“大眾創(chuàng)業(yè),萬眾創(chuàng)新”,國家總理的一聲號召,沸騰了無數(shù)人的熱血。海歸精英于彥哲的創(chuàng)業(yè),正趕上了中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)最好的時代。
把地溝油變成生物柴油,不算什么稀奇。但若能把地溝油低成本變成百分百替代石化柴油的生物柴油,甚至是生物航煤,就讓人不得不刮目相看。于彥哲把這一不可能變成了現(xiàn)實,成就了升級版的第二代生物柴油。
“希望在中國干點事兒”
海歸精英盯上地溝油
7月21日,于彥哲如約在其辦公室接受了中國化工報記者的獨家采訪。他的辦公室陳設簡單,辦公桌對面墻上的“天道酬勤”四個字異常醒目。
近一米八的個頭,干凈利落的短發(fā),鼻梁上架著一幅黑框眼鏡,整個人安靜、內(nèi)斂,說起話來有著工科生特有的嚴謹,這是于彥哲留給記者的第一印象。簡單交流過后,記者立刻給他貼上了另一張標簽——海歸精英。
于彥哲本科就讀于同濟大學,是材料專業(yè)的高材生,2005年7月畢業(yè);同年9月,他以優(yōu)異成績進入享有國際盛譽的德國頂尖大學——慕尼黑工業(yè)大學攻讀碩士學位。該校是德國最古老的工業(yè)大學,有著“諾貝爾獎制造工廠”的美譽。在一向以嚴謹、高要求著稱的德國,于彥哲僅用6年多的時間,便獲得了慕尼黑工業(yè)大學工業(yè)催化領(lǐng)域的碩士和博士學位。
德國一直是世界化工強國,這里誕生了巴斯夫、贏創(chuàng)、朗盛等知名化工企業(yè)。多年的異國生活,讓于彥哲對國外的風土人情有了深入的了解,做研究期間就已跟多家世界知名化工企業(yè)有過接觸,而且還精通德語、英語、中文等多門語言。如于彥哲般具有國際背景的復合型人才,進入一家大型跨國企業(yè),想來不是什么難事,也符合大多數(shù)人的人生設想。
2012年初,于彥哲博士畢業(yè),出乎很多人意料,他決定回國創(chuàng)業(yè)。記者問他為什么?他沒有滔滔不絕的講理想談抱負,只是平靜而堅定地說:“作為一個中國人,還是希望在中國干點事兒。”
2012年,因威脅老百姓的餐桌安全,地溝油正處于風口浪尖。經(jīng)過數(shù)個月的考察,于彥哲盯上了地溝油。他說:“給地溝油找一個好去處,于國于民于己都是一件好事。”
于彥哲告訴記者,廢棄油脂泛指餐飲、食用油脂生產(chǎn)和食品加工等行業(yè)剩余廢棄的油脂。我國目前食用油(包括動物油脂)消費量約為2500萬噸/年,并且逐年增加,保守估計可回收利用的廢棄油脂300萬~400萬噸/年。為防止廢棄油脂回流到餐飲和食品加工行業(yè),最經(jīng)濟環(huán)保的方法就是合理利用,變廢為寶,其中一種解決方案是生產(chǎn)生物柴油。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,與石化柴油相比,使用生物柴油可以大幅減少溫室氣體和有害氣體排放。發(fā)展生物柴油作為可再生燃料,在世界范圍內(nèi)已成為一種趨勢。歐盟委員會為推動可再生燃料在交通領(lǐng)域的應用,2003年通過了《生物燃料指令(BD)》,2009年通過了《可再生能源指令(RED)》,這兩項法律指令對生物燃料在交通領(lǐng)域的強制性利用進行了規(guī)定;美國環(huán)保署也制定了可再生燃料標準計劃(RFS)來推動替代燃料利用;馬來西亞所有加油站從2014年7月起出售含棕櫚油生物燃料;菲律賓能源部設定,2015年燃油中生物燃料占比必須達到5%;印度尼西亞自2014年1月開始,燃油必須摻加10%的生物柴油,而發(fā)電用油必須摻加20%。
他強調(diào)說:“我國石油對外依存度高,而且環(huán)保壓力大,用地溝油生產(chǎn)生物柴油可謂一舉多得。國家對此也是多方支持的。”
