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在陕西榆林榆神工业园,50万吨/年煤基乙醇装置“蓄势待发”。这将是全球规模*的煤基乙醇项目,奠定了我国煤制乙醇技术的国际领先地位。
科技创新如何助力“双碳”目标实现?近日,“走进中国科学院·
煤炭如何清洁利用变成酒精?新京报
50万吨/年煤基乙醇项目现场。高达118米的煤基乙醇精制塔和99米的甲醇脱脂塔最为醒目。受访者供图
去年燃料乙醇缺口约1000万吨
乙醇,俗称酒精,既是重要的基础化学品,又与人们的日常生活息息相关,可用于制造饮料、香精、消毒剂等。目前,乙醇的*用处是作为汽油添加剂,即燃料乙醇使用,可有效改善汽油品质,大幅减少车辆污染物的排放。乙醇是世界上公认的环保清洁燃料,全球66%的乙醇被作为燃料乙醇添加到汽油中,为各国所接受和推广。此外,乙醇可以便利地转化为乙烯,促进下游精细化工行业的发展。
据中国工程院院士、中科院大连化物所所长刘中民介绍,传统乙醇生产技术主要以粮食为原料进行发酵。目前,全世界乙醇产量约一亿吨,主要由美国和巴西利用粮食和甘蔗等生物原料生产。2020年,我国乙醇产量987万吨,其中燃料乙醇约274万吨,主要利用陈粮进行生产。
2017年,国家十五部委曾明确提出,到2020年在全国范围内推广使用车用乙醇汽油,但至今没有实现,其中最主要的问题就是燃料乙醇产量不足。2021年,中国汽油表观消费量1.4亿吨,需燃料乙醇1400万吨,缺口约1000万吨。在我国石油对外依存度超过70%的情况下,燃料乙醇对我国能源安全具有重要意义。
但我国地少人多,粮食安全是国家头等大事,以粮食为原料制备燃料乙醇并不适合在我国大范围推广。开发非粮燃料乙醇技术可以避免出现“与人争粮”的局面,保障粮食安全。
避免“与人争粮”,开辟化石能源制乙醇全新工艺路线
刘中民说,从生物质发展的角度来说,用秸秆纤维素制乙醇*意义,尽管取得了一些进展,但由于技术的经济性问题,目前还处于研发阶段。
利用化石能源生产乙醇,一直是全世界努力的目标和共同面临的挑战。我国能源资源的特点为“富煤、贫油、少气”。推进煤炭清洁高效利用,是实现碳达峰碳中和目标的重要途径。“我国煤炭资源量占化石能源的比例达到95%,因此,开发具有自主知识产权的煤基乙醇成套技术符合我国的实际国情。”他表示。
合成气是一氧化碳和氢气的混合气,可由煤、天然气或生物质气化得到。煤经合成气直接制乙醇是一项世界性的挑战,因反应过程需要贵金属催化剂、产物选择性低、设备易腐蚀等问题,长期停留在研究开发阶段。
中科院大连化物所研发出了一条环境友好的全新工艺路线——以煤基合成气为原料,经二甲醚羰基化、加氢合成乙醇。这条路线采用非贵金属催化剂,无腐蚀,可以直接生产无水乙醇,是煤基乙醇的理想路线。
据刘中民介绍,这条技术路线打破了以贵金属为催化剂的传统羰基化反应理念,在科技界和工业界受到极大关注,但该技术需要突破催化剂活性低、稳定性差等难题。而中科院大连化物所通过大量的创新性研究和技术攻关,成功开发出具有高活性和高稳定性的分子筛羰基化催化剂,在二甲醚羰基化研究方面取得重大突破,为其进一步工业化奠定了基础。
三台大型储存罐为乙醇罐。受访者供图
从实验室研究到10万吨工厂,只用了6年
“研发的根本目的是为了应用。我们的专长是基础研究和应用研究相结合,下一步要和企业开放合作。”刘中民说。
