这次牛大了!“煤变酒”被中国搞定 世界级难题解决(怎样惠及我们?)

匆匆客
楼主 (文学城)

来源:经济日报(ID:jjrbwx)

把“煤”变为“酒”听上去是不是很科幻?最近,中国人把这个世界级难题解决了!

采用我国自主知识产权的全球首套煤基乙醇工业化项目投产成功。这个项目在世界范围内首开先河,它将为我国能源安全和粮食安全提供有力保障,还能减轻雾霾,缓解大气污染。

这是陕西延长石油集团10万吨/年合成气制乙醇工业示范项目,由中科院大连化学物理研究所和延长石油集团共同研发,于今年1月11日打通全流程,生产出合格的无水乙醇,装置已平稳运行了两个多月。

乙醇俗称酒精,煤基乙醇就是以煤为原料制备无水酒精,这个化“煤”为“酒”的奇迹如何酿成?又具有哪些重大意义?

有何意义?

让乙醇和粮食脱钩

“这个示范项目的成功投产,在世界范围内首开先河,占领了技术制高点,奠定了我国煤制乙醇技术及工业化的国际领先地位。”中科院院长白春礼院士说,这一新技术的应用,将有效弥补石油资源不足、缓解我国燃料乙醇对粮食的依赖,为我国能源安全和粮食安全提供有力保障。

乙醇与石油和粮食有啥关系?

“全世界66%的乙醇都被用作燃料乙醇,燃料乙醇可以兑入汽油做乙醇汽油。与其他汽油添加剂相比,乙醇是世界公认的绿色环保的优良汽油添加剂,可以将车辆污染物综合排放量降低三分之一以上。”中科院大连化物所刘中民院士介绍说,从原理上讲,汽油分子中不含氧,而乙醇含35%的氧,在汽油中添入乙醇,有助于充分燃烧,减少污染物排放。

汽车尾气排放是雾霾天气形成的重要因素之一,推广乙醇汽油显然也有利于减轻雾霾,缓解大气污染。

此外,乙醇可以替代或部分替代汽油作发动机燃料,减少原油消耗,从而减轻对石油的依赖,有利于国家能源安全。中国自1993年成为石油净进口国之后,石油对外依存度逐年提高,从1995年7.6%上升到2015年65.4%,对外依存度已超过国际公认的警戒线(50%),这严重影响到国家的能源安全。2016年,中国汽油表观消费量11983万吨,按国内E10乙醇汽油标准(用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成),需燃料乙醇1198万吨。燃料乙醇对国家的能源安全具有重大影响。

那要怎么制备乙醇呢?乙醇俗称酒精,而酒一般用粮食酿造。

美国和巴西于上世纪80年代开始大力发展燃料乙醇,为其国家能源独立作出了重要贡献。为了解决陈化粮问题,我国也探索发展了燃料乙醇及乙醇汽油。

鉴于我国以全球7%的耕地养活全球20%的人口,以粮食为原料制备燃料乙醇并不适合在我国大范围推广。为避免出现“与人争粮”的局面,进而威胁粮食安全,2006年国家收回粮食制备燃料乙醇项目审批权。目前,我国燃料乙醇缺口巨大,“十二五”期间,我国燃料乙醇目标为500万吨/年;至2020年,目标为1000万吨/年,而2015年国内燃料乙醇产量仅为250万吨。经过多年试点后,目前只有部分省份(11个)推广使用乙醇汽油。

“必须突破传统作物发酵制备乙醇的方法,让乙醇和粮食脱钩。”刘中民说,“我国煤炭资源丰富,用煤做乙醇,是出于能源安全和粮食安全的考虑”。

“牛”在哪里?