2012年11月,于彥哲及團隊在常州注冊成立了常州仁晟生物能源科技有限公司,他的頭銜也變成了常州仁晟生物能源科技有限公司總經(jīng)理。
無懼行業(yè)困境逆流而上
想做不一樣的生物柴油
要做生物柴油?記者不由得替他捏了把汗。目前,生物柴油產(chǎn)業(yè)受到國際油價下行和國內(nèi)生產(chǎn)中原料難以保證、銷售渠道不暢、扶持政策不夠等多方面不利因素的影響,我國生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展陷入困境,大批企業(yè)停產(chǎn)。這個時候進入這個行業(yè),會不會太過冒險?于彥哲淡然一笑說:“經(jīng)過對整個生物柴油行業(yè)的調(diào)研,這些情況基本了解,但我想做的是不一樣的生物柴油。”
他解釋道,社會上普遍認知的生物柴油是指由甘油三酯(地溝油主要成分)和甲醇經(jīng)過酯交換(酯化)反應得到的脂肪酸甲酯,也稱作第一代生物柴油。第一代生物柴油與普通石化柴油相比,具有十六烷值高,閃點高,含硫量低,能利用廢棄油脂作為原料等諸多優(yōu)點。自1990年首套萬噸級裝置在奧地利投產(chǎn)以來,第一代生物柴油成為油脂化工中發(fā)展最快的行業(yè)。我國在2004~2010年也經(jīng)歷了生物柴油的快速增長。目前,全球第一代生物柴油產(chǎn)能已經(jīng)超過2000萬噸/年;國內(nèi)產(chǎn)能保守估計為100萬噸/年,主要集中在河北、山東、江蘇、浙江和福建地區(qū),2014~2015年新規(guī)劃產(chǎn)能至少還有100萬噸/年。
然而,第一代生物柴油存在致命缺陷:燃燒熱值約為普通石化柴油的87%,不能完全替代石化柴油,只能按比例添加,且調(diào)配比例不能過大,一般遵循國家生物柴油B5標準;凝固點偏高,無法在冬季和高寒地區(qū)使用,且無法使用普通石化柴油的降凝劑來降低凝固點;生產(chǎn)中用到強酸或強堿,產(chǎn)生的含鹽廢水和副產(chǎn)丙三醇(甘油)難以分離提純。
鑒于以上缺陷,深度加氫被用來處理油脂并得到迅速發(fā)展。油脂在高溫、高壓條件下,通過催化加氫生成直鏈烷烴,也就是第二代生物柴油。第二代生物柴油在國際上被稱為綠色柴油,其成分是C12~C20的烷烴(大部分為C15~C18),結(jié)構(gòu)和性能更接近石化柴油,能以更大的比例添加在石化柴油中。但因凝固點較高(由于其主要成分為正構(gòu)烷烴,凝固點高于10℃)限制了使用范圍,所以一般第二代生物柴油的工業(yè)化生產(chǎn)線都會配備異構(gòu)化裝置,用于降低產(chǎn)品的凝固點。
歐洲是第二代生物柴油的主要生產(chǎn)地區(qū),產(chǎn)能在109萬噸/年。德國是世界上最大的生物柴油市場,第二代生物柴油用量在德國車用燃料中的占比逐步提高,年用量達到44萬噸,而第一代生物柴油比例逐漸下降。國際上最具代表性的第二代生物柴油生產(chǎn)企業(yè)是芬蘭Neste石油公司,該公司在新加坡(2010年)和荷蘭鹿特丹(2011年)各投資興建了80萬噸/年裝置并順利運營至今。國內(nèi)也有類似裝置于2014年開車運行。
不過,第二代生物柴油生產(chǎn)中也存在兩個明顯缺點,一是加氫催化劑通常為硫化態(tài)的NiMo/Al2O3或CoMo/Al2O3,反應過程中硫易損失,需要不斷添加含硫化合物保持催化劑活性,會導致含硫廢氣和含硫廢液產(chǎn)生,需要增加配套廢氣及廢水處理裝置,增加投資及運營成本。二是反應產(chǎn)物絕大多數(shù)為正構(gòu)烷烴,凝固點較高,無法以很高比例摻入到石化柴油中;若增加異構(gòu)化裝置,則投資成本會進一步增加。
于彥哲說,以地溝油為原料,通過加氫途徑生產(chǎn)烴類生物柴油,已經(jīng)成為國內(nèi)外公認的未來發(fā)展方向。他希望在這個方向上,開發(fā)一種不一樣的生物柴油生產(chǎn)技術(shù),不但凝固點更低,而且生產(chǎn)成本不高。
