姚元根：推進煤炭資源清潔高效利用煤制乙二醇技術的發(fā)展方向

推進煤炭資源清潔高效利用，煤化工產業(yè)中一個重要方向就是煤制乙二醇。煤制乙二醇的特點，第一個特點在國際上率先實現(xiàn)了工業(yè)化。第二，煤制乙二醇切合我國資源特點。第三，需求量大，5年內可新增40套生產裝置，填補800萬噸需求缺口。

中科院福建物質結構研究所應化研究中心主任、研究員、博士生導師姚元根作題為《煤制乙二醇技術的發(fā)展方向》方面的演講。

以下為發(fā)言實錄：

中科院福建物質結構研究所應化研究中心主任、研究員、博士生導師姚元根：我想中央把能源革命綜合改革試點放在山西，之所以放在山西，是因為山西是我們國家的能源大省，之所以是能源大省，我們很清楚就是因為煤炭，不是因為其他的原因，所以我們就是要做好煤炭這個文章。那么煤炭的清潔、高效和綠色的利用，就是我們現(xiàn)在煤化工，就是我們做好煤炭這篇文章重要的一個章節(jié)。所以我今天的發(fā)言主要是圍繞著新型煤化工技術，也就是煤制乙二醇技術，在這個方面跟大家進行分享。

下面我們這樣從幾個方面來進行我的發(fā)言：

乙二醇是非常重要的戰(zhàn)略性的大宗化工基本原材料，市場容量僅次于乙烯和丙稀，我國消費量占全世界50%以上，2018年已經突破1300萬噸，我們國家有非常巨大的技術，我國產能很有限，長期以來進口依存度是67%。乙二醇目前的價格也是要引起大家的注意，目前價格只有4500元/噸，乙二醇人都很明白，為什么8000塊錢降到4500？

乙二醇的主要生產路線。第一條路線走的是原油、石腦油、乙烯，第二條路線是伴生氣、乙烷、乙烯、環(huán)氧乙烯、乙二醇；第三條路線是煤（天然氣、合成氣、甲醇、烯烴。

所有路線里，目前只有石油路線和煤制乙二醇路線是工業(yè)生產的一個路線。那么這一條路線怎么得來？第一是煤變化、分離，區(qū)別于合成油、區(qū)別于甲醇，這幾條路線都是經過甲醇的，而煤制是不經過甲醇的。

這是2015年的時候有東方證券對石油路線和煤質乙二醇的成本對比。在生產成本方面，煤制乙二醇比石油路線具有明顯的優(yōu)勢。

除了石油路線相比，煤制乙二醇可以跟同類的煤化工路線相比，第一個合成天然氣、甲醇、乙二醇、烯烴，經濟效益好，每噸產品排放的二氧化碳也是最少的。這個技術我們國家長期重視煤制乙二醇技術開發(fā)，我們是利用我們國家相對豐富煤炭資源，生產我們國家供不應求的乙二醇。一直以來，這幾年國務院和發(fā)改委、工信部出了一系列的文件，鼓勵、發(fā)展煤制乙二醇的技術，這一系列煤化工，我們國家提出來要采用先進的技術、加工手段，生產替代石化產品和清潔燃料，推動現(xiàn)代化煤化工協(xié)調發(fā)展，煤制乙二醇技術契合我們國家發(fā)展的特點。

我總結煤制乙二醇的特點，第一個特點在國際上率先實現(xiàn)了工業(yè)化。第二，煤制乙二醇切合我國資源特點。第三，需求量大，5年內可新增40套生產裝置，填補800萬噸需求缺口。

第二方面，我們技術和產業(yè)的發(fā)展歷程。這個技術是在1965年的時候，由美國的專利，乙二醇和一氧化碳可以合成，是革命性的，變成碳增加的反應，這個反應在高的壓力下面反應的，后來日本人發(fā)明了氮氧化物的液體，叫MeONO，Org進化，使得我們一氧化碳和乙醇能夠在常壓情況下發(fā)生反應，把這個技術大大了提升了一步，這方面是日本人提出來的。目前煤制乙二醇，是一個兩步法的煤制乙二醇技術路線，第一步是由一氧化碳、甲醇、氧氣。第二部分氫氣發(fā)生反應，也是目前主要的供應路線。

這個技術原理是在上個世紀90年代提出來的路線，有草酸酯合成催化劑、甲醇催化劑等這些催化劑。

我們所在80年代，我們小試、模試，2005年與企業(yè)合作，2008年實現(xiàn)了萬噸級工業(yè)試驗，中試完成以后，我們在通遼建了20萬噸級，2010-至今，我們在河南已建成了五套裝置。