工业化解世界难题

用煤做乙醇,这思路顺理成章,做起来却非常艰难。

长期以来,利用化石资源生产乙醇一直是全世界努力的目标。而我国能源结构以煤炭为主,显然应开发具有自主知识产权的煤基燃料乙醇成套技术。但煤经合成气直接制乙醇是一项世界性的挑战,它需要贵金属催化剂,效率较低,还会造成设备腐蚀,过去一直停留在研究开发阶段。“传统制备路线中,催化剂要用到贵金属铑,它比白金还贵几倍,不利于推广,无法实现工业化。”刘中民说。

但是这个煤基乙醇不能工业化的难题,被中国人解决了。

大连化物所提出以煤基合成气为原料,经甲醇、二甲醚羰基化、加氢合成乙醇的工艺路线。该路线采用非贵金属催化剂,可以直接生产无水乙醇,是一条独特的环境友好型新技术路线。

但这条技术路线并不好走。“二甲醚转化反应非常复杂,有上万种反应产物,上百种反应路径。”刘中民说,为了找出最合适的有工业应用价值的技术路径,仅二甲醚羰基化催化剂的研究,就历经多年艰辛。

从2007年至2011年,该催化剂寿命一直停留在100小时,这样短的寿命完全无法实现工业化应用。在科研人员的努力下,2011年该催化剂寿命达到300小时,2012年达到1150小时,2013年达到6400小时……具有高活性和高稳定性的分子筛羰基化催化剂终于被研制出来,为实现工业化奠定了坚实基础。

有了工业化应用前景的技术,转化并不是难题。因为早在2010年,中科院大连化物所就与延长石油集团签订了全面战略合作协议,双方合作的重点就是技术开发和成果转化。

2012年,大连化物所和延长石油联合开展“合成气制乙醇整套工艺技术”项目研发工作,2013年完成项目中试。2015年9月,国家能源局委托中国石油和化学工业联合会对该项目中试成果进行成果鉴定,鉴定委员会认为:技术指标先进、应用性强,与国际同类技术相比,主要指标达到国际领先水平。

2014年大连化物所与延长石油启动了“10万吨/年合成气制乙醇工业示范”项目,2016年10月装置建成,2016年12月开始装置联动试车,2017年1月11日产出合格无水乙醇产品,纯度达到99.71%,主要指标均达到或优于设计值。

10万吨工业示范装置的投产和稳定运行证明了技术的先进性和可靠性。以此为基础,可以建设百万吨级大型工业化乙醇装置。延长石油集团董事长贺久长就透露,“目前,延长石油已经完成了50万吨工业化装置的可行性研究,并启动了工艺包的设计开发工作”。

有哪些好处?

绿色环保低成本

在近日举行的该项目新闻发布会上,中科院副院长张涛院士对这个技术不惜赞美之词:“这是煤清洁利用这个大题目下的一个成功应用,是领跑性的技术。如果再多一点这样的技术,我们就能早日迈入科技强国行列。”

这个技术也确实值得骄傲,与传统的乙醇合成技术相比,该成果好处多多:

首先是成本低且节能环保。该技术仅使用分子筛催化剂和铜基催化剂,无贵金属;工艺过程中无乙酸产生,避免了抗腐蚀特殊材料的使用,减少了设备投资;反应体系无水,可直接分离得到无水乙醇产品,节能环保;羰基化过程中只需富一氧化碳气体即可,加氢过程中只需富氢气体即可,由于反应过程中不需高纯度气体,这降低了气体分离能耗,节约了生产成本。“这些特点使我国大范围推广乙醇汽油成为可能,尤其是在我国中西部煤炭资源丰富而粮食资源有限的地区。”刘中民说。

其次,该技术的反应器、工艺条件与合成气制甲醇工艺基本一致,可用以改造现有甲醇厂为乙醇厂。刘中民介绍,“目前,国内甲醇工厂的开工率只有58%,该技术可将现有大量过剩的甲醇厂改造成乙醇工厂,调整产业结构,释放产能”。

此外,该技术的经济性也非常好。产品乙醇成本低于其他现有技术,有市场竞争力;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;乙醇便于运输和储存,简单脱水后即可得到高纯乙烯,是基础的化工原料,可促进下游精细化工行业发展。

另外,从原理上讲,天然气和煤一样,均可以通过合成气,进而合成乙醇,所以煤基乙醇技术也可以用作天然气原料生产乙醇,助推“一带一路”战略在沿线富有天然气资源的国家实施。

“3月8日,我们10万吨示范装置的首批乙醇产品已经外销出厂。”延长石油集团兴化公司副总经理、总工程师张岁利高兴地告诉记者,该项目的成功运行为今后大规模工业化装置的建设、生产和运行提供了关键技术数据和宝贵的经验,标志着我国将率先拥有设计和建设百万吨级大型煤基乙醇工厂的能力,奠定了我国煤制乙醇工业化的国际领先地位。

厉害了,中国!为我国的又一创举,点赞!