2012年,中科院大连化物所和延长石油集团开始联合开展“合成气制乙醇整套工艺技术”项目研发工作。2017年1月11日,具有我国自主知识产权技术的全球首套10万吨/年煤基乙醇工业示范项目打通全流程,生产出合格无水乙醇。
“从实验室研究到10万吨工厂,我们前后只用了六年时间,这个速度是非常快的。” 刘中民说。
煤基乙醇技术(DMTE)以煤为原料,通过煤气化制取合成气(一氧化碳和氢气的混合气),然后合成甲醇,进而经脱水、羰基化、加氢三个步骤制取乙醇产品。
与传统的乙醇合成技术相比,煤基乙醇工艺过程中无水或极少量水,分离所得产品直接为无水乙醇,降低了产品的分离能耗,节省了生产成本。工艺过程中所采用的催化剂为常规的分子筛催化剂和铜基催化剂,成本低。同时工艺中无需添加碘甲烷等卤化物助剂,避免了抗腐蚀特殊材料锆材或哈氏合金的使用,减少了设备投资。“中间产物乙酸甲酯也是大宗化学品,可以按市场的需求及时调整产品结构。”刘中民补充道。
产量翻番,每年可节约生物乙醇原料粮150万吨
在10万吨示范项目的基础上,双方正在进行技术升级迭代,50万吨/年煤基乙醇项目已于2020年6月奠基动工。预计今年9月,50万吨/年乙醇装置将投料试车。这将是全球规模*的煤基乙醇项目,标志着乙醇生产迈入大规模工业化时代,奠定了我国煤制乙醇技术的国际领先地位。
“这里设有三台大型乙醇储罐,每台容积为一万立方米,其中存储的就是纯度为99.5%-99.9%的优质无水乙醇……”在工作人员的带领下,7月18日,
其中高达118米的煤基乙醇精制塔最为醒目,它的直径为8米,是全球*煤基乙醇精制塔,进料量达到每小时109吨。与之相对而立的,是99米的甲醇脱脂塔,这对巍然耸立着的“钢铁巨兽”是项目*标志性的设备。顺着盘旋的阶梯,
“按照总体计划,装置将于今年9月投料试车、打通全流程,产出合格产品。”延长石油榆神能源化工有限公司总经理郭尊礼说,项目用低阶煤代替粮食制取乙醇,按照3吨粮食生产1吨乙醇测算,榆神50万吨/年煤基乙醇项目建成投产后,每年可节约生物乙醇原料粮150万吨,相当于榆林市全年粮食产量(年均230万吨)的65%。
刘中民说,煤基乙醇的成本(大型化后全成本)约3500元/吨,而粮食制乙醇成本为5000元/吨。煤基乙醇技术不但可以以煤为原料,也能以天然气、生物质、钢厂煤气为原料生产乙醇,为煤炭资源的清洁、高效、低碳利用和国家“双碳”目标的实现提供强有力的技术支撑。
新京报
编辑 陈静 校对 付春愔
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9月22日上午10时许,G93成渝环线高速遂宁段出现山体边坡位移险情,滑坡十分严重,存在随时垮塌的危险。目前,高速交警在该路段实施车辆分流,各相关部门已展开抢险施工,请各位驾驶员务必注意。
发生山体边坡位移险情的地点位于G93成渝环线高速遂宁往绵阳方向207Km+500m、距离金华收费站4公里处。接到险情后,四川省公安厅高速公路五分局立即启动应急预案,六大队执勤民警前往隐患所在地核实情况,并联合高速公路路营公司到达金华收费站互通处,对遂宁往绵阳方向车辆进行分流,并第一时间对外发布了路况信息,道路运维公司也立即对滑坡山体进行抢险作业。
9月24日,