這是統(tǒng)計到2016年年底時候的一個情況，我們裝置已經建成了120萬噸。我們的技術引發(fā)了全世界煤制乙二醇研發(fā)和產業(yè)化熱情，市場上有多種煤制乙二醇技術，但是我們是第一家實現(xiàn)了產業(yè)化，這個是我們工業(yè)化以后煤制乙二醇技術正式開發(fā)起來。

在已有工業(yè)化項目，我們所賺的產能占比也是最高的，直到2017年，我們重要的裝置，六套裝置全面實現(xiàn)了滿負荷，全部得到了乙二醇產品。

但是，技術只有不斷進步才能保持我們已有的領先地位，我們也看到已經多元化第一代技術還存在著很多問題，在技術方面都有需要值得改進的地方。2008年之后，我們解決了一系列的關鍵科學和技術問題，繼續(xù)引領技術的發(fā)展方向，實現(xiàn)了完全知識產權的煤制乙二醇技術。

那么，我們對新的催化劑，尤其是三種核心催化劑都進行了模式考察，最短1000個小時，最長將近5000個小時，進行了壽命考察。

隨后我們在2013年，我們有上海具有競爭性和商業(yè)性推廣價值，建議進一步加快技術的中試和工業(yè)化。隨后我們有飛科組織論證，2015年在洛陽院有了項目設計，在2016年10月成立貴州鑫醇能源科技發(fā)展有限公司，技術入股，投資人以現(xiàn)金入股，我們技術占40%，投資人占60%，組建了這家公司。隨后在2017年，我們中試項目開始施工，這個9月份，2017年9月份實現(xiàn)了中交，2018年9月份完成了技術標定。

新一代技術有幾個方面的優(yōu)越性：第一項是三種催化劑。這三種催化劑分別是脫氫凈化催化劑、合成催化劑、加氫催化劑，使得我們每噸300塊錢到小于100塊錢。第二個是我們“精餾+吸附”的技術，在新一代技術中，我們用單獨的精餾，就能夠得到技術。第三個方面我們現(xiàn)在用新一代技術乙二醇生產成本每噸可以降低到4900元/噸，國際打壓了價格，但我們技術利潤仍然有空間。

與國內外同類技術相比，新一代技術優(yōu)點如下：

第一個方面是催化劑、三種催化劑高效穩(wěn)定、貴金屬含量更低，性能更好，制備成本下降60%。

第二個方面是工藝，獨特的氧化酯化技術、稀硝酸還原技術，實現(xiàn)氮氧化物等物料的高效利用。

第三個方面是分離技術，采用分離的技術有效提高了乙二醇分離效率。

第四個方面是經濟性，在技術優(yōu)勢方面工藝流程更加合理，反應物料得到充分利用，我們實現(xiàn)了比較大幅度的節(jié)能降耗，并加強了安全和環(huán)保方面的技術優(yōu)化；在資源優(yōu)勢方面，項目所在地貴州省興仁縣具有豐富的煤炭和水資源，煤炭熱值高（平均5500大卡），全國最低的電價大約0.35元/度。

綜合這幾個方面，結合貴州當?shù)氐拿禾抠Y源，貴州煤炭資源肯定沒有山西多，我們綜合這幾個優(yōu)勢，我們新一代技術在市場上面有更好的競爭性。煤制乙二醇技術目前面臨的問題和挑戰(zhàn)。

2009年后，工業(yè)化技術逐步成熟，對照工業(yè)乙二醇2018版標準，煤制乙二醇已經大量地應用PET聚酯行業(yè)，涌現(xiàn)了一批煤制乙二醇的配套技術。

我們同時看到煤制乙二醇存在很多問題：

第一方面是紫外透過率。經過十年時間比較解決了這個問題，好的技術可以直接經過精餾得到紫外透過率產品，肯定是單獨精餾注冊的產品，具有更好的競爭優(yōu)勢。

第二個方面是乙二醇價格。在2017年，乙二醇銷售價格還在8500塊錢/噸，國際上有一些事例影響，肯定是有關系的，對這個技術提出更高要求，在乙二醇銷售價格在8000元左右的時候所有的煤制乙二醇都能夠，但是現(xiàn)有情況下面，我們可以看到如果乙二醇銷售價格在4500元，什么技術可以上？什么技術不能上？這是我們必須要考慮的問題。