 

匆匆客
经过长期的努力,大连化物所取得突破,采用非金属催化剂,直接以煤为原料生产无水乙醇。

大连化物所提出以煤基合成气为原料,经甲醇、二甲醚羰基化、加氢合成乙醇的工艺路线。该路线采用非贵金属催化剂,可以直接生产无水乙醇,是一条独特的环境友好型新技术路线。

匆匆客
经过长期的努力,大连化物所取得突破,采用非贵金属催化剂,直接以煤为原料生产无水乙醇。

毛泽东为何不去留学
沈卫威

1919年3月12日,毛泽东和一群准备赴法国留学的学生一道离开北京,14日到达上海。送走留法学生后,他于4月6日回到湖南长沙。

。他在1920年给好友周世钊的信中说:我觉得求学实在没有“必要在什么地方”的理,“出洋”两字,在好些人只是一种“迷”。中国出洋的总不下几万乃至几十万,好的实在少。多数呢?仍旧是“糊涂”;仍旧是“莫名其妙”,这便是一个具体的证据。我曾以此问过胡适之和黎劭西两位,他们都以为我的意见为然,胡适之并且作过一篇《非留学篇》。

在长沙,毛泽东于1919年7月14日创办《湘江评论》。与此同时,胡适在北京的《每周评论》上发表《多研究些问题,少谈些主义》。于是,胡适和毛泽东都对对方的活动产生了反应。毛泽东是如期把《湘江评论》寄给了胡适。胡适在8月24日的《每周评论》第36号上撰写有《介绍新出版物》(署名“适”),高度评价了《湘江评论》,并表示支持湖南的学生斗争。他说:“《湘江评论》的长处是在议论的一方面。《湘江评论》第二、三、四期的《民众的大联合》一篇大文章,眼光很远大,议论也很痛快,确是现今的重要文字。还有‘湘江大事述评’一栏,记载湖南的新运动,使我们发生无限乐观。武人统治之下,能产生出我们这样的一个好兄弟,真是我们意外的欢喜。”而这篇文章正是毛泽东写的。“民众大联合”的思想是毛泽东思想的一个重要方面,这一思想的确立是在《湘江评论》时期。

9月1日,毛泽东响应胡适“多研究些问题”的号召,在湖南起草了《问题研究会章程》,寄给北京大学的邓中夏,刊发于10月23日的《北京大学日刊》。《问题研究会章程》中所列的大小144项问题(有互为兼容),是对胡适文章中所提出的问题的具体展示,思路和主旨与胡适基本一致。

1919年12月18日,毛泽东第二次到北京。这是他为反对湖南督军张敬尧所领导的学生运动的具体工作。他前往北京,代表“新民学会”上书胡适,是想争取胡适对湖南学生的支持。胡适晚年对助手胡颂平回忆说:“毛泽东在湖南师范毕业后到了北平,他和五个青年上书于我,——这封信,我是交给竹淼生的弟弟竹垚生保管的。在抗战期间,放在上海,竹垚生怕出事,把它烧掉了。”

毛泽东亲自登门拜访胡适之事,胡适的日记中有记录。1920年1月15日的胡适日记中有:“毛泽东来谈湖南事。”1920年4月11日毛泽东离开北京去上海。回湖南后,毛泽东寄给胡适一张名信片,内容如下:

适之先生:

在沪上一信达到了么?

