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煤化工
近几年，国内醋酸产能过剩、成本持续倒挂。甲醇燃料则因相关标准缺失、毒性以及对油路系统非金属件的腐蚀等问题推广受阻。这让不少科研院所和投资者开始关注煤制乙醇。因为根据现有技术条件，发展煤制乙醇既能消耗大量醋酸，缓解醋酸产能过剩的矛盾，还能通过推广乙醇汽油替代部分石油，减少国内石油对外依存度和汽车尾气排放。甚至有专家曾预测：煤制乙醇有望成为继煤制烯烃、煤制天然气、煤制油、煤制乙二醇和煤制芳烃之后，又一个投资热点和最具前景的煤化工发展方向。那么，煤制乙醇果真能够成为第六条现代煤化工路径吗？
技术突破 项目骤增
4月28日，采用中科院大连化物所技术建设的江苏索普（集团）有限公司3万吨/年醋酸加氢制乙醇工业示范装置一次投料成功,并实现平稳运行。据大化所研究员丁云杰介绍，索普公司示范装置运行结果显示：在基本相同的物耗和能耗条件下，大化所开发的醋酸加氢制乙醇技术能够生产纯度99.6%以上的无水乙醇。这一指标比美国塞拉尼斯公司醋酸加氢技术提高近5个百分点，表明大化所技术已经处于国际领先水平。
这是大化所时隔1个月时间向外公布的又一项先进的煤制乙醇技术。今年3月上旬，大化所副所长、中国工程院院士刘中民对外透露，采用大化所开发的煤经合成气制甲醇、甲醇制二甲醚、二甲醚羰基化反应制乙酸甲酯、乙酸甲酯加氢生产无水乙醇技术的陕西延长石油集团10万吨/年煤制乙醇工业化装置，将于10月建成投产，采用该技术的20万吨/年和30万吨/年工艺包正在编制中。
丁云杰透露，由于看好煤制乙醇发展前景，大化所同时开展了合成气经碳二含氧化合物加氢制乙醇、合成气经醋酸加氢制乙醇、烯烃/醋酸经醋酸酯加氢制乙醇以及甲醇/合成气羰基化加氢生产乙醇4条煤制乙醇技术工艺研究，并全部取得重大技术突破。其中，合成气经碳二含氧化合物加氢制乙醇技术即将于年内完成千吨级工业中试；合成气经醋酸加氢制乙醇、烯烃/醋酸经醋酸酯加氢制乙醇两项技术已经实现了工业化应用；甲醇/合成气羰基化加氢生产乙醇技术正在建设工业化示范装置。
而据笔者了解，国内其他企业或科研院所的煤制乙醇技术研究同样取得了突破性进展。
2011年，上海戊正工程技术有限公司开发出醋酸酯催化加氢制乙醇技术，并建成60吨/年中试装置，其醋酸酯的转化率大于96%，乙醇的选择性在98%以上；2012年7月17日，西南化工研究设计院自主开发的醋酸酯化加氢制乙醇技术通过了四川省科技厅组织的专家鉴定，结论是所开发的专用催化剂活性高、稳定性好、选择性高，转化率高达97%，对乙醇的选择性达到了98%以上；2012年8月上旬，采用江苏丹化集团有限责任公司自主开发的醋酸酯加氢制乙醇技术建设的600吨/年中试装置，稳定运行1000小时，醋酸酯的转化率稳定在98%左右，乙醇选择性达到99%，目前该公司已经完成了10万吨/年和20万吨/年工艺包编制；2013年中期，上海浦景化工技术股份有限公司开发并建设的600吨/年合成气经醋酸加氢生产乙醇中试装置通过考核验收，2015年底完成了10万吨/年和20万吨/年工艺包编制；2015年1月，由中石化上海工程有限公司联合北京化工研究院、四川维尼纶厂共同承担的醋酸加氢制乙醇单管试验研究及工艺包研究科技开发项目通过中石化科技部组织的专家审查，目前已经完成10万吨/年醋酸加氢制乙醇工艺包的开发和编制。
伴随着关键技术的突破和工艺路径的丰富，国内煤制乙醇项目建设悄然升温，规划项目不断增加。