第三個方面，我們目前產能擴張非?？欤瑩?jù)石化聯(lián)合會統(tǒng)計，到現(xiàn)在為止，我們已經立項的超過了1500萬噸，這個數(shù)字非常巨大，煤化工技術通過至少1萬噸是1個億，我們國家在這幾年要投入1500億，做裝置這么多，但是我們可以看到2018年我們的乙二醇，尤其是煤制乙二醇開工率只有51%，這里面大家可以分析，開工率為什么這么低？這里面什么原因，大家應該是比較清楚的。

第四個方面，煤制乙二醇技術在下游聚酯產業(yè)的應用，煤制乙二醇生產企業(yè)也是非常負責任，針對這些問題，我們逐項攻關解決了，目前技術廠家已經接受我們的煤制乙二醇技術，但是上、下游企業(yè)對我們新標準認知度還是不一樣的。為此，今年年初和上個星期，我們工信部組織了一次專門的研討會，專門對煤制乙二醇技術和煤質乙二醇產品應用展開了研討，在不久將來，上下游企業(yè)將互相配合，一定能夠共同解決好這個問題，因為用好煤制乙二醇技術是我們國家的利益所在，這個我們可以利用煤炭可以替代石油，我們不用進那么多石油過來。

最后，我圍繞這些問題，我想讓大家共同討論一下我們煤制乙二醇技術和產業(yè)發(fā)展方向。

首先，是技術層面。在技術層面，作為我們的技術研發(fā)方，首先要對技術精益求精，要對催化劑進行不斷地優(yōu)化，對問題比較大的加氫催化劑進行優(yōu)化，涉及到我們產品產量、產率，還有我們產品程度，加氫催化劑還要進一步加強研究。

第二個方面是我們工藝技術，好多裝置開后發(fā)生人員死亡的現(xiàn)象，說明我們的分離技術，我們產品供應技術還不夠。

第三個產品是分離技術，我們精餾技術及其配套，能效是不是最好？能效是不是最低？這些方面值得我們進一步去探討。

第四個方面是我們的單元技術。（氧化酯化塔、尾氣中N氧化物的回收塔、DMO吸收塔、徑向反應器）。

第二個方面是市場層面，尤其要考慮到乙二醇銷售價格很低的時候，我們必須要考慮到原料成本，當?shù)孛簝r是多少，水資源使用成本是多少，運輸?shù)缴a廠家的運輸距離有多遠，這些都是重要考慮的因素。

第三個方面，針對廠家的問題，從抵制，到后面逐步地有條件的接受，到后面的降價接受，到現(xiàn)在的參價，上下游聯(lián)合起來進一步開展試驗，確保煤制乙二醇技術在聚酯行業(yè)里應用起來，建立應用試驗和產品檢測國家級或者行業(yè)的名片，對乙二醇的雜質逐個進行分析，找出產品到底哪一個雜質在影響我們的質量。

我們在上下游制定適合我們煤制乙二醇的新的國家標準，或者制定完善2018年的國家標準。

舉例：煤制乙二醇的技術。一個是精餾，去年9月份我們產品達到了9999的標準，我們可以聯(lián)合起來進行、開展針對性工作，這是精餾的產品。在乙二醇前后大概有幾百種化合物，跟精餾技術比要比石油乙二醇技術來的復雜。

第二個方面，關于能耗問題。我們分析了一下，能耗有兩個，一個是動力、一個是蒸汽。最大的藍色部分是甲醇分離的能耗，因為生產乙二醇時候，甲醇一直在體系里面不消耗，甲醇一直在體系里面轉，所以每生產一噸的乙二醇，我有幾噸的甲醇在這個體系里面轉，肯定是兩噸比三噸好，所以我們必須要大大降低在體系里面的甲醇的含量，甲醇循環(huán)量大，我們還有精餾，這樣能耗大。

第二個方面動力，壓縮機，合成壓縮機消耗了40%動力，我們的制冷機消耗了46%的動力，還有其他。這樣使得我們重新考慮了尾氣的吸收利用是不是效益最高了。因為把氮氧化物完全吸收了，你吸收越高溫度越低，但是又要有一個國家環(huán)保的規(guī)定，要達到排放，所以這個方面是我們必須要考慮的一個因素，這是蒸汽和動力消耗方面。

下面是反應器。有多的地方操作簡單、容易控制，反應器采用幾臺并聯(lián)的方式，我們今后一定采用更好的反應器，把我們反應器的效率進一步提高。

在設備投資方面，從藍色部分開始，36%的就是我們的反應器，24%是在壓縮機的，紫色16%是我們在制冷機的，這個是其他的制備，反應器是我們大頭，四臺改成一臺，我們投資量大幅度降低。