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生物乙烯成为石油替代战略的突破口 |
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| http://cn.newmaker.com
3/31/2007 10:28:00 AM
佳工机电网
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乙烯作为基本的有机化工原料和石油化工业的龙头产品，被誉为“石油化工之母”，随着化工、能源、材料等乙烯衍生物产业的快速发展，乙烯的产需矛盾日益突出。这就给生物乙烯，以大宗生物质为起始原料制造乙烯，提供了难得的契机。在2007年中国生物质能源发展战略研讨会期间，南京工业大学国家生化工程技术研究中心胡炎炎博士接受采访时表示，发展生物乙烯已经成为必然，作为石油替代战略的重要方向和突破口，生物乙烯将给传统的乙烯及其衍生物工业带来持续发展的动力。
据介绍，生物乙烯是以大宗生物质为原料，通过微生物发酵得到乙醇，再在催化剂作用下脱水生成乙烯。上世纪60年代，巴西、印度、中国、巴基斯坦和秘鲁等国家相继建立了乙醇脱水制乙烯的工业装置。虽然后来由石油烃类热裂解生产乙烯的工艺几乎成为乙烯的全部来源，但对乙醇脱水制乙烯的研究一直没有放弃。2004年，我国迄今规模最大的1.7万吨/年生物乙烯装置在安徽丰原集团成功投产，中石化下属的四川维尼纶厂也有了年产9000吨生物乙烯的工业化装置。
同石油路线乙烯相比，生物乙烯的纯度高、分离精制费用低、投资小、建设周期短、收益快，而且不受资源分布的限制。因此，在石油资源急剧匮乏的时代，生物乙烯必将作为一条可持续发展的绿色化工路线与石油乙烯路线相抗衡。胡炎炎告诉记者，目前发展生物乙烯在技术上是可行的，在经济上亦具有竞争力，但是尚需解决一些规模化生产的关键技术问题，主要是低成本乙醇生产技术、乙醇脱水生成乙烯的催化技术、过程耦合一体化工艺技术等，以此进一步降低生产成本。
低成本乙醇生产技术
目前80%左右的乙醇以淀粉质粮食为原料，约20%的乙醇以木质纤维素为原料。粮食类淀粉质原料的价格较高，因而抬高了乙醇的生产成本。因此，选择低成本的原料路线是降低乙醇生产成本和提高市场竞争力的关键。利用秸秆类木质纤维素原料生产乙醇是国际公认的技术难题，但也是最有前途的技术之一。我国急需建立高水准的、以木质纤维素为原料的乙醇生产中试基地，并重点开展原料预处理、生物降解、可发酵糖的利用、秸秆类木质纤维素综合利用等方面的研究.
乙醇脱水制乙烯催化技术
据介绍，氧化铝型催化剂是目前工业应用相对成熟的催化剂，但是对反应条件要求苛刻，反应温度高，乙醇原料浓度要求高，导致整体能耗高。因此，开发能够在较低温度下，将较低浓度的乙醇高选择性和高转化率地转化为乙烯的长寿命催化剂，已成为生物质由乙醇中间体制乙烯的关键。杂多酸催化剂虽然活性高，但是寿命和热稳定性问题没能得到解决，限制了其在工业上的应用。沸石分子筛催化剂的水热稳定性和寿命还需要进一步提高，对发酵乙醇杂质的耐受性也值得深入研究。
过程耦合一体化工艺
目前我国现有的乙醇脱水制乙烯装置是建立在燃料乙醇后继生产线上的，工艺路线比较陈旧，耗能过高。想要提高生物乙烯的市场竞争力，就必须充分考虑生物乙烯的自身特点，将生物质发酵生产乙醇和乙醇脱水制乙烯两个过程有机融合。应该对生物质路线制乙烯的生产过程进行系统考虑，在能耗、催化效率及催化剂使用寿命等因素之间寻找一个最佳的平衡点。通过对整个工艺进行一体化设计，将各工序中的热能进行综合利用以减少能耗。
据悉，我国对生物乙烯的生物炼制技术非常重视，科技部在国家“863”计划中已启动“生物基化学品的生物炼制技术”项目。国内的众多高等院校、科研院所和重点企业已开展联合攻关，解决生物乙烯产业化中存在的关键性技术问题。
胡炎炎所在的课题组经过长期的研究，在燃料乙醇的中试及产业化项目上已具备较好的基础，并在生物乙醇脱水制乙烯专用催化剂方面取得成果，同时还在乙醇发酵、乙烯工业、化工工艺设计、过程优化等领域积累了丰富的实践经验。胡炎炎表示，他们的目标是建成具有我国特色的，以低成本可再生资源为原料的节能型、清洁型2万吨/年生物乙烯工业化生产示范装置。
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