2010年9月，河南煤业化工集团与中科院生物局、新西兰朗泽公司签署协议，计划利用煤炭气化生物发酵法生产乙醇燃料及其他化工产品；2011年1月，全球化工巨头塞拉尼斯公司对外宣布，拟分别投资3亿美元，在中国南京化工园区和珠海高栏港经济区各建一套40万吨/年合成气经醋酸加氢制工业乙醇厂；2011年6月，塞拉尼斯公司又宣布，打算斥资1.8亿美元，改进位于南京化工园区现有的煤化工一体化装置，增加约20万吨/年工业乙醇产能；2011年3月，宝钢集团、新西兰朗泽公司和中科院合作的300吨/年尾气制乙醇示范工程在上海开工建设；2012年4月16日，采用西南化工研究院醋酸酯化加氢生产乙醇技术建设的20万吨/年煤制乙醇工业化示范装置在河南顺达科技有限公司正式开建；2014年3月13日，辽宁葫芦岛市与富德控股集团、生命人寿保险股份有限公司和吉林康乃尔集团拟斥资640亿元，一期建设360万吨/年煤制燃料乙醇和甲醇储备转运基地等项目，二期建设120万吨/年煤制对二甲苯或烯烃及相关下游产品生产项目；2015年1月，采用大化所合成气经甲醇—二甲醚—乙酸甲酯—加氢生产无水乙醇技术建设的延长石油集团10万吨/年煤制乙醇工业化示范装置开工建设；2015年5月，中宏环保新能源有限公司与内蒙古乌海市政府签订投资合作协议，双方拟投资103亿元，建设100万吨/年煤制工业乙醇、30万吨/年环氧丙烷项目；2015年8月，概算投资16亿元的唐山中溶科技有限公司30万吨/年煤制乙醇项目开工建设，该项目建设10万吨/年乙醇生产线，二期建设规模为20万吨/年焦炉气制乙醇；2015年4季度，北京首钢朗泽新能源科技有限公司4.5万吨/年工业煤气制燃料乙醇项目正式启动。
笔者粗略统计，截至2015年底，国内规划建设的煤基乙醇项目达15个，乙醇总规模达670万吨/年。根据项目进度，预计2017年底前，国内煤基乙醇产能将达100万吨/年。
前景如何 各方激辩
乐观派
刘中民、丁云杰、中科合成油技术有限公司技术顾问唐宏青、上海浦景化工有限公司市场部经理姜铁斌等业内人士对煤制乙醇的前景持乐观态度。
前景不逊于MTO
刘中民告诉笔者，乙醇是世界公认的优良汽油添加剂，还可部分代替或经催化脱水生产乙烯，容易被社会接受。全世界每年乙醇产量约1亿吨，而我国只有200万吨，且基本采用粮食或甘蔗等生物发酵方法制取，存在与民争粮、与农争地且成本居高不下等弊端。煤制乙醇则不然。中国煤炭资源相对丰富，又掌握了多项煤制乙醇技术，生产成本显著低于粮食路线，具有较强的竞争力和广阔发展前景。
“煤制乙醇的前景，客观地讲并不逊于甲醇制低碳烯烃。”在刘中民看来，相比甲醇，乙醇后序深加工路线更加丰富、衍生品的附加值更高。乙醇不仅能够生产乙烯、乙苯，还可生产醚、酮、酯及其他醇类等众多大宗化学品和精细化工产品。另外，乙醇是重要的有机溶剂，可广泛用于医药、涂料、卫生用品、化妆品、油脂等各个领域。作为基本化工原料，乙醇可用来生产乙醛、乙醚、氯乙醇、氯乙烷、醋酸、丁二烯、丙烯酸酯、乙硫醚、乙胺等；并衍生出染料、香料、合成橡胶、洗涤剂、农药等产品的许多中间体，制品多达300种以上。
成本优势明显
“由于合成气一步法生产乙醇技术尚未完全突破，在现有的煤制乙醇技术路径中，煤经合成气、甲醇生产乙醇的技术路径前景最好。”丁云杰认为，首先，与国内外普遍采用的发酵法乙醇工艺相比，煤制乙醇成本优势明显。国内粮食乙醇法最好的消耗水平是3.2吨玉米生产1吨乙醇，且每生产1吨乙醇还会排放12～15吨废水，经济性差，环保问题突出。其次，在当前煤价下，煤经合成气制醋酸、酯酸加氢制乙醇技术的生产成本约4200元/吨，烯烃/醋酸经加成酯化生产醋酸酯再加氢生成乙醇的成本约4000元/吨，而以甲醇/合成气为原料经羰基化(尤其是多相羰基化)及其加氢生产乙醇技术估算成本3500～4000元/吨。无疑，后者成本最低、竞争力最强。还有，甲醇/合成气工艺可充分利用现有煤制甲醇装置，投资省、见效快。即便外购甲醇，也会因为国内甲醇产能严重过剩、价格低廉而从中受益。若借此制得低成本乙醇，再经脱水生产乙烯，其综合效益将好于投资较大的甲醇制烯烃。
