甲醇制烯烃,煤制高碳醇的区别(煤制甲醇制烯烃工艺流程)

我国资源丰富的煤炭如何转化为高碳醇、乙醇和烯烃呢？近日，“走进中科院·记者行——‘科技双碳’服务经济主战场榆林版块活动”举行。新京报记者就科技支撑国家“双碳”战略采取的重要举措及取得的阶段性成果对中科院进行了采访。

2018年，中国科学院批准依托大连化学物理研究所组织实施“清洁能源关键技术与示范”战略性先导科技项目。该专项汇集了能源领域20余家科研院所和大学的优势研究力量。通过技术攻关，突破55项关键技术，29套工业示范装置开工建设，带动投资超过1500亿元。

实现煤制烯烃工业技术持续创新

在2021年两院院士大会上，习近平主席发表重要讲话，指出这几年我国科技创新取得新的历史性成就。“甲醇制烯烃技术的不断创新，带动了我国煤制烯烃行业的快速发展。”

乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基本有机化工原料，是现代化学工业的基石。日常生活中的塑料杯、保鲜膜等都是由烯烃生产的。随着我国经济社会的发展和人民生活水平的提高，对烯烃的需求量也会增加。

传统的烯烃生产技术严重依赖石油资源。一般来说，一座百万吨级烯烃装置需要一座千万吨级炼油厂来提供石脑油原料。我国石油资源不足，对外依存度超过70%。然而，我国的煤炭资源比较丰富。有序发展煤化工，利用我国相对优势的煤炭资源部分替代石油资源。这符合我国贫油、低气、富煤的资源需求。禀赋特征。

以煤为原料通过甲醇生产烯烃，首先通过煤气化生产合成气（以一氧化碳和氢气为主要成分）。合成气在催化剂作用下合成甲醇，然后用甲醇生产烯烃。实现这一发展方向的关键核心技术是甲醇制烯烃技术，这在世界范围内也是一个非常具有挑战性的课题。

中国科学院大连化学物理研究所刘忠民院士团队长期从事甲醇制烯烃技术研究。经过数十年的努力，2006年共同完成万吨级工业试验，成功开发出甲醇生产低碳烯烃DMTO成套工业化技术。2010年8月，全球首座180万吨煤制甲醇制60万吨烯烃装置在内蒙古包头成功投产，实现了煤制烯烃工业应用“零”的突破。DMTO技术荣获2014年度国家技术发明奖一等奖。

第三代甲醇制烯烃技术通过科技成果鉴定

在此基础上，刘忠民团队先后研发出第二代（DMTO-II）和第三代（DMTO-III）技术，技术指标持续大幅提升。

“第一代技术时期，约3吨甲醇可生产1吨烯烃。采用第二代技术，吨烯烃甲醇消耗从3吨左右下降到2.60-2.70吨。”刘忠民表示，实现1吨烯烃的目标，能源消耗和碳排放大幅下降，让我国在该领域继续保持国际领先地位。

据他介绍，第一代、第二代技术的工业装置甲醇加工能力为180万吨/年。第三代技术采用新一代催化剂。通过反应器和工艺的创新，单个工业装置的甲醇加工能力可大幅提升，达到300万吨/年以上。同时，该工业装置可加工数吨烯烃（乙烯丙烯）。甲醇消耗量可降低至2.60-2.70吨。

2020年11月9日，DMTO-III技术在北京通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。鉴定专家一致认为该成果处于国际领先水平，建议加快新一代催化剂的推广应用，尽快建设DMTO-III工业示范装置。

截至目前，DMTO系列技术已签订技术实施许可合同31台（其中出口1台）。烯烃产能已达2025万吨/年，约占全国现有产能的1/3，预计带动投资超过4000亿元。元。已投产的16套工业装置，烯烃（乙烯丙烯）产能超过900万吨/年，每年新增产值超过900亿元。该项目的实施开辟了一条非石油资源生产低碳烯烃的新路线，对促进煤炭清洁高效利用、缓解石油供应紧张局面、实现“双碳”具有重要意义。”战略目标。

煤制油设备可生产高碳酒精，大大提高经济效益

DMTO技术只是中科院科技支撑国家“双碳”战略取得的阶段性成果的一个缩影。

据中国科学院大连化学物理研究所研究员丁云杰介绍，1999年，他从美国博士后归来后，就致力于煤制油催化剂及其应用的研究。流程。

世界上煤基合成油主要采用铁基和钴基两种催化剂工艺生产。铁基催化剂反应产生的二氧化碳具有高选择性。然而，传统的费托合成钴基催化剂价格昂贵且液体产物选择性差，限制了其工业应用。