目前我国的经济情况越来越好,人们对于私家车的需求量也是越来越高,基本上每3人中就有1人有车,私家车给我们的生活带来了诸多便利。但是,汽车数量的不断增加,解决汽车尾气排放的污染的问题,已经迫在眉睫的大事。在2020年或将实施乙醇汽油的普及推广,其实,在2017年,国家发改委与能源局等15个部委就联合印发了一个方案,要扩大乙醇的生产、推广、使用,在2020年预计能够全面推广。今年,很多地方已经开始使用乙醇汽油了。
那么我国目前推广的是E10乙醇汽油。和普通汽油对应的牌号,目前车用乙醇汽油分为E92、E95号两种。经过比较,乙醇汽油的优点是,污染降低,价格便宜,可谓是一举两得的好事,真的是这么回事吗?其实,在辽宁山东等省份乙醇汽油早就开始试用了,用过乙醇汽油的车主纷纷吐槽;乙醇汽油杂质太多,极易使发动机积碳,对发动机的寿命有一定的影响。有的车友表示,使用乙醇汽油车子的动力明显下降油,耗油也越来越高,从成本上来看,好像不比普通的燃油便宜。
据业内人士解答,如果长期使用乙醇汽油的话,建议加入燃油添加剂,以对发动机的保养尽量做到无损伤。
汽油添加剂是否有用一直是网友们热议的问题,正方选手认为,存在即合理,他们坚信汽油添加剂是有效的,他们认为中国的油品质量较差,所以理应使用汽油添加剂。反方选手则表示,汽油本身就含有汽油添加剂,而且即使汽油添加剂可能会清洁掉部分的积碳,但也许会给车辆带来一些副作用,例如磨损缸壁、毁坏三元催化器等等。而极端选手则表示,所有的汽油添加剂都是骗钱的!所以,您怎么看呢?
从功效上来说,添加剂分为两类:辛烷值调整型和清洁型。在本文中,我们只针对清洁型汽车添加剂进行讨论。(除了明确标明可以提升辛烷值的添加剂外,其余的添加剂均为清洁型)
● 汽油添加剂成分
目前市场上销售的汽油添加剂,大多数都是由四大化工企业提供原液再进行稀释、调配的。其中包括:雅富顿(Afton)、巴斯夫(BASF)、雪佛龙(Chevron)和路博润(Lubrizol)。它们的原液主要成分主要都是由聚醚胺(PEA)或聚异丁烯胺(PIBA)组成,而其中应用最多、名气*的当属主要生产聚异丁烯胺(PIBA)的巴斯夫和主要生产聚醚胺(PEA)的雪佛龙了。
简而言之,很多添加剂厂商的原液都不是自己生产的,它们只是在原液的基础上进行“升级改造”。另外,所谓的原厂添加剂也都是由巴斯夫、雪佛龙这类的化工企业提供的OEM产品,性价比较低。多提一句,从采购成本来看,聚醚胺(PEA)的进价普遍要高于聚异丁烯胺(PIBA)。
● 汽油添加剂该不该加?
- 国内的汽油里没有清净剂
汽油添加剂又称为汽油清净剂,我们主观印象里这东西的作用主要就是跟积碳有关系,这没有错,但其实汽油添加剂还有一个更为伟大的作用——环保。早在1999年我国曾发布过一套《车用汽油有害物质控制标准》,要求上市成本品汽油中必须加入汽油添加剂,也就是直接加油就是“高配”,到了2008年,这种强制要求被取消,大多数买到的汽油都是“裸油”,是否添加汽油添加剂是用户自己选择,自由选择对于用户来说也不免是一件好事。
- 国内油品较差
我国的油品质量较差,生产出来的汽油辛烷值相对较低,为了增加辛烷值,则必须加大芳烃、烯烃的含量。而提升芳烃、烯烃含量的副作用就是会增大排放、增加积碳的产生。
-乙醇汽油更容易产生积碳
对于乙醇汽油来说,由于乙醇的气化温度极低,当乙醇汽油经喷油嘴喷射到进气门背部时,会造成进气门背部温度降低,使汽油不能充分雾化,导致汽油中大分子的物质易形成结焦,从而很容易在进气门背部形成积碳。那么是不是使用乙醇汽油就要下猛料呢?我们下文会有解答。
所以综合以上三点,定期使用汽油添加剂还是很有必要的。
● 如何选择汽油添加剂?
