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追梦煤制乙二醇量产技术

来源:中国科学报 作者:高雅丽 2017-12-18 14:00:57
内容摘要: 近年来,中科院福建物构所煤制乙二醇及相关技术重点实验室专攻以煤代替石油乙烯生产乙二醇技术,在世界上首先实现了工业化。

  乙二醇是日常生活中聚酯纤维(涤纶)与矿泉水瓶的主要原料,我国消费量占全世界50%以上,但是国产自给量却一直不高,对外依存度接近70%。近年来,中科院福建物构所煤制乙二醇及相关技术重点实验室专攻以煤代替石油乙烯生产乙二醇技术,在世界上首先实现了工业化。

  中科院福建物构所煤制乙二醇及相关技术重点实验室主任姚元根对《中国科学报》记者说:“我们瞄准国家重大需求和世界煤化工技术发展前沿,研发煤制乙二醇及其相关共性技术,引领国际煤制乙二醇技术的发展方向;发展煤制乙二醇的技术延伸和产品延伸新技术,高效利用我国丰富的煤炭资源生产高附加值大宗化学品和精细化学品。”

  引领煤制乙二醇技术

  我国资源特点为缺油、少气、煤炭资源相对丰富,而乙二醇是战略性的大宗化工基本原材料,市场容量仅次于乙烯和丙稀。

  煤制乙二醇及相关技术重点实验室成立于2010年12月,在福建物构所应用化学研究中心和煤制乙二醇技术攻关组的基础上发展而成。在今年中科院材料和工程领域34个院重点实验室评估中,该实验室被评为A类。

  当前乙二醇生产严重依赖石油资源,过程能耗大、成本高,40多年来,“煤制乙二醇”技术一直是世界上的科研难题。自上世纪80年代起,福建物构所就开展了煤制乙二醇技术的实验室研发,并在2009年率先实现了煤制乙二醇技术工业化。

  姚元根说:“实验室成立7年,现在形成了三个研究方向,包括新一代煤制乙二醇技术、煤制乙二醇相关技术和催化基础研究。”

  据了解,第一代煤制乙二醇技术贵金属用量大,选择性和稳定性还需进一步提高,同时乙二醇优级品率低,能耗相对较大。在新一代煤制乙二醇技术方面,实验室开发了全新的三种核心催化剂,优化了工艺流程和产品提纯方案。

  目前我国的技术已经较为成熟,但姚元根也提到,产品的应用尤其在聚酯行业中还存在市场认可问题。他说:“有些企业不太愿意用煤炭做的乙二醇,行业固有的认知会让他们怀疑产品质量,但时间可以证明一切,我们有明显的成本优势,已经达到了国家优级品的技术标准。”

  “我们联合中石化洛阳(广州)工程公司做了很多工艺技术开发,在能耗方面有显著降低,经济性大幅度提升,每吨乙二醇的生产成本由5000元降低到4000元。当新一代技术完成后,市场前景会更好。”姚元根介绍道。

  同时,实验室在煤制甲酸甲酯技术研发方面也取得了突出成果。根据2015年的调查数据,甲酸甲酯在中国年需求量约130万吨,市场规模约100亿元,但是中国产能低,生产成本较高。

  姚元根说:“过去甲酸甲酯的工业生产技术一直被德国BASF(巴斯夫)公司所垄断,我们开发了合成气气相合成技术,具有完全自主知识产权。通过技术变革,甲酸甲酯的生产成本降低了30%,由4300元/吨变为3200元/吨。”

  通过实验室的集体努力,2013年,获得福建省自然科学奖一等奖,煤制乙二醇技术攻关团队获得中国科学院王宽诚科技成果转移转化团队突出贡献奖;2015年实验室被人社部和中科院评为中国科学院先进集体。

  创新科研技术转化之路

  当记者采访姚元根时,他正在贵州的中试基地开展工作。他说:“3年来,每年我几乎有10个月在贵州,感觉像是在这里‘插队’,但我们团队的每一位成员为同一个梦想——把新一代煤制乙二醇技术推向工业化辛苦而快乐地在大山里工作着。”

  实验室的煤制乙二醇技术基础深厚,但在中试阶段停滞了很久。直到2006年,实验室迎来了转机。当年,物构所与上海金煤化工新技术有限公司、江苏丹化集团有限责任公司达成三方协议,在丹化集团进行中试。

  姚元根说:“中试是技术走向产业化的必由途径,资金投入也相对较大。但是之前科研经费来自国家拨款,在中试阶段投入明显不足。”

  我们联合企业解决中试的资金问题,2005年, “企业对我们的技术非常感兴趣,两周之内就签约,当时一下做了两套中试装置”。

  2009年,首次投资20亿元、世界上首个年产20万吨的煤制乙二醇示范项目在内蒙古通辽市正式投产。

  回顾这次成功的科研技术转化,姚元根感慨道:“我们发挥了‘不等不靠不要’的精神,主动与企业进行合作对接,采取了科研、工艺技术和资本互相结合的模式,才取得了这样的成绩。”

  由于之前的成功经验,2016年12月,实验室与贵州鑫醇能源有限公司、兴仁县人民政府签订了二代煤制乙二醇中试项目合作合同和兴仁县年产60万吨煤制乙二醇项目合作合同。

  姚元根说:“把一项技术推向工业化需要很多人才,除了我们这个研发队伍,还需要管理、技术、工艺、设计等方面的人才。如果想把厂子运行起来,还要好多懂设备的人,这正是团队的合作力量。”

  与企业合作并不是一帆风顺的,姚元根也有“烦心”的时候。他说:“企业和科研单位的认知视角是不同的,企业最终的目的是盈利,甚至有些想技术垄断,矛盾和分歧是难免的。遇到这种情况,我们必须要保持紧密地沟通,求同存异,不然合作很难继续。”

  未来发展前景可期

  煤制乙二醇及相关技术重点实验室是一支年轻的队伍,在55名成员中,有39人在40岁以下。姚元根说:“我们以‘创业引人、事业留人’为宗旨,以‘和谐发展、和谐竞争、激励创新、跨越发展’为实验室精神,支持科研人员开展工作。”

  目前,实验室的仪器设备已基本具备新型催化剂的物相分析、结构分析、表面性能、催化剂性能评价等领域的测试分析,共有重要仪器和设备100多台(套)。

  姚元根表示,从福建物构所到实验室,都给青年科研人员提供了舞台和机会。他说:“贵州的中试现场有120人,其中20多个人来自物构所,这里与实验室的工作完全不一样,通过‘工地现场经历’,我们培养了一批能解决实际问题的技术和管理骨干。”

  2017年,实验室成功申请到国家重点研发计划项目“环保涂料用酯类单体与绿色溶剂高效制备技术”和“高附加值精细化工产品的多相纳米催化材料与工程化”项目,进一步开发煤制乙二醇技术相关的产业化新技术。

  姚元根说:“目前煤制乙二醇技术面临着激烈的技术竞争局面,国内外的几种技术也较为成熟,我们必须要不断地创新,保持我们的技术优势。”

  姚元根表示,目前正在正在筹划省级工程实验室,未来的目标是把实验室发展成国家级的工程实验室, “在两三年时间内,我们将全力推进新一代煤制乙二醇技术的60万吨工业示范,并在2020年实现投产”。

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