗低。此外，與醋酸直接加氫制乙醇技術(shù)相比，該技術(shù)避免了設(shè)備腐蝕、設(shè)備投資高、催化劑成本高等問題。應(yīng)用該技術(shù)生產(chǎn)的乙醇較之于傳統(tǒng)的糧食發(fā)酵方法成本顯著降低，具有較強(qiáng)的市場競爭力。據(jù)了解，糧食發(fā)酵方法生產(chǎn)乙醇成本高達(dá)7500~8000元/噸，而石油乙烯路線生產(chǎn)乙醇則因?yàn)槲覈�石油資源短缺和石油價(jià)格上漲，生產(chǎn)成本更高。采用該技術(shù)生產(chǎn)的乙醇成本在6100元/噸左右，成本競爭力強(qiáng)。據(jù)悉，西南院自2008年起進(jìn)行醋酸酯化加氫及其催化劑的技術(shù)研發(fā)，在醋酸經(jīng)酯化加氫制乙醇技術(shù)方面接連取得突破，目前已申請發(fā)明專利6項(xiàng)，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新工藝和新技術(shù)。
2012年8月上旬，江蘇丹化集團(tuán)有限責(zé)任公司自主開發(fā)的醋酸酯加氫制乙醇技術(shù)中試獲得成功，已在600噸/年中試裝置上打通整個工藝流程并穩(wěn)定運(yùn)行1000小時(shí)。在此基礎(chǔ)上，該公司借鑒其在20萬噸煤制乙二醇項(xiàng)目上所獲得的工程設(shè)計(jì)、工程放大及工業(yè)化運(yùn)行寶貴經(jīng)驗(yàn)開發(fā)出了以催化劑為核心的成套醋酸酯加氫制乙醇的工藝技術(shù)，完成了10萬噸/年及20萬噸/年的醋酸酯加氫制乙醇工藝包的編制工作，具備了在國內(nèi)開展相關(guān)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化示范的能力。該公司研發(fā)的新型高效加氫催化劑表現(xiàn)出優(yōu)良的活性、選擇性和壽命，醋酸酯的轉(zhuǎn)化率穩(wěn)定在98%左右，乙醇選擇性達(dá)到99%，副產(chǎn)物少，降低了后續(xù)乙醇精餾能耗，可獲得高純度的符合無水乙醇標(biāo)準(zhǔn)的乙醇產(chǎn)品。
近年來，醋酸及醋酸酯加氫制備乙醇技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。醋酸直接加氫制乙醇需用貴金屬催化劑，催化劑成本高；同時(shí)該工藝對材質(zhì)要求較高，設(shè)備投資大，經(jīng)濟(jì)性有待驗(yàn)證。醋酸酯加氫路線在有效避免上述問題的同時(shí)，可顯著降低乙醇的生產(chǎn)成本，該路線所生產(chǎn)乙醇成本在6200元/噸左右，顯著低于發(fā)酵法的7500~8000元成本及更高成本的石油乙烯路線，具有很強(qiáng)的產(chǎn)品競爭力。據(jù)了解，目前我國醋酸行業(yè)產(chǎn)能已顯著過剩，該技術(shù)可為醋酸行業(yè)提供一條新出路，同時(shí)更可緩解我國糧食供應(yīng)日益趨緊的局面，減少對石油資源的依賴性。據(jù)稱，天津大學(xué)也在開發(fā)合成氣-醋酸-醋酸酯-乙醇工藝路線。
四、醋酸加氫制乙醇市場與技術(shù)分析
