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煤化工 -煤制乙醇主要工艺路线及成本比较

2017-05-16中国砼易购讯(4008981058)

主要工艺路线

煤制乙醇路线与传统生物质制乙醇完全不同,而我国作为煤炭储备大国,长期来看发展煤制乙醇具有巨大优势。煤经合成气制乙醇的工艺路线又可以分为直接法和间接法两种,

(1)直接法将合成气直接通过生物发酵或催化剂催化得到乙醇,再加以分离得到无水乙醇,工艺可细分为生物法和贵金属催化法两种(①.生物法、②.贵金属催化法)。由于生物法对原料要求(工业废气)的特殊性,目前只有唐钢和首钢百吨级项目设计成功并投产,区别于其他工业化路线;贵金属催化法需要采用铑等贵金属催化剂,可通过合成气一步制得乙醇,目前仍处于探索阶段,江苏索普集团已有万吨级项目成功投产,但其产品的选择性和转化率仍有待提高。

(2)间接法是指以煤制合成气为源头通过甲醇、二甲醚、醋酸、醋酸酯等中间产物,再通过催化加氢得到乙醇,并最终提纯为无水乙醇的工艺路线(③.二甲醚路线、④.醋酸路线、⑤.醋酸酯路线)。二甲醚催化路线:目前有研究指出可通过特定催化剂选择性氧化二甲醚直接得到乙醇,但该方法转化率太低无法满足工业化需求,目前主流方法仍是通过羰基化二甲醚得到醋酸酯,再催化加氢合成乙醇,代表性企业有延长石油兴化集团;醋酸加氢路线:属于煤制乙醇中较为常见的方法,目前该技术处于全球领先的是美国塞拉尼斯公司;醋酸酯加氢路线:醋酸酯可以由醋酸加氢、二甲醚羰基化或其他工艺路线副产得到,再进一步加氢催化可以得到低碳醇混合物,提纯分离后即可得到无水乙醇,该方法较醋酸直接加氢法有腐蚀性小、分离能耗低的优点,也是目前煤制乙醇研究的新方向,中溶科技即采用此种工艺。

合成气直接制乙醇

煤经合成气直接制乙醇工艺由于工艺流程短,理论上煤耗、能耗、投资成本均较低,目前其主要的影响因素是定向转化催化剂。国内在这方面主要的研究机构有中科院大连物化所和中科院山西煤炭化学研究所,大连物化所研发的贵金属铑基催化剂对C2 醇的选择性能达到80%,而山西煤化所铜铁基催化剂对C2 醇的选择性只有50%,但催化剂成本具有优势,目前上述两项研究均已实现中试平稳运行。从全球来看法国IFP(法国石油研究院)技术较为领先,按照其技术测算,乙醇的生产成本约为4070元/吨。

二甲醚经醋酸甲酯合成乙醇

在醋酸酯催化加氢的路线中,源头基本都是合成气制甲醇,二甲醚路线首先利用合成气中的一氧化碳用于羰基化二甲醚得到醋酸甲酯,在利用合成气中的氢气催化合成乙醇。该工艺路线相比醋酸源路线的优点在于几乎不需要使用防腐性能高的反应釜,在工业化生产中具有较大的成本优势。同时醋酸甲酯和甲醇也可以作为副产品销售,方便企业在乙醇盈利不佳时转型其他产品。我们根据延长石油兴化集团的工艺路线进行测算,乙醇生产成本约为4201元/吨,其中醋酸甲酯按照外购价计算,如果考虑生产过程中企业的产业链优势,醋酸甲酯价格将更低。

醋酸加氢制乙醇

该工艺路线主要有煤经合成气制得甲醇,甲醇羰基化得到醋酸,醋酸再加氢制得乙醇。该工艺是目前比较适于大规模生产的方法之一,其工艺核心部分主要为反应催化剂及其选择性和转化率,此外由于产物中有水存在,后期的分离能耗也将增加部分成本(生产过程中的醋酸乙酯、乙醛等副产物可以不用分离,其加氢后产物也为乙醇),目前浦景化工即采用此种工艺,并将其中副产物分离并作为产品销售,我们根据此工艺测算无水乙醇的生产成本约为4084元/吨。

醋酸酯化加氢制乙醇

该工艺主要由醋酸经酯化后加氢制乙醇,中间产物可以是醋酸甲酯或醋酸乙酯,醋酸甲酯后续路线与二甲醚路线类似,而醋酸乙酯催化加氢后产物中没有甲醇和水,可以减少后期分离提纯的能耗,同时采用适当的催化剂可以将转化效率提升至97%-98%。目前中溶科技已经投产的乙醇装置主要采用该工艺,我们根据测算得该工艺无水乙醇的成本约为4105元/吨。此处醋酸按照外购价计算,若考虑大部分企业都拥有醋酸产业链,其实际成本将更低。

我国燃料乙醇各路线成本比较

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