(重慶市化工研究院,重慶,400021)
燃料乙醇是燃燒清潔的高辛烷值燃料,通常按一定比例添加至汽、柴油中,乙醇添加量為10%的燃料乙醇汽油是一種清潔、環(huán)保、高效的車用燃料。巴西、美國率先于20世紀70年代開始推行燃料乙醇,以甘蔗、玉米為原料發(fā)展生物燃料乙醇,是全球燃料乙醇生產(chǎn)規(guī)模最大,應用最廣泛的兩個國家。我國至21世紀初開始啟動燃料乙醇的研究和推廣,主要希望解決能源和排放問題,現(xiàn)在已是全球第三大燃料乙醇生產(chǎn)和使用國家。
重慶位于我國西部地區(qū),自古以來面臨“缺油、貧煤、富氣”的自然資源狀況,是國內(nèi)僅剩的幾個無原油資源又無煉廠項目的省份之一,是成品油凈調入省市,隨著重慶地區(qū)經(jīng)濟的高速發(fā)展,成品油需求提高,供應缺口擴大,每年所需近700萬噸汽柴油全部依靠外省區(qū)調入。重慶發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)能夠緩解成品油外購壓力,減少運輸特別是長江航道運輸?shù)娘L險;同時,發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)可利用重慶豐富的天然氣資源,實現(xiàn)資源的合理、高效利用,具有重要意義。
2001年,我國為解決大量陳化糧問題,啟動了生物燃料乙醇試點工作,批準建立了四家糧食燃料乙醇企業(yè),同時在部分省市進行燃料乙醇汽油使用試點。截至2017年,國內(nèi)燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)共7家(表1),總產(chǎn)能達到231萬噸/年,其中采用小麥、玉米等糧食為原料的乙醇產(chǎn)能166萬噸,占生物乙醇總產(chǎn)能的70%以上。不管是一代小麥、玉米糧食乙醇還是1.5代木薯、甜高粱、甘薯等非糧乙醇,都面臨加工成本高、原料保障差、國家政策補貼少、下游應用推廣難等問題。第二代生物燃料技術使用麥桿、農(nóng)林廢棄物作為乙醇生產(chǎn)原料,才能真正遵循“不與人爭糧、不與糧爭地”的原則,但由于其技術成本高,在美國、巴西均未取得實質性進展;對于起步較晚的我國來說,至今還未解決纖維素酶費用導致的生產(chǎn)成本過高問題,且對秸稈的預處理也沒有清潔可行的工藝[1],離實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)還有一段相當長的距離。
2017年9月,國家發(fā)展改革委等十五部委聯(lián)合下發(fā)了《關于擴大生物燃料乙醇生產(chǎn)和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》(以下簡稱“實施方案”),“實施方案”中提出到2020年,全國范圍內(nèi)將基本實現(xiàn)車用乙醇汽油全覆蓋;到2025年,力爭纖維素乙醇實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn),這是國家有史以來對乙醇燃料最大力度的認可和推廣,政策導向的轉變將帶來未來生物及非生物燃料乙醇行業(yè)市場的新興,行業(yè)將得到快速發(fā)展。2017年全國汽油表觀消費量達到1.2億噸,若按照10%的燃料乙醇添加比例,預計2020年燃料乙醇消費量將至少達到1200萬噸。按目前國內(nèi)燃料乙醇供應能力,產(chǎn)能缺口約970萬噸,已有的或在建的生物乙醇項目也無法完全填補這個產(chǎn)能缺口。國內(nèi)玉米每年新增產(chǎn)量2億噸,年消費量2.2億噸,產(chǎn)銷基本平衡,若為保障糧食安全和消化存化糧,2億多噸的存化糧不可能長周期支撐糧食乙醇產(chǎn)能的擴張。同時,中美貿(mào)易戰(zhàn)打響后,來自美國的進口的改性乙醇關稅將高達45%,嚴重抑制進口量,國內(nèi)燃料乙醇的消費更需要國內(nèi)自給。因此,國家要長期推行燃料乙醇汽油,解決能源、環(huán)保、排放等問題,不能只依靠糧食和非糧乙醇,應豐富乙醇的來源渠道,一方面加快纖維素乙醇規(guī)?;a(chǎn)業(yè)化進程,另一方面適度推廣工業(yè)合成乙醇在燃料汽油中的應用,只有兩者結合,才能找到一條適合本國特色的燃料乙醇發(fā)展之道。
表1 2017年國內(nèi)燃料乙醇定點企業(yè)及其產(chǎn)能