据相关的研究指出,聚异丁烯胺(PIBA)可以对燃油系统的积碳和进气系统的积碳有*的清洁作用(进气道、气门、喷油嘴),但会增加燃烧室积碳的产生。而聚醚胺(PEA)在有效控制燃油系统的积碳和进气系统的积碳生成的同时,可以显著减少燃烧室积碳生成。也就是说,聚异丁烯胺(PIBA)可以清洗进气道、气门,喷油嘴,副作用是增加了燃烧室积碳,而聚醚胺(PEA)则属于全能型选手,进气道、气门、喷油嘴、燃烧室,几乎各个部位的积碳都有清洁的效果。
为了解决聚异丁烯胺(PIBA)对于燃烧室积碳的弊端,一些添加剂厂商想到在聚异丁烯胺(PIBA)的原液中加入少量的聚醚胺(PEA)实现清洁燃烧室的作用,不可否认,这样做是有一定作用的,因为它们可以有效缓解燃烧室积碳的产生,但相比于纯粹的聚醚胺(PEA)添加剂,这类产品大多仅仅可以控制住燃烧室积碳的产生,而对于清洁燃烧室积碳的效果则相对较弱。
- 加乙醇汽油推荐使用聚醚胺(PEA)产品
根据雪佛龙实验室的测试,长时间使用乙醇汽油还会导致燃烧室积碳增多。原因则是乙醇是一种性能优良的有机溶剂,具有较强的溶解清洗特性,它会将一些油路中的胶质冲刷至燃烧室,导致无法完全燃烧形成积碳。所以如此看来,在使用乙醇汽油的地区则不建议使用聚异丁烯胺(PIBA)的产品,因为在加入聚乙丁烯胺后,会加剧燃烧室积碳,最终可能会导致燃烧室积碳爆表!
- 汽油添加剂正确的添加方法?
很多不负责任的4S店会在保养时直接将添加剂加到车内,如果不巧您的油量处于低位,使用与添加剂混合的汽油就可能会出现挫车、动力衰减的情况。同时因为很多车型的油管是弯曲设计,在汽油的冲刷下才有利于添加剂和汽油的充分混合,所以使用正确的方法是应在加油前时添加。
- 汽油添加剂的使用频率?
其实现阶段的车辆对于积碳有很高的宽容度,发动机电脑也就更加智能,即使积碳很多,也不一定会造成驾驶感受上的变化,所以我建议大家在1-2个保养周期添加一次即可。
- 摸摸排气管竟然发黑?你被忽悠过么?
不知各位在加油时有没有遇到过这样的场景,加油工摸摸你车的排气管发现很黑,就表示发动机内积碳很多并建议你使用汽油添加剂。殊不知这只是一个营销策略,所有车辆的排气管用手摸都应该是黑的,它并不能客观、全面的反映出发动机内的积碳状况。
- 使用添加剂会有不良影响么?
作为美国第二大石油公司,雪佛龙公司的业务范围渗透石油工业的各个方面,其中就包括了石油勘探、开发、炼油、汽油添加剂和机油产品。此行之前,我曾有一个疑虑,就是汽油添加剂到底会不会在清除积碳时损坏车辆呢?
在雪佛龙工厂添加剂原液的实验室中,其中一个项目就是针对于添加剂的耐久测试。它们的实验人员表示,**的添加剂除了要清洁能力好之外,最重要的就是保证发动机的安全运转。现阶段的气缸压缩比都很高,气缸在工作时,都会有一定比例燃烧后的废气窜入曲轴箱,污染机油。长此以往,消耗机油的含碱度,最终影响机油的润滑能力和抗磨损能力,所以它们会针对这一问题进行多次、长时间的测试以保证汽油添加剂不会污染机油。
总结:
上面洋洋洒洒的说了这么多,如果您认真读过了,那么您一定就了解了汽油添加剂确实是则“良药”。一方面可以为节能减排做出贡献,同时还可以清洁积碳使车辆恢复原有的性能,省力省心。但还是要建议大家在购买汽油添加剂时,有针对性的按自己需求来选择,效果会更佳。
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