姜铁斌更看好合成气经醋酸加氢制乙醇的前景。他说，合成气直接制乙醇距离工业化还很遥远，而合成气制甲醇，甲醇与一氧化碳羰基合成醋酸后再酯化，然后加氢制乙醇工艺存在流程长、设备多、投资大等不足，唯独合成气经醋酸加氢制乙醇不仅流程短、投资低、催化剂选择性高，且已经得到塞拉尼斯公司在南京的27.5万吨/年工业化装置运行1年多的验证，技术成熟可靠，成本优势明显，投资风险可控。以20万吨/年乙醇项目为例。外购醋酸加氢制乙醇项目投资仅需1.8亿元，同样规模的醋酸酯化后加氢项目则需投资3.2亿～3.5亿元。若与生物法相比，醋酸加氢法的成本优势更加明显。当煤价400元/吨时，模型推导的醋酸加氢法乙醇完全成本仅3900～4000元/吨，比最先进的生物乙醇工艺低1000多元。
销售不成问题
“乙醇的销售更不成问题。”姜铁斌表示，中国乙醇年产量仅200多万吨，而车用乙醇燃料年需求量达260万吨，白酒行业年需乙醇200万吨，加上工业领域每年200万吨及其他领域的需求，国内乙醇年需求总量超过700万吨，供需缺口达500万吨。这为低成本煤制乙醇的推广应用开创了巨大的市场空间。若合成气一步法制乙醇取得突破并实现工业化，煤制乙醇再脱水制乙烯的成本会更低。届时，只要乙烯价格维持在8000元/吨左右，煤制乙醇再生产乙烯就有显著竞争力。
谨慎派
在中国石油和化学工业联合会信息与市场部副主任祝昉、延长石油集团煤化工首席专家李大鹏等人士看来，煤制乙醇的前景远没那么乐观。
工业化时机不成熟
祝昉表示，煤制乙醇目前工业化时机尚不成熟。第一，历史上乙醇生产方法有石油路线和生物路线，而煤制乙醇属创新路径。虽然有几条路径已经完成了中试甚至建成小型工业化装置，但大型工业化技术的可行性与项目的经济性还有待进一步验证。况且，煤制乙醇工艺存在投资大、工艺流程长、消耗大、综合成本高等弊端。而被大家比较看好的合成气一步法制乙醇路径，又未取得实质性突破，工业化遥遥无期。在这种情况下，盲目投资煤制乙醇，将面临巨大的投资风险。第二，当前低油价下，煤制乙醇的成本优势已经大打折扣，经济性面临巨大考验。第三，煤制乙醇的市场潜力令人担忧。乙醇最具潜力的市场是车用燃料，但中国成品油市场仍被三大央企垄断，乙醇燃料推广将非常艰难。第四，目前乙醇燃料厂家基本靠国家补贴才能生存，不少想搞煤制乙醇的企业，在可研报告阶段也是将国家补贴计入其营收。但一方面，国家目前只是针对生物乙醇燃料给予补贴并实施封闭运行，煤制乙醇燃料将来是否仍能享受政府补贴存在变数，另一方面，煤制乙醇即便能够获得补贴，力度也会越来越小，项目的盈利能力存在较大变数。第五，与甲醇相比，乙醇的下游空间很小。甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、M100甲醇燃料等，一旦形成规模，将形成无比巨大的市场需求。乙醇则不然。如前所述，用于车用燃料阻力很大。若用来生产乙烯，从原子经济性看很不划算。更为关键的是，乙炔法制乙烯工艺的优势将日益显现，乙醇制乙烯将很难与其竞争。
面临电动车竞争
李大鹏认为，全球石油供应宽松、价格低位运行将成为常态，国内炼油企业已经成本倒挂。比如延长石油集团每生产1吨成品油就会亏损1000多元。为摆脱困境，包括延长石油集团在内的众多炼化公司正规划搞成品油制芳烃项目。在这种情况下，基于乙醇燃料良好的市场预期上马煤制乙醇项目的想法显然是不可取的。另外，全球一半石油钻井分布在美国。借助水平分段压裂等先进技术，美国约三分之一的油井成本仅30美元/桶，大部分发页岩油井的成本不超过50美元/桶。在这种情况下，只要国际油价超过50美元/桶，就会有更多油井复产。加之伊朗等国仍在增产，欧佩克其他成员国及俄罗斯等主要产油国又不愿减产，导致国际石油中长期供大于求。在这种情况下，并无明显经济优势的乙醇燃料将很难获得推广应用。更为重要的是，随着新能源汽车规模的扩大，尤其新型大容量电池的产生，电动车将成为未来机动车的主宰。届时，连石油巨头们都在为其成品油销售发愁，又如何会接受乙醇燃料呢？
