新一代煤制乙二醇工业示范项目团队不仅建起现代化中试基地,还一人分饰两角—— 既是科学家,又是推销员

新一代煤制乙二醇千吨级工业试验装置

  在中科院福建物质结构研究所(以下简称福建物构所)有这样一支科研团队,他们率先在国内将煤制乙二醇技术实现工业化,并于2008年4月将第一代煤制乙二醇技术转让给内蒙古通辽金煤化工有限公司,随后又着手开始新一代煤制乙二醇技术的研究和推广。

  日前,该团队负责人、福建物构所研究员姚元根在接受《中国科学报》采访时表示,他们开发的新一代煤制乙二醇技术改进了催化剂性能,在设备投资和经济效益上有很大优势。基于此,他们还在贵州山区完成了千吨级的工业化试验。

  实验室技术走向工程化

  福建物构所自20世纪80年代起就开始了相关基础研究。2005年起姚元根带领的煤制乙二醇技术团队与企业合作,攻克了以煤炭代替石油(乙烯)生产乙二醇的关键技术,成功开发了第一代煤制乙二醇成套技术。

  2008年后,为解决第一代技术在工业化应用过程中存在的一些问题,姚元根团队在国家多项重大研究计划的支持下,继续研发具有自主知识产权的新一代煤制乙二醇技术。

  姚元根介绍道,相比于第一代技术,新一代煤制乙二醇技术进一步对工艺流程进行优化,加强环保和安全控制,降低催化剂贵金属负载量。新一代技术带来的是,催化剂性能显著提升,经济效益大幅提高。

  然而,在新技术的研发和推广过程中也暴露出一些问题。姚元根告诉记者,最初的研发任务重,而人员配置不齐,尤其是缺乏工程技术人员。为此,对内团队把研究方向细化成几个小组,确定各小组的任务和目标,对外团队联合中石化洛阳工程有限公司,针对许多新工艺技术进行专门的开发和设计。

  在技术推广阶段,姚元根团队意识到,实验室里的研究更注重科技创新,而工业示范应用则注重技术的系统性、实用性、稳定性和经济性。以催化剂为例,实验室研究要尽可能把催化活性做到更高,把贵金属使用量降到最低;而在工业化应用时,需要在性能、成本和稳定性三者之间寻找一个最佳平衡点,同时必须满足工程放大的可行性和安全性。

  也就是说,新技术从实验室走到工程化阶段,一方面对技术提出新的考验,不仅需要技术先进,还需要在生产成本上具有明显优势;另一方面对科研人员提出新的要求,需要投入大量精力推广。

  姚元根笑称,自己既是科学家又是“推销员”。

  在石头地上开展技术产业化

  中试基地,为什么选择贵州?

  这是经过长期的考察和筛选后决定的。姚元根表示,贵州有丰富的煤炭资源和水资源以及廉价的电力,当地政府对新型煤化工产业有布局,希望打造一条“煤—乙二醇—聚酯—纺织—服装”的产业链,而煤制乙二醇正是整个产业链的龙头。

  经过一番技术攻关,2013年,新一代煤制乙二醇技术完成了实验室的小试和模试工作,并通过专家的技术论证,具备了中试的条件。2016年,福建物构所与贵州鑫醇能源有限公司共同出资成立贵州鑫醇科技发展有限公司,首先开展千吨级新一代煤制乙二醇技术的工业性试验装置的制备。

  姚元根还记得,贵州鑫醇科技发展有限公司刚成立时,装置所在地还是一片山地。一年后,在这片石头地上,一座现代化的中试基地拔地而起,新一代煤制乙二醇技术在这里实现产业化。不仅如此,在这里他们还集聚了一批具备工程能力的产业化人才。

  目前,姚元根团队已经完成了30万吨工艺包的设计工作,在国内多地进行技术推广。 “如果顺利的话,我们将在今年启动黔西南州兴仁县的60万吨工业示范项目的建设,同时将技术推广应用到黑龙江省。” 姚元根透露。

  在示范推广的过程中,姚元根发现了一些新问题:一方面,科研人员的市场观念和意识不足,对市场推广工作显得经验不足;另一方面,煤制乙二醇市场上存在无序竞争现象,知识产权保护面临挑战。

  他想,必须尽快组建专业的市场运行团队,才能保障更好的经济效益。

 直面挑战

  最近,国际原油价格大幅下跌,加上新冠肺炎疫情的影响,新一代煤制乙二醇技术的推广难度更大了。

  结合新形势,姚元根认为,当前煤制乙二醇技术产业化的瓶颈主要来自两个方面,其一便是受疫情和石油价格影响下的成本压力。

  “本季度乙二醇价格徘徊在3300元/吨左右,绝大多数煤基乙二醇生产企业都处于亏损状态。从技术经济核算的角度估算,我们的聚酯级乙二醇的总成本在3500元/吨左右,尽管有一定竞争优势,但经济效益还是‘死局’。”他说。

  其二是受下游市场对产品品质的要求和观念制约。“目前煤制乙二醇仍不能和石油法乙二醇在市场上平起平坐,产品质量的稳定性是下游厂家的主要关注点。”

  面对挑战,姚元根团队给出了应对方案。他认为,未来5~10年,煤制乙二醇的应用推广首先要从生产技术和工艺上深挖潜力,降低煤制乙二醇的单位生产成本,尤其是能耗物耗。“新一代煤制乙二醇技术的生产成本已经从第一代技术的5000元左右下降到4000元以下,未来我们的目标是降低到3000元左右,让技术更具竞争力。”

  在产品应用方面,姚元根告诉《中国科学报》,目前,煤制乙二醇在短丝和瓶级PET(涤纶树脂)上都已经可以100%使用,在长丝上还只能与油制的乙二醇掺混使用。

  “但是,煤制乙二醇的产品纯度比油制的要高,需要我们和下游聚酯厂家积极配合,找出不利于长丝的技术原因,双方共同解决问题。”

  此外,姚元根希望注重从技术和产品上的延伸,开拓更多的应用市场,比如乙二醇在防冻剂、粘合剂、溶剂、表面活性剂方面的应用,以及乙二醇经进一步深加工在精细化工领域的一些平台化合物原料上的发展等,以积极应对和化解产能过剩和市场竞争的压力。

  “加快产业链建设模式的探索也很重要。”姚元根对《中国科学报》表示,一方面将气化技术和煤焦油综合利用技术相结合,可以大幅降低产品原料成本和提高附加效益;另一方面在项目布局上可以考虑芳烃、对苯二甲酸、聚酯等产业集群的建设,在降低中间成本的同时也容易形成规模效应。

  (原载于《中国科学报》 2020-06-12 第3版 转移转化)

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