日前，CCIN 從華東理工大學（以下簡稱為華東理工）獲悉，繼在大型煤氣化技術、大型甲醇技術領域取得突破之后，該校自主開發的煤基合成氣制乙二醇技術又取得重要進展，在成功進行30噸/年模擬試驗的基礎上，正在積極組織實施1000噸/年規模中試。  

　　我國油氣資源缺乏，煤炭資源豐富，開發“煤代油”技術已成為國內化工界的熱潮。煤基合成氣制乙二醇已成為世界普遍關注的一項技術。以化工特色聞名的華東理工，在煤基合成氣制乙二醇技術研發過程中有哪些側重點？解決了哪些關鍵問題？對該技術領域的走勢有哪些預判……帶著這些問題，CCIN 近日走訪了華東理工，采訪了該課題組的幾位關鍵人物。
    　 
　　以國家需求為己任
    　　  
　　據業內專家介紹，在“煤代油”技術的眾多研究方向中，以煤氣化制合成氣作為進一步合成燃油和石化產品原料的技術被稱為碳一(C1)化學技術，是自上世紀70 年代石油危機以來，化學化工學術和工業界的熱門研究領域之一。尤其是近一二十年來，由于石油進口快速增加，C1化學在我國發展很快。
  
　　煤基合成氣制乙二醇技術是C1化學的一個重要課題，上世紀八九十年代在我國得到了廣泛的重視，并被列入“八五”重點攻關項目，先后有國內幾家著名研究單位開展了煤基合成氣經草酸二甲酯合成乙二醇的研究，初步顯示了良好的應用前景。
  
　　談到華東理工為什么會選擇煤基合成氣制乙二醇技術作為一個重要的研究課題，華東理工大學教授、化工學院博士生導師，國家碳一化學工程研究中心技術委員會委員房鼎業表示，“立足重大、立足前沿、立足國家需求、立足企業需要，一直是華東理工選擇科研方向的重要原則”。
  
　　他介紹，乙二醇是一種重要的有機化工原料。目前我國乙二醇的年生產能力為240萬噸，但年需求量在700萬噸以上，進口量達500萬噸。傳統的乙二醇生產方法是走石油化工路線，雖然技術成熟，應用面廣，但缺點也十分明顯，依賴石油資源、水耗大、成本高。隨著世界石油資源的日漸減少，開辟新的工藝路線成為當務之急。
  
　　他認為，非石油路線生產大宗化學品是一個趨勢，在醋酸、烯烴、乙二醇等領域，煤化工路線如果取代石油化工，將是一次重要的革命。考慮到我國的能源結構是煤多油少，發展以C1化合物為原料制取乙二醇的路線，對于我國能源的合理利用、減少對石油的依賴、解決乙烯供應量不足都具有極其深遠的意義。
  
　　華東理工科技處副處長、潔凈煤技術研究所副主任劉海峰接受采訪時表示：高校要爭當國家自主創新的排頭兵，不但要瞄準學術前沿，也要圍繞國家和社會重大需求開展科技創新和技術轉移，直接服務國民經濟主戰場。目前，華東理工已經在煤氣化技術領域和煤基合成氣制甲醇技術領域取得了突破，接下來重點要突破的就是煤基合成氣制乙二醇技術。他相信，在國內兄弟科研單位的共同努力下，最終將實現煤基能源與石油能源的耦合，這對我國的能源和化工產業將產生積極的影響。
    　　  
　　技術轉化是出發點
    　  
　　李偉教授是華東理工煤基合成氣制乙二醇技術研究室的主要負責人之一。說起10多年來科研道路的艱辛，她的話不多，“一路走來，我們總是遇到問題，解決問題。資金不足，我們就從其他課題中擠，人員不足，我們就自己培養。10多年來，先后有8位博士和20多位碩士研究生投入該項目的研究中”。
  