能源利用效率低
中石化集团经济技术研究院副总工程师安福、北京三聚环保科技有限公司副总经理付兴国等专家也表示，在原油价格持续低位运行的的情况下，煤制乙醇不管是经济效益还是能源利用效率都是很差的。有些人之所以看好乙醇燃料，主要是想从国家补贴政策中获益。但事实上，自2015年1月1日起，国家已经取消了变性燃料乙醇定点生产企业的增值税先征后返政策，并恢复了以粮食为原料生产用于调配车用乙醇汽油的变性燃料乙醇5%的消费税，表明政策层面对粮食乙醇扶持力度正在减弱。至于部分业内人士寄予希望的乙醇生产乙烯路线，其经济性更差。因为生产乙烯的原料除了石脑油、甲醇和乙烷外，还有甲烷及乙炔，若用乙醇生产乙烯，面临的竞争会更加激烈，前途未卜。
上马项目 因地制宜
那么，相关科研单位是否应继续煤制乙醇技术研发？企业是否要上马煤制乙醇项目？相关专家建议：技术研发不可荒废，上项目应因地制宜。
石油和化学工业规划院院长助理李志坚指出，煤制乙醇是新的煤化工路线，是市场化创新的产物，对其原子经济性不宜过早评论，更不该对其经济性、能效等过早点评甚至否定。
陕西煤业化工集团公司副总工程师张小军分析认为，一方面，煤制乙醇刚刚起步，各项技术路径都有待进一步优化和完善。另一方面，虽然相比甲醇，乙醇毒性小，作为车用燃料民众容易接受，但能否获得大面积推广应用存在诸多不确定性。在这种情况下，企业应将目前比较可靠且成本相对较低的合成气经醋酸加氢制乙醇作为过渡性技术谨慎地采用，以此培养人才和市场。一旦合成气一步法生产乙醇技术取得突破，再迅速介入，实现企业近期与长远利益最大化。
延长石油集团碳氢中心石化所副所长黄传峰表示，对于煤制乙醇而言，最合理的路径是合成气一步法直接制乙醇。但由于该工艺需使用贵金属作催化剂，成本高，加之单程转化率低、乙醇收率低，从混合醇中分离乙醇的难度大、能耗高，短期内很难有实质性突破。目前比较靠谱的只有醋酸加氢和醋酸甲酯加氢生产乙醇两种工艺路径。前者属羰基反应，后者属羟基反应。但这两种技术路径是否合理？工业化装置的能耗水平、低油价下的经济性到底如何？尚需验证。因此，可以继续深入试验、技术攻关与优化，做好工业化技术储备，但不宜盲目投资上项目。
陕煤化集团常务副总经理尤西蒂认为，虽然单独投资建设煤制乙醇装置存在较大风险，但不宜就此否定煤制乙醇项目的前景。拥有煤基醋酸一体化装置的企业如果通过技术改造获得廉价的氢气，再与自产的醋酸反应生产乙醇，无疑具有良好的成本优势和较大的利润空间。如果企业获得了燃料乙醇生产资质，将所产乙醇顺利销售给中石化和中石油，那么，企业将获得较好回报。另外，那些拥有独立煤制甲醇装置的企业也可尝试采用甲醇/合成气羰基化加氢技术生产乙醇，由于充分利用了现有装置，投资省、见效快，相信也会取得较好收益。
中国工程院院士、清华大学教授金涌指出，要继续加大合成气一步法制乙醇技术的研究，争取早日突破并实现工业化应用。届时，煤制乙醇将真正具有投资价值。在此之前，建议周边醋酸供应充足的电石、焦化企业可以利用自身电石炉尾气或焦炉煤气制得的氢气，与外购醋酸结合，因地制宜、量力而行地建设相匹配的醋酸加氢制乙醇装置。
李大鹏建议，相关企业与其将资金投入前景渺茫的煤制乙醇项目，还不如投资电力领域，以分享新能源汽车普及及电力需求持续增长带来的商机。
