60萬噸/年乙醇生產裝置。受訪者供圖

12月28日，全球規模最大的60萬噸/年乙醇生產裝置在淮北礦業集團下屬安徽碳鑫科技有限公司啟動試生產，產出合格無水乙醇。

該項目采用了中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱大連化物所)和陜西延長集團共同開發的具有自主知識產權的合成氣制乙醇工藝技術，其主要原料甲醇來源于焦爐煤氣，將其進一步轉化為乙醇，不僅大幅度提高了附加值，還為鋼鐵與石化行業低碳化融合發展提供了可行途徑。

乙醇兼有大宗化學品和基礎能源產品的雙重屬性，非糧乙醇的大規模生產，對于保障我國糧食安全、能源安全和化工產業鏈供應鏈安全均具有重要意義。

制乙醇，難點在哪兒?

乙醇，俗稱“酒精”，既是重要的基礎化學品，又與人們的生活息息相關。糧食酒精可以勾兌白酒飲用、75%的酒精溶液可用于醫用消毒。在工業應用中，酒精既可用作清漆、化妝品、油墨、脫漆劑的溶劑，又可用作農藥、橡膠、塑料、人造纖維、洗滌劑等的制造原料。

乙醇的最大用處是作為汽油添加劑——燃料乙醇使用，是世界上公認的環保清潔燃料。它可以有效改善汽油品質，無毒、可降解，含氧量達35%，是環保的油品質量改良劑，可以和汽油任意比例混合。此外，乙醇可以轉化為乙烯，部分替代乙烯用作化工原料，促進下游精細化工行業的發展。

美國和巴西于上世紀80年代開始大力發展燃料乙醇，主要利用糧食或甘蔗等作物原料生產，為其國家能源獨立作出了重要貢獻。而中國自1993年成為石油凈進口國之后，石油對外依存度逐年提高。

“我國乙醇市場需求大、產能嚴重不足，2022年，我國以陳糧發酵路線生產的燃料乙醇約270萬噸，缺口達1000萬噸。”中國工程院院士、大連化物所研究員劉中民介紹說。

由于乙醇生產涉及與人爭糧問題，威脅國家糧食安全，因此開辟非糧乙醇生產路線對我國具有重要戰略意義。“采用非糧乙醇生產路線是中國燃料乙醇發展的必然選擇。”劉中民說。

產業化，為何要做?

自2010年起，劉中民團隊在非糧乙醇生產賽道上持續攻堅，提出了以合成氣為原料、經二甲醚羰基化和乙酸甲酯加氫直接合成無水乙醇的技術路線。技術采用非貴金屬催化劑，反應條件溫和，易于工程放大，可以實現煤、天然氣或鋼廠煤氣大規模制取乙醇，是一條獨特的環境友好型的新技術路線。他們進一步與陜西延長集團合作，開發出DMTE工藝技術，其核心是二甲醚在分子篩催化劑上的羰基化反應。

“厘清分子篩催化劑對反應網絡的控制原理具有復雜性與挑戰性，同時還要精準合成羰基化分子篩催化劑，設計并優化二甲醚羰基化反應器，難度很大。”團隊成員、大連化物所研究員朱文良說。

經過團隊十余載的協力攻堅，最終該技術打破了以金屬為催化劑的傳統羰基化反應理念。然而，盡管分子篩催化二甲醚反應作為一個新反應在科學界和工業界受到較多關注，但催化劑的低活性和低穩定性成為工業應用的瓶頸。

針對此問題，劉中民團隊通過大量的創新性研究和攻關，于2013年成功開發出具有高活性和高穩定性的分子篩羰基化催化劑，在二甲醚羰基化研究方面取得重大突破，為其進一步工業化奠定了堅實基礎。

從實驗室到工廠，團隊用了6年時間。2017年，團隊聯合陜西延長集團完成了全球首個10萬噸/年甲醇經二甲醚羰基化制乙醇工業示范項目，表明我國率先擁有設計和建設百萬噸級大型乙醇工廠的能力。隨后，團隊繼續創新，不斷進行技術迭代，升級催化劑并優化反應工藝，進一步提高了技術指標，為大規模工業化奠定了堅實基礎。

截至目前，DMTE工藝技術已簽訂13套工業裝置技術實施許可合同。

試生產，未來目標是什么?

此次60萬噸/年乙醇生產裝置試生產的啟動，驗證了DMTE工藝技術的先進性、可靠性，將有力推動DMTE工藝技術大規模應用。

隨著多個裝置的陸續投產，一個新興的乙醇戰略產業正在快速興起。

DMTE工藝技術已經簽訂技術許可合同的累計產能達395萬噸，完全投產后，可節約糧食約1200萬噸，有效解決“與人爭糧、與糧爭地”問題，同時可解決國內燃料乙醇短缺問題，有效保障國家糧食安全和能源安全。

同時，該技術實現了由鋼廠尾氣到清潔燃料乙醇的大規模生產，降低鋼廠、煉焦廠污染廢氣排放，促進了鋼鐵、能源、環境等行業的低碳化融合發展。

“2022年，全國粗鋼產量超過10億噸，如果大量的鋼廠尾氣利用該技術生成乙醇，將會實現清潔燃料乙醇的大規模生產，滿足社會對燃料乙醇的需求，在保證經濟效益的前提下，帶動一個新產業。”劉中民告訴《中國科學報》。

“未來我們將重點關注煤化工、石油化工等融合發展方向，同時我們也希望能夠將整套裝置出口，而不單單是出口技術。”劉中民說。