煤制乙醇技术的研究及开发应用进展.pdf

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1、第4期(总第173期)煤化工No．4(TotalNo．173)2014年8月CoalChemicalIndustryAug．2014煤制乙醇技术的研究及开发应用进展王宏涛，吕建宁一，吕静，马新宾2,3(1．惠生工程(中国)有限公司，上海201203；2．天津大学，天津300072；3．天津大学一惠生能源化工联合研发中心，上海201203)摘要介绍了以煤为原料生产燃料乙醇的4条工艺技术路线：合成气化学催化法、合成气厌氧发酵法、醋酸直接加氢法和醋酸酯化加氢法的反应机理、技术特点及最新进展，并且对各条路线的优势

2、和劣势进行了对比，认为煤制乙醇将成为我国能源化工产业的重要组成部分。关键词煤，燃料乙醇，厌氧发酵，化学催化，醋酸，直接加氢，酯化加氢文章编号：1005-9598(2014)一04—0003—06中图分类号：TQ54文献标识码：A作为一种重要的基础化工原料，乙醇被广泛地应广已覆盖11个省份。随着试点规模的扩大，我国燃料乙用于食品、化工、军工、医药等诸多领域。其中，用作燃醇需求量还将迅速增长。据中石化发展计划部门预测，料的乙醇称为燃料乙醇。燃料乙醇是一种新型的清洁到2015年我国燃料乙醇的消费量将达到400万

3、t／a。燃料，是可再生能源开发利用的重要方向。但是，当前以粮食为主要原料的燃料乙醇生产，存在效率低、成本高且不可持续发展等问题，企业利润1我国燃料乙醇现状基本来自于补贴和税收优惠。因此，探索和发展新型“非粮燃料乙醇”路线，已成为业界共同关注的焦点。世界燃料乙醇的生产已经具有了相当规模。目目前，最具潜力的“非粮燃料乙醇”生产路线包括，纤前，美国的燃料乙醇主要以玉米为原料，产量居世界维素乙醇[。和煤制乙醇[。之首。巴西是世界燃料乙醇第二大生产国和第一大出口国，以甘蔗为主要原料。在美国和巴西，燃料乙醇作2煤制乙

4、醇的工艺路线为石油替代品已被广泛用作交通燃料n]。自2005年起，我国也已经成为世界第三大燃料乙醇生产国。煤制乙醇是指以煤为原料经气化为合成气或者目前，我国燃料乙醇生产方法以粮食发酵法为以工厂废气(主要成分均为一氧化碳和氢气)为原料，主。“十五”期间，国家发改委先后核准了4家企业建采用不同的工艺路线生产乙醇的过程。设燃料乙醇生产装置，燃料乙醇总产能达到102万目前，以煤为源头生产燃料乙醇的工艺路线主要t／a。其中，除河南天冠集团使用部分小麦，中粮生化包括4条，如图1所示。4条路线都需首先将煤气化转能源有限

5、公司使用部分陈化水稻外，其余全部使用玉化为合成气。从合成气生产燃料乙醇主要有两种方米为主要原料[。但用粮食为原料生产燃料乙醇，需法，即直接法和间接法。直接法可由两条工艺路线实消耗大量粮食。因此，自2006年起，国家逐步调整政现：合成气化学催化路线和合成气厌氧发酵路线。间策，明确我国燃料乙醇产业坚持走“非粮”的道路，原接法制乙醇是指采用成熟的甲醇合成技术，将合成气料的选择遵循“因地制宜，非粮为主”的原则[23。转化为甲醇，然后再将甲醇羰基化为醋酸，最后再进行我国燃料乙醇的最重要用途是作为车用汽油的添醋酸直接

6、加氢或者将醋酸酯化后加氢生产乙醇的加剂，生产车用乙醇汽油。目前，我国车用乙醇汽油的推过程。收稿日期：2014—03—15作者简介：王宏涛(1983一)，男，河南方城，工程师，博士，2006年本科毕业于河南科技大学化学工程与工艺专业，主要从事煤化工相关技术的研究与开发，E-mai1：wanghongtao@wison．tom。一4煤化工2014年第4期氧化碳的转化率也达到了12％。N．D．Subramanian等㈨采用镧系和／或钒系金属氧化物增强的Rh(i．5)／sio，体系催化剂，在270℃、1．4MPa

7、和H，／C0=2的条件煤H合成气塑嘎匝下，获得了51．8％的乙醇选择性和7．9％的一氧化碳转塑塑量隔化率。R．G．Zhang等n认为在铜基催化剂的作用下，从图1煤制乙醇工艺技术路线示意图合成气到乙醇最优路径的第一步为形成c活性基2．1合成气化学催化法团，之后C0插入CH3活性基团，形成CH。C0，之后再加2．1．1反应机理氢生成乙醇，但同时一氧化碳又可以经由c0一cH0一合成气化学催化法制乙醇主要是指，在铑基催化CH20一CH一cHH形成甲醇，且甲醇的生成比C活剂的作用下，合成气被转化为低碳醇的过程。据有

8、关性基团的生成更容易，因而整个过程中，乙醇的形成热力学计算[53可知，高选择性地合成低碳醇在热力学主要由CH。活性基团的形成及c0插入cH。活性基团上比较困难，合成中可能伴随很多类型的副反应。的步骤控制。为了促进c活性基团的形成，选择了关于合成气在铑基催化剂作用下生成乙醇的反铑掺杂的铜系催化剂，结果显示甲醇的形成被有效地应机理，M．A．Haider等№给出了一种可能的形式，见遏制，乙醇的收率及选择性获得了大幅的提升。图2所示，