我前天返湘。湘自张去,(新)气象一新,教育界颇有蓬勃之象。

将来湖南有多点须借重先生(之处),俟时机到,当详细奉商,暂不多赘。

  此颂

教安

   毛泽东寄

   寓长沙储英源楚怡小学校

胡适晚年追忆了当年他对青年毛泽东的吸引和影响。在1951年5月16-17日的日记上,胡适回忆说:“毛泽东依据了我在1920年的《一个自修大学》的讲演,拟成《湖南第一自修大学章程》,拿到我家来,要我审定改正。他说,他要回长沙去,用‘船山学社’作为‘自修大学’的地址,过了几天,他来我家取去章程改稿。不久他就回湖南了。”

胡适所说的在毛泽东给朋友的信中可得到印证。1920年2月和3月14日毛泽东在离开北京之前分别给陶毅、周世钊的信中说:

“湘事平了,回长沙,想和同志成一‘自由研究社’(或径名自修大学),预计一年或两年,必将古今中外学术的大纲,弄个清楚。好作出洋考察的工具(不然,不能考察)。”“我想我们在长沙要创造一种新的生活,可以邀合同志,租一所房子,办一所自修大学(这个名字是胡适先生造的),我们在这个大学里实行共产的生活。”“如果自修大学成了,自修有了成绩,可以看情形出一本杂志。”

1921年8月16日毛泽东在湖南《大公报》上发表了《湖南自修大学组织大纲》,同时他又起草了《湖南自修大学创立宣言》。9月,毛泽东利用船山学社的校舍开办的自修大学开学。原船山学社的社长贺民范为校长,毛泽东任教务长。1922年4月,自修大学的校刊《新时代》创刊。11月自修大学和刊物被湖南政府勒令停办。湖南自修大学的学生大部分后来成了共产党的干部。

  

摘自《胡适周围》

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弓尒
突破
的确厉害!
匆匆客
这是拥有完全知识产权的创新。催化剂是许多难以在通常条件下产生的化学反应得以成功的关键。
欲千北
牛!!! 高兴。
匆匆客
煤的清洁利用一直是世界各国感兴趣的课题,中国能率先突破,确实牛!向参与研究的各位科学家致敬!
走马读人
煤 酒 代码 Word secret

in my book

九叔
真牛!不过几十年前中国就说水变油弄成功了,希望这个不是假的。
方家胡同
为中国的天空有希望再现蓝天而鼓掌!
l
laha
这个确实不容易。
l
laha
使用煤炭还是成本低,就是太污染环境了,能解决净化的问题,是个大突破。
匆匆客
1.发帖以前我在经济日报上确认过,有报道。2.我也给大连化物所的同学发了信息,要求进一步确认。有消息会告知。
l
laha
所以在中国,无论是企业还是研究单位,一定要有一批是国有的。不能什么都私有化的,那样子很多项目搞不上去的。
匆匆客
中国的煤炭质量不高,其中含硫和磷过高,燃烧时产生大量污染。如果该技术能大量推广,对保护环境有利。
党戴飚
依据百十年来的科学理论,煤变酒技术上是可能的,问题是经济成本。水变油则绝无可能,但凡初中物理学通了就明白,绝无可能
头发与财富成反比
进一步缓解粮食的缺口
匆匆客
这一天的早日到来,尚需多方面进一步努力。
匆匆客
确实,在中国玉米做酒精是不现实的。
润涛阎
经济上太不合算了。美国玉米140美元一吨,中国煤100美元一吨,只差40%,而

玉米淀粉直接经过细菌发酵产生乙醇,唯一的成本是发酵罐和蒸馏。而从煤到乙醚到甲醇到乙醇走的是化学合成的路,成本比细菌发酵最保守估计也得高3倍以上。在国际上没有竞争优势。只有在美国玉米禁运的前提下才有意义。细菌天然降解的路与化学合成的路,代价差异太大。就好比靠势能下坡与靠动力上坡,所需能量不同。尤其是玉米不比煤炭贵多少的情况下。最科学的办法是通过转基因改造细菌,能用细菌直接把煤炭发酵成乙醇,那成本比玉米便宜40%。煤炭、石油、粮食都是光合作用合成的碳链,只是长短的差异。玉米发酵成乙醇用的是玉米的淀粉,碳链比煤炭短多了。需要改造细菌,直接把长链的煤炭发酵成乙醇。