　　談到煤基合成氣制乙二醇技術，李偉卻似乎有說不完的感受。她這樣概括研發經歷：整個研究過程就是在不斷反饋，不斷深化，不斷完善。在華東理工，每一個科研課題的開設和實施都是為了一個目標——實現科研成果的工業化，服務國家的建設和企業的需求。
  
　　1998年，煤基合成氣制乙二醇技術被華東理工聯合化學反應工程研究所確立為重點研究方向之一，煤基合成氣制乙二醇技術研究室應運而生。研究室成立之初，校方和研究所就在實驗條件和人員配備方面給與了全力支持，課題組得以迅速投入到基礎理論研究階段，并確立了將化學工程與化學工藝相結合的研究方法，在單獨研究煤基合成氣制乙二醇關鍵技術的同時，也展開對全工藝流程的研究。
  
　　2003年，在總結梳理以往科研成果的基礎上，經過近5年的潛心研究，課題組終于在實驗室打通了流程，成功制備出乙二醇產品。然而，喜悅的心情并沒有逗留太久，因為大家清楚，一個更值得探索的難題還擺在面前，“我們的技術離工業化還有多遠”？
  
　　李偉告訴CCIN ，工程試驗是檢驗理論研究最好的途徑，符合用實踐檢驗理論的方法論。把理論研究的結果應用到工程試驗中，再將工程試驗反映出來的問題反饋回理論研究，不僅是對理論研究的深化，有助于進一步優化工藝流程，而且可以對工業放大中的問題進行更確切地認識和分析，為工業化提供了進一步改進的理論依據。
  
　　于是，打通實驗流程的第二年，研究室就開始策劃和實施工業化模擬試驗。劉海峰副主任回憶了工業化模擬試驗的經過。他說，為了縮短開發周期，節約研發成本，提高產業化成功率，2005年華東理工通過產學研合作模式與上海焦化達成合作開發協議。2006年，通過校方和企業的共同努力，在上海焦化進行了煤基合成氣制乙二醇30噸/年的工業化模擬試驗，并成功產出了乙二醇。實踐證明，工程數據為理論研究提供了很多啟發。
  
　　李偉介紹，模擬試驗的結果證明了該技術的可行性，流程基本合理，而且獲得了聚酯級的乙二醇產品。但同時也暴露出一些問題，包括加氫催化劑壽命、草酸二甲酯與碳酸二甲酯分離、反應器設計和溫控、工藝條件優化等方面。為了形成更成熟、更完善的工藝，在隨后的兩年時間內，課題組有針對性地進行了理論研究和工藝改進，使該技術具備了再次進行工業化試驗的條件。
    　　
    突破核心關鍵技術
    　  
　　據了解，經過幾代科研人員近20年的探索，我國已在煤基合成氣制乙二醇技術領域取得了一些重要成果。如何才能順利實現工業化？長期從事煤化工與Ｃ１化工工藝等領域研究工作的房鼎業教授，對此有自己獨到的見解。
  
　　他介紹，由煤基合成氣制乙二醇的工藝路線，其反應過程分為兩大步。第一步是煤基合成氣一氧化碳氧化偶聯得到草酸二甲酯，第二步是草酸二甲酯加氫生成乙二醇。這兩步反應從理論上講是一個原子經濟性較高的反應，即在該反應過程中，所用的原材料會盡可能多的轉化到最終產物中，符合環境友好的工藝要求。在煤基合成氣制乙二醇的工藝路線中，草酸二甲酯氣相合成反應與氣相加氫工藝互相組合生產乙二醇，收率高，流程簡單，生產成本低，已被公認為最有前途的替代乙烯合成乙二醇的工藝路線。
  