醋酸是一種重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)醋酸酯、醋酸乙烯、PTA等。目前醋酸生產(chǎn)工藝基本采用羰基合成法，以甲醇和一氧化碳（CO）為原料。在2008年以前，由于受到技術(shù)局限，國內(nèi)企業(yè)大都采用乙烯法和乙醇法生產(chǎn)醋酸，生產(chǎn)成本高昂導(dǎo)致醋酸市場價(jià)格高，而同期采用羰基合成法的醋酸企業(yè)利潤豐厚。隨著國內(nèi)企業(yè)逐步掌握相關(guān)技術(shù)，醋酸成為中國重要煤化工產(chǎn)品之一。伴隨著行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)能迅速過剩，價(jià)格低迷不振2011年我國醋酸產(chǎn)量約為420萬噸，產(chǎn)能利用率66%。據(jù)亞化咨詢統(tǒng)計(jì)，截至2012年6月，中國羰基合成工藝醋酸產(chǎn)能（含外資企業(yè)）為635萬噸/年，正在試車的山東華魯恒升60萬噸/年裝置和河南煤化集團(tuán)煤氣化公司20萬噸/年裝置投產(chǎn)后，2012年我國醋酸產(chǎn)能將達(dá)715萬噸。
考慮仍有數(shù)個煤基醋酸裝置處于建設(shè)和規(guī)劃中，我國2015年醋酸年產(chǎn)能可能超過千萬噸規(guī)模，而傳統(tǒng)醋酸下游增長相對較慢，如何開發(fā)有競爭力的下游衍生物產(chǎn)品，成為醋酸行業(yè)需要解決的問題。隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場形勢的發(fā)展，醋酸加氫制乙醇成為值得考慮的選擇。
4.1醋酸和乙醇之間的價(jià)差和加工費(fèi)用將決定項(xiàng)目的利潤
醋酸加氫制乙醇的反應(yīng)式可以簡單表達(dá)為：
CH3COOH+2H2→CH3CH2OH+H2O
理論上1.3噸醋酸可以生產(chǎn)1噸乙醇。預(yù)計(jì)催化劑和氫氣成本、乙醇的選擇性和提純分離能耗將在很大程度上決定從醋酸到乙醇的加工費(fèi)用。
從2008下半年起，醋酸和乙醇的價(jià)格差總體上呈現(xiàn)越來越大的趨勢，最近3年醋酸市場價(jià)格在3000元/噸左右，而乙醇約為7000元/噸。從醋酸生產(chǎn)乙醇的加工費(fèi)用，以及醋酸生產(chǎn)成本和乙醇市場價(jià)格之間的差額，將決定項(xiàng)目的利潤水平。
4.2工業(yè)和燃料乙醇的發(fā)展將決定市場容量
乙醇是重要的化工原料，在化工和其它工業(yè)領(lǐng)域被廣泛用于油漆、涂料、油墨和藥品等的生產(chǎn)制造；同時(shí)乙醇作為一種良好的車用燃料，也已經(jīng)在世界范圍內(nèi)獲得了推廣和認(rèn)可，其中在美國和巴西尤為成功。
當(dāng)前中國工業(yè)用乙醇的需求約為每年300萬噸，預(yù)計(jì)年增長率在8%~10%之間。而車用燃料乙醇的需求也在不斷增長，預(yù)計(jì)2015年我國汽車保有量將達(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，按照國內(nèi)目前通常使用的E10（摻混10%的乙醇）標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，如果全部采用乙醇汽油，屆時(shí)對燃料乙醇的需求將達(dá)1000萬噸。2011年我國乙醇總產(chǎn)量約為670萬噸，其中非糧乙醇僅為20萬噸。乙醇消費(fèi)潛力巨大，中國政府對糧食乙醇的補(bǔ)貼卻在下調(diào)。從2009年開始，國家對定點(diǎn)燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)的財(cái)政補(bǔ)貼逐年減少。
2012年度以糧食為原料的燃料乙醇，補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)為500元/噸。2011年11月，國家已公布，將在5年內(nèi)逐步取消燃料乙醇行業(yè)增值稅退稅政策，同時(shí)逐步恢復(fù)征收5%的消費(fèi)稅。在糧食乙醇停止發(fā)展的背景下，我國對燃料乙醇和工業(yè)乙醇巨大的潛在消費(fèi)需求。