在丁云杰的带领下，研究团队开发出碳载钴基催化剂。具有高活性、低甲烷选择性、极低二氧化碳选择性和良好的稳定性。它可以降低运行能耗并消除对脱碳装置的需求。运行过程中产生的废催化剂可以通过简单的焚烧来燃烧。碳载体，回收金属钴，实现低固体废物甚至无固体废物的绿色环保目标。

2015年，该项目煤制油示范装置完成工艺流程，生产出合格的石脑油、柴油等油品。2020年实现100%负荷运行，满足催化剂性能指标，达产增效。

除了生产石油以确保能源安全外，该技术还可以生产高附加值的化学品。在煤制油合作单位——陕西延长石油榆林煤化工有限公司生产现场，10万吨煤制油装置正在生产运行。“主反应器内的原料是煤气化产生的合成气（主要成分是一氧化碳和氢气），碳载钴基催化剂为固体。”大连化学物理研究所研究员朱和军表示，该反应可以产生液态烃或高碳醇等化学品。

榆林煤化工有限公司10万吨/年煤制油工业示范装置浆态床反应器新京报记者张璐摄

在同一反应器相同条件下，添加另一种碳载钴基催化剂，可以生产附加值更高的高碳醇。“油品每吨可以卖到8000元，高碳醇可以卖到元，大大提高了经济。”朱河君表示，高碳醇可以制成精细化学品，比如不伤手的清洁剂，进一步加工可以生产-烯烃，用来制造润滑油。他表示，未来将实现商业化运营，单装置产能将达到50万吨/年。

催化与人工智能技术相结合，“机器人”评估催化剂

在榆林中科清洁能源创新研究院AI催化智能实验室，机械臂正在摆动，拧开瓶盖，将化学品倒入试管中，模拟实验制备催化剂。催化剂改变化学反应速率的作用称为催化作用，催化作用几乎涵盖了化学反应的整个领域。

7月19日，在榆林中科清洁能源创新研究院AI催化智能实验室，机械臂正在模拟催化剂的制备和评价。新京报记者张璐摄

“从数据学习、催化剂合成和制备，到反应器装载、性能测试等，我们正在实现整个过程的人工智能和自动化。”该研究所执行所长任晓光表示，今年我们计划生产该设备的1.0版本。实现平均每月处理样品量500-1000个。

他表示，利用人工智能开发催化剂有几大优势。机器人可以24小时工作，减少实验误差。这包括积累大量的实验数据，结合人工智能技术支持下的文献自主检索和学习，为下一步的实验做出修正和建议。这项工作还将开发一个跨学科的人才库。

为何在榆林设立中科清洁能源创新研究院？任晓光表示，榆林资源禀赋得天独厚，煤炭、石油、天然气、风、光等能源资源丰富。是我国罕见的多能源丰富地区，为多能源融合技术和产业示范提供了资源条件。“双碳”目标下，以陕北榆林为代表的化石能源资源丰富地区，绿色低碳转型需求迫切。2019年12月，陕西省政府与中国科学院签署战略合作协议，共同创建榆林国家能源革命创新示范区。

他表示，榆林中科清洁能源创新研究院正在建设五个创新研发平台，其中数字催化新技术研发平台将探索自动化、大数据、云计算、数字孪生等新技术与催化的深度交叉融合。技术研发。“目前，部分设备已安装、调试、演示。”

55项关键技术取得突破，29套工业示范装置开工建设。

据中国科学院重大科技任务局业务处处长曹大全介绍，面对“双碳”战略目标，《中国科技支撑碳中和战略行动计划》科学院”已启动。中科院明确了近、中、长期阶段发展目标：到2025年，突破一批支撑碳达峰的关键技术，推动经济社会低碳绿色转型，探索支持碳中和目标的颠覆性和变革性技术。

到2030年，支持碳达峰的关键技术达到国际先进水平，有力支撑碳达峰目标的实现；在支持碳中和的科学原理和关键技术上取得重大突破，为碳中和目标提供科技储备和解决方案。

到2060年，一批原创性、颠覆性技术将得到开发和应用，有力支撑碳中和目标的实现。为构建绿色低碳循环经济体系和清洁低碳、安全高效的能源体系，实现碳中和战略目标，提供科学基础、关键技术和系统解决方案、碳减排和碳汇增加达到国际领先水平。

2018年，中国科学院批准依托大连化学物理研究所组织实施“清洁能源关键技术与示范”战略性先导科技项目。

“专项项目汇聚了20余家能源科研院所和高校的优势研究力量，通过技术攻关，突破了55项关键技术，29套工业示范装置开工建设，带动投资150余项。亿元。”他给出了具有代表性的结果的例子。煤基乙醇（DMTE）技术已累计获得技术许可合同10项，产能295万吨/年。

“双碳”战略下的中科院能源科技创新路线图中国科学院供图

新京报记者张璐

编辑范怡静校对李丽君