匆匆客
大连化物所官方网站有报道,链接在此。

http://www.dicp.ac.cn/xwzx/kjdt/201703/t20170317_4760162.html

匆匆客
“玉米发酵成乙醇用的是玉米的淀粉,碳链比煤炭短多了”?第一次听到,不知依据在哪里?
老生常谈12
中国煤化工先驱是聂恒瑞教授。辽宁原来的6大炼油厂都是煤化油起家。

中国煤化工先驱是聂恒瑞教授。辽宁原来的6大炼油厂都是煤化油起家。

50年代初,大连大学一分为三:

大连工学院,大连医学院,大连石油研究所(后改为中科院大连化学物理研究所)。

大连化物所是专门研究催化剂的,也研究特种气体,神州太空船就用化物所的气体。

大连化物所先后共有19位两院院士:

 
两院院士
 
 
 
   中国科学院院士、中国工程院院士是中国科技领域的最高学术称号。自我所成立以来,共有15位优秀科学家当选为中国科学院院士,3位优秀科学家当选为中国工程院院士,另外我所还聘请1位中国工程院院士。他们为我国的科学事业的发展做出了巨大贡献。

张大煜(1906-1989)

郭燮贤(1925-1998)

卢佩章

张存浩

       

楼南泉(1922-2008)

何国钟

袁权

朱清时

       

林励吾(1929-2014)

沙国河

杨胜利

衣宝廉

       

桑凤亭

张玉奎

李灿

包信和

       

杨学明

张涛

刘中民

 
 
 
 
头发与财富成反比
中国每年进口一亿吨粮食,随着审过活水平的进一步提高,会进口更多,粮食安全非同小可。
白云蓝天
石油变棉花,煤炭代大米。
润涛阎
您不是学生物的?读点生物化学最基本的知识,了解“糖酵解”和“乙醇发酵”

关于碳链,一个碳氢化合物是甲烷(有羟基的叫甲醇),然后是已丙丁戊己庚辛。7个碳链的是汽油,8个的也是汽油。9个碳链是煤油了。随着碳链的增加,然后上升到柴油、沥青、煤炭。如此长的碳链来自于木质的纤维。纤维素本来也是由糖构成,降低到单糖就是6个碳的葡萄糖。从葡萄糖到乙醇就是乙醇发酵。汽油煤油柴油沥青之所以不是糖了,是因为在千万年的地下,逐步发生的化学变化。但最初都来自于光合作用的碳水化合物,就是木质部和秸秆的纤维素。纤维素就是多糖的碳链链条。短的叫淀粉,长的叫纤维素。人体能消化淀粉,不能消化纤维素,但纤维素可以降低肠癌。

老生常谈12
我上学前5岁时,叔叔告诉我石头可以织布,我觉得很惊奇,但也信了,因为知道糖精是煤做的。
s
speedingticket
这个报道煽情的废话太多。这个技术听起来好听,成本肯定太高。煤的主要成分是无机碳,要变成酒精步骤太复杂
匆匆客
你说对了,不是学生物的,但是对糖化学还是有些许了解。玉米淀粉的碳链含有几百个葡萄糖,碳数目在3000上下。煤炭的碳数目远低于这个

玉米淀粉的碳链含有几百个葡萄糖,碳数目在3000左右。煤炭含有的碳数目远低于这个数。

c
coach1960
我邀请“我爱丁二酸钠”网友来谈谈这个煤变酒牛大了的话题,不愿意跟帖的话,请单开贴科普一下?
c
coach1960
俺妈是学化学出身,小时常在饭桌上给哥几个科普,说石头织布我肯定不信
老生常谈12
润涛,有一种学说认为石油不是动物的尸体经过百万年高温高压形成的,而是地球形成时的原始物从地球内部升到地表层

