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        1. 化學合成乙醇突破難
          Tag標簽: 乙醇
             

          目前工業需求的所有脂肪醇類中,只有乙醇還是靠農產品的發酵來生產。2014年我國燃料乙醇產量合計221.4萬噸,主要由幾個農產品發酵廠來完成 的?!犊稍偕茉粗虚L期發展規劃》中也明確提出,到2020年,燃料乙醇年利用量將達到1000萬噸,按照目前情況,如果僅用發酵方式生產,那么這個目標 則很難實現。

          發酵法乙醇發展受限

          農作物發酵法是乙醇的主要生產方法,占全球乙醇總產量的90%以上。

          我國的糧食和飼料消費量都很大,因此燃料乙醇發展最大的障礙就是與人爭糧和與畜爭食。每生產1噸燃料乙醇約需3.5噸糧食,盡管使用的是陳化糧,但也是對農用飼料的爭奪。

          雖然可以使用纖維素類原料生產乙醇,目前很多廠商也在開發纖維素酶解制取乙醇,但是均沒有實現產業化。而且,其需要高成本的水解酶或酸,廢液產生量十分驚人,還有10%~40%的木質素難以降解。因此發酵法乙醇未來將難以生存。

          在這一背景下,毫無疑問,發展化學合成乙醇很有必要。

          化學合成乙醇突破難

          目前國內在建的和新投產的化學合成乙醇裝置都是以醋酸和醋酸甲酯為中間物的路線。此外還有甲醇羰基合成直接合成乙醇、醋酸脫水制乙烯酮后加氫、 二甲醚脫氫制環氧乙烷后加氫、甲醇同系化制乙醇等工藝路線。但這些工藝路線都未能實現工業化,其原因主要有以下幾方面:工藝路線太長,導致生產成本太高。 例如,醋酸和醋酸甲酯為中間物的工業路線太長,成本超過6000元/噸,無法與糧食乙醇匹敵。轉化率或收率太低,一大堆副產品沒有辦法處理。例如,合成低 碳混合醇路線有一半以上是其他醇類,大部分沒有出路。催化劑太貴或副產品太多。例如合成氣(CO+H2)合成低碳混合醇路線,用銠催化劑太貴。催化劑毒性 太大,例如乙炔水合法,用汞或鎘催化劑對環境的污染和對人體的毒害太大。工藝過程腐蝕性太強。如經C2H4合成乙醇的的兩個方法都存在這個問題。

          這五方面最終都可以歸納為催化劑的問題,幾十年來化學合成乙二醇的催化劑在科研上都沒有突破。如果有一種合適的催化劑,從合成氣開始,一步合成乙醇,就完全可以將成本控制在4000元/噸以下,不懼油價下跌,煤化工也就有了新出路,乙醇汽油大規模使用也將成為可能。

          納米催化劑被寄厚望

          近年來科學工作者在納米微粒催化劑的研究方面已取得一些結果,顯示了納米粒子催化劑的優越性。近期國內外催化界對納米催化劑的研究,值得從事化學合成乙醇科研人員借鑒。

          其中一個十分有意義的例子是甲烷氧化偶聯制乙烯,這是一個很簡單的反應。傳統的乙烯生產方法是石腦油裂解,由于石腦油的價格比較高,而國際上甲 烷的產量很高,人們寄希望于用甲烷做原料來制取乙烯。但國內科研單位歷經十余年的努力,終因副反應復雜難以控制,收率始終無法突破30%而告終。不久前美 國Siluria公司借助美國麻省理工學院研制的新型納米線狀催化劑,在甲烷氧化偶聯工藝上取得了突破。該催化劑活性提高了100多倍,可在低于傳統蒸汽 裂解法操作溫度200℃~300℃的情況下,在0.5~1.0MPa壓力下,高效催化甲烷轉化成乙烯。

          這表明,目前使用傳統催化劑的化工工藝正在受到納米催化劑的沖擊,化學合成乙醇的突破也應鎖定納米催化劑。我們可以期待:從合成氣出發,在傳統 催化劑的基礎上開發出納米催化劑,有可能明顯縮短工藝流程,提高反應活性、轉化率和收率。用一個工藝上合理、經濟上合算的工藝路線,實現合成乙醇的煤化學 工業化,來代替糧食發酵得到的燃料乙醇。

          而要實現這些,我們的科研人員應盡快從成熟課題中突圍出來,也就是說要'騰籠換鳥',方能'鳳凰涅槃'。需要從研究已久的成熟課題上騰出一部分力量來,投入到尚未工業化的工藝路線中去。


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