展所長開發(fā)新工藝
升級版二代生物柴油問世
針對現(xiàn)有第二代生物柴油生產(chǎn)工藝中需要補充含硫化合物來保持催化劑活性的問題,工業(yè)催化專業(yè)出身的于彥哲把突破口放在了新工藝上。
憑借在工業(yè)催化領(lǐng)域多年的沉淀和一系列的試驗,于彥哲很快就找到了突破口。經(jīng)實驗驗證,地溝油經(jīng)獨特的預處理工藝進行預處理后,在新型固體催化劑的作用下和氫氣在一定的溫度、壓力條件反應,經(jīng)過加氫、脫羰、脫羧、異構(gòu)化等步驟,可以直接生成不含氧的直鏈和支鏈烷烴。
目前,采用該新工藝已經(jīng)完成中試。所得產(chǎn)品經(jīng)上海潤凱油液監(jiān)測有限公司監(jiān)測,硫含量優(yōu)于國Ⅴ柴油標準,十六烷值≥80,凝固點在0℃以下。于彥哲把這一升級版的二代生物柴油稱作第二代先進生物柴油,稱可以百分百替代石化柴油;若與石化柴油按比例調(diào)和,則可大幅提升其產(chǎn)品質(zhì)量。他強調(diào):“升級版的二代生物柴油是烴類混合物,進一步經(jīng)過臨氫異構(gòu)化反應后將得到含量較高的低凝固點成分。最新試驗結(jié)果顯示,該成分的凝固點為-50℃左右。這部分低凝固點烴類混合物可以分餾出來用作航空煤油,附加值將大幅提升。”
國際油價下行是把雙刃劍,生物柴油價格受到市場沖擊的同時,地溝油的收購價格也相應降低,因而生物柴油生產(chǎn)成本降低,在某種程度上可以最大限度地降低油價下行對生物柴油的影響。而高附加值生物航煤的生產(chǎn)也為他們指出了一個新的發(fā)展思路。
于彥哲表示,新的生產(chǎn)工藝與第一代生物柴油(脂肪酸甲酯)的生產(chǎn)工藝相比,產(chǎn)品具有密度低、熱值高和低凝點的特點。與現(xiàn)有其他第二代生物柴油生產(chǎn)工藝相比,該技術(shù)的工藝流程短,固定資產(chǎn)投入少,人工成本也大幅度降低,整體項目的投資運營成本會大幅下降。初步測算,采用新工藝建設1萬噸/年生物柴油生產(chǎn)線,投資總額在3000萬元左右,與同等規(guī)模的第二代生物柴油生產(chǎn)線相比投資節(jié)省約40%左右。
在中試生產(chǎn)線現(xiàn)場,記者發(fā)現(xiàn),整個生產(chǎn)裝置小巧而緊湊,進料、預熱、反應、出料,全部實現(xiàn)DCS全自動控制。車間內(nèi)沒有聞到刺鼻的氣味,也未見到污水排放口,僅有進料泵的轟鳴聲提醒著這里正進行著生產(chǎn)。主控室的陳列柜里,地溝油經(jīng)簡單處理后的棕黃色液體,與旁邊無色透明的第二代先進生物柴油產(chǎn)品形成了鮮明的對比。
于彥哲告訴記者:“仁晟下一步的計劃是將新工藝進行工程放大,第一步是建設1萬噸/年的升級版二代生物柴油生產(chǎn)線,目前和福斯特惠勒(河北)工程設計有限公司聯(lián)合進行工藝包編制工作,預計9月完成工藝編制。今后,將陸續(xù)建設3萬噸/年、5萬噸/年等生產(chǎn)線。”仁晟愿意與國內(nèi)外上中下游客戶合作,共同推動生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展邁上新臺階。
記者離開時,于彥哲帶著他的產(chǎn)品奔向了當?shù)匾晃换<,他覺得提升產(chǎn)品附加值,還有好多個方向值得嘗試。他甚至籌劃著,等將來產(chǎn)量做大后,把分餾出來的生物航煤進行認證并出口到國外。
于彥哲和仁晟公司的執(zhí)著追求,讓我們對國內(nèi)生物些油的未來充滿期待。升級版二代生物柴油的研發(fā)成功,或許有望成為當前陷入困境的生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個轉(zhuǎn)折點。