　　他分析，要實現該技術的工業化，就要注重基礎理論研究與應用研究相結合。
  
　　首先，要解決幾個關鍵問題，即，3個工藝、兩種催化劑、2個分離技術。具體說來，包括確定草酸二甲酯合成、草酸二甲酯加氫的反應器和適宜工藝條件，以及亞硝酸甲酯的反應器和技術；開發醋酸二甲酯合成催化劑及醋酸二甲酯加氫催化劑合成技術，解決催化劑的選擇性、環境友好性和長期壽命問題；完善草酸二甲酯和乙二醇的分離和精制技術。
  
　　其次，要解決工藝過程中的熱力學和動力學問題。在實驗的基礎上，采用權威的模擬軟件設計數學模型，進行模型放大，避免實驗條件下的機械累計，為工業放大過程中的反應器設計和產品分離、提純工藝設計提供理論依據。
  
　　此外，還要注重熱量、動量、質量等傳遞過程的研究。該工藝過程中的催化反應都是強烈的放熱反應，為了降低飛溫的危險性，就要研究傳程的導熱系數，保證熱量穩定、有效地傳遞給反應介質，這將對介質溫度、分離過程中流體分布、催化劑效應等因素產生重要影響。
  
　　李偉表示，正是帶著這樣的學術思想，研究室在開展課題攻關的過程中，重點做到了幾個方面的結合，這也正是華東理工煤基合成氣制乙二醇技術的特色所在：一是注意化學工程與化學工藝相結合。在單獨研究煤基合成氣制乙二醇各關鍵技術的同時也對全工藝流程進行研究。二是實驗研究與數學模型相結合。運用化學工程的理論研究主要反應過程，為工業化設計提供理論基礎和設計數據。三是催化劑實驗室小試與催化劑工程放大相結合。通過反應過程及機理的透徹研究，為催化劑的開發提供依據，制備出反應性能優良，制備成本較低，且貴金屬負載量低的羰化偶聯反應催化劑。研究了加氫催化劑失活機理，通過改進，制備出反應性能良好、環境友好型加氫催化劑。四是分離技術的實驗與模擬計算相結合。針對醋酸二甲酯生產過程副產碳酸二甲酯的特點，開發出特殊的分離技術，同時實現了醋酸二甲酯的分離和副產物碳酸二甲酯的回收。
    　　
    　產業鏈有望延伸
  
　　2009年，華東理工與上海浦景化工技術有限公司、安徽淮化集團達成合作協議，在安徽淮化集團建設煤基合成氣制乙二醇1000噸/年的中試裝置。據了解，項目已于今年初奠基，目前基建工作基本完成，即將進入設備安裝階段。
  
　　李偉表示，該中試裝置開車后，將獲取工業放大的必要數據，有利于進一步完善和優化包括反應器一維放大、加氫催化劑壽命和環境友好，以及中間產物氧化亞氮的循環再利用等在內的一系列技術和工藝。屆時，他們將在工業化的道路上更進一步。華東理工自主開發的煤基合成氣制乙二醇技術的工藝路線具有反應條件溫和、設備壓力等級和材質要求低、催化劑環境友好等優點，因此該技術的工業化應用將帶來顯著的經濟效益和社會效益。
  
　　考慮到乙二醇是聚酯合成產業鏈上的重要原料，房鼎業教授最后強調，實現煤基合成氣制乙二醇技術的工業化應用，還應重點關注乙二醇產品的質量問題。在模擬試驗中，華東理工煤基合成氣制乙二醇技術因加氫催化劑選擇性高，且采取特殊的分離技術，已經成功獲得了聚酯級乙二醇產品，但煤基合成路線帶來的微量雜質是否會影響下游聚酯的生產，還需要進行深入的探索。
  
　　此外，房鼎業還指出，憑借優越的催化和分離技術，該工藝路線在第一步反應后，可同時實現產品醋酸二甲酯的分離和副產品碳酸二甲酯的回收，并且可以實現兩種產物的比例可控。碳酸二甲酯作為重要的有機合成原料及中間體，可用于生產高附加值的下游產品，這將成為拓展C1化學技術路線產業鏈的重要方向。

 來源:中國投資咨詢網