润涛,有一种学说认为石油不是动物的尸体经过百万年高温高压形成的,而是地球形成时的原始物从地球内部升到地表层。

有一篇文章说是那些石油大鳄雇人发表的“石油是动物的尸体变的”,是不可再生的,接近枯竭,以提高石油价格。

苏联发现了是有形成的不同理论,所以发现了很多大油田。

润涛阎
不是告诉你了,淀粉和纤维素是由糖构成,细菌可以切开成单糖。而石油煤炭不再是糖了而是碳氢(没有羟基)链了
老生常谈12
美国用玉米作酒精是把粮食和石油挂钩。欧巴马的清洁能源计划使仅艾欧华州就新建了105家酒精厂。
老生常谈12
前几年有水变油的报道,即把水分解成氢气和氧气,燃烧氢气。
润涛阎
这类猜测也就吸引眼球而已,没有任何科学证据。事实上,我们可以看到

从木头到煤炭的中间产物。

有了煤炭,碳链一步步减少,用人工模拟便可成功。从地球开始就有了煤炭,证据在哪里呢?目前没有人在火山岩浆里发现有碳氢化合物。

老生常谈12
石头大概是指煤,煤化工后可以产生化纤
匆匆客
被分解以后的淀粉已经不是淀粉,是单糖,在这里是葡萄糖。是“玉米发酵成乙醇用的是玉米的淀粉,碳链比煤炭短多了“吗?
c
coach1960
煤和石头的区别搞清楚了,其它的才能谈论
润涛阎
淀粉变成单糖的过程由细菌解决,不需要外加能量,不需要人工合成。属于生物降解过程。煤变乙醇是人工合成过程,需要外加能量
党戴飚
然后用氢气做燃料/能源燃烧再变成水?大力士抓住自己头发往上拉能离地吗?也只有伍绍祖那种的没文化的猪高干不仅自己信,还命令研究推广

分解(电解)一公斤水需要消耗多少电(能量)?一公斤水,电解产生1/8公斤氢气,燃烧1/8公斤的氢气,理论上也能产生电解一公斤水所消耗的那么多能量。但实际会有热量散失不能利用。

现代经典物理学的基石之一是能量守恒定律。如果水变油真的成了现实,那么物理学理论都得推翻重写,其轰动将远甚于爱因斯坦的量子力学

党戴飚
使用石油或天然气应该比煤炭成本低
润涛阎
水变油的道理不是你们争论的这个啊。海水里有氚,含量低,但可以提炼出来作为核燃料。用电电解水再发电等于永动机

月球上氚含量很多。可以到月球去采集。需要先解决核反应设备,现在有原理,需要大能量的激光。我不在这个领域,在杂志上读过综述。根据计算,“水变油”是有价值的。不是把水分子变成燃料,而是收集海水里含有的核燃料。

白云蓝天
宇宙中所有的物质本来就属于同一种东西,只是由于原子中的质子数量不同而造成物质的无穷差异。
白云蓝天
煤确实属于石头的一种,归入沉积岩(其他两种为火成岩、变质岩)。
大江川
本王认为,原油主要由地质岩变,而不是主由动植物液化来的。
大江川
也因此,高明的化学家们会说石头可以用来制布,石化成油,炼油为烃们,再参加另物,可成塑胶。。。抽拉成丝再织布。。。
大江川
本王认为,自然界地质成分中存在石油与煤,是为人类准备的材料,而不是燃料,但是,人类至今没读懂天地自然,当柴烧了,是罪过。
匆匆客
石油的来源在学术上仍有争论。
大江川
是的,我支持岩石成油说。
L
L1
氚不是油,从水提取氚那怎么能叫水变油呢?氚的利用是核能利用。叫海水核能应用还差不多。
白云蓝天
+1 让外星人感到心疼不已。
匆匆客
得到同学回复:确有此事。这个消息不是假的。
匆匆客
他不是学化学,尤其是核化学,就理解一下吧!
大江川
煤炭主由古树木所成,有些证据。石油由动物尸体所化,基本上是伪论,地表动物群集群被活埋1处,需要巨量的恐龙之类,如今
大江川
今地表仅存的恐龙化石少而分散,而恐龙活动范围及其分散而广阔,难以被集群活埋1处,何以被贮存于地球1隅?
大江川
伪科学家占据话语权平台,可以任意胡说8道,人们不必拿鸡毛当令剑!
润涛阎
“水变油”是记者用引号说的,又不是专家的说法。我只是帮助更正。很多人一听“水变油”就望文生义