除生物燃料乙醇外,燃料乙醇的另一來源是用煤作為原料來制備。目前,國內(nèi)已建成的煤制乙醇技術路線主要是通過煤制合成氣,生產(chǎn)醋酸或醋酸酯,后加氫制備乙醇,國內(nèi)有7家企業(yè)建成煤制乙醇裝置,產(chǎn)能達到75萬噸/年(表2)。煤制乙醇項目具有顯著的成本優(yōu)勢(表3),與已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化的糧食和非糧生物乙醇項目相比,成本差近千元[2](未考慮補貼和稅減免)?!皩嵤┓桨浮背雠_后,非生物領域的乙醇產(chǎn)業(yè)也將受到推動影響,陸續(xù)有更多的企業(yè)投入到合成乙醇中,據(jù)有關咨詢機構統(tǒng)計有8個處于前期工作或計劃中的項目(表2)。此外,二甲醚羰基化加氫制備乙醇技術在國內(nèi)已取得重大突破。大連化物所的甲醇-二甲醚-乙醇技術獲得成功[3],與陜西興化集團公司合作建成10萬噸的工業(yè)裝置,在產(chǎn)品成本上低于生物乙醇技術和醋酸加氫制乙醇技術。西南化工設計院也于近期完成了二甲醚制乙醇技術的工藝包,目前還無工業(yè)化裝置[4]。綜合比較,現(xiàn)階段二甲醚羰基化加氫技術由于其生產(chǎn)成本低、投資小,故發(fā)展?jié)摿^大。利用合成法制備燃料乙醇技術能有效緩解燃料乙醇對糧食的依賴,保障糧食安全,同時也豐富了能源供給渠道,與生物質燃料乙醇相比,在成本和原料獲取上具有很強的競爭優(yōu)勢。
2004年,西南地區(qū)第一家生物燃料乙醇企業(yè)重慶市環(huán)球石化有限公司落戶長壽經(jīng)開區(qū)(原長壽化工園區(qū))。環(huán)球石化公司規(guī)劃60萬噸/年生物乙醇生產(chǎn)規(guī)模,一期建成投產(chǎn)10萬噸,為保障原料供給,與西南大學合作引入優(yōu)良的高淀粉含量甘薯品種,鼓勵周邊農(nóng)戶種植,實行定點種植,定向收購。此外,重慶天運生物液體燃料有限公司建成20萬噸乙醇生產(chǎn)線[5]。重慶市燃料乙醇專項規(guī)劃2006年便獲得國家發(fā)改委評審通過。但由于重慶本地甘薯種植總體面積較小、種植管理粗放、土地利用率低,商品量遠不能滿足燃料乙醇的原料需求。重慶市一直未列入國家燃料乙醇試點省份,燃料乙醇企業(yè)也不是國家指定定點生產(chǎn)單位,不能享受國家對燃料乙醇的財政補貼,未能實現(xiàn)“核準生產(chǎn)、定向流通、封閉推廣”的推廣模式,導致燃料乙醇的生產(chǎn)和推廣均受限,制約了重慶市燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2008年金融危機后,重慶生物乙醇企業(yè)紛紛停產(chǎn),準備上馬的乙醇項目也暫停,但一些本地企業(yè)仍關注燃料乙醇的發(fā)展,一直在不斷研究和探索,尋找繼續(xù)發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的機會。
表2 2017年全國建成和在建的煤(合成氣)制乙醇
表3 生物乙醇和工業(yè)合成乙醇成本對比
重慶本土企業(yè)重慶城投再生能源發(fā)展有限公司一直致力于乙醇汽油的研究和試驗,2013年建成年產(chǎn)能10萬噸的車用乙醇汽油工業(yè)示范基地,在市內(nèi)部分區(qū)域的加油站進行試驗、推廣和銷售。2010年,響應地方號召,再生能源公司牽頭編制了《車用工業(yè)乙醇汽油(EW10)》地方標準,鼓勵乙醇汽油在重慶市的應用。同時,再生能源公司專注研究醇醚、酯醚燃料及乙醇汽油添加劑,以改善乙醇汽油的親水性、穩(wěn)定性、溶脹性以及達到更好的減排效果。該系列產(chǎn)品近期通過了國家能源局的鑒定驗收,對乙醇汽油性能提升和乙醇汽油在國內(nèi)的推廣應用具有重要意義。再生能源公司在燃料乙醇項目方面的技術具有創(chuàng)新性、擁有自主知識產(chǎn)權,總體水平處于國內(nèi)領先位置。
隨著國家對燃料乙醇的重新認識和大力推廣,燃料乙醇產(chǎn)業(yè)將迎來新一輪大規(guī)模發(fā)展和變革。作為一個成品油零自給,全靠外購的省份來說,重慶應該將燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展提升到戰(zhàn)略層面來探索和研究。
重慶發(fā)展生物乙醇有前車之鑒,經(jīng)歷了擴張與落敗的嘗試,雖然自然氣候適宜種植甘薯,甘薯也是重慶除水稻、小麥之外的第三大作物,但由于多丘陵、多山地、多貧瘠的地形地質限制,不利于良種甘薯的種植和管理,致使單產(chǎn)低,收儲難。因此根據(jù)本地現(xiàn)階段特點,如果要重新啟動生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè),必須先做好充分調研和分析,根據(jù)實際情況量力而行,切不可盲目跟風上馬。
在全國大力推廣燃料乙醇的背景下,為解決重慶本地成品油供給受限問題,政府相關部門應考慮利用本地豐富的天然氣、頁巖氣資源,提前布局和規(guī)劃非生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)集群,發(fā)展和推廣燃料乙醇汽油,減少成品油對外依存度,達到國家對燃料乙醇在全國范圍推廣的要求。
重慶地區(qū)擁有豐富的天然氣資源,年產(chǎn)氣量超過150億方。重慶市利用天然氣資源大力發(fā)展天然氣化工產(chǎn)業(yè)集群,擁有全國最大的天然氣化工產(chǎn)業(yè)基地,目前已建成多套甲醇裝置,年產(chǎn)能近200萬噸。重慶應關注甲醇制乙醇新技術,特別是甲醇、二甲醚羰基化加氫技術的工業(yè)化進展,鼓勵工藝技術引進,重點發(fā)展燃料乙醇項目。此外,乙醇往下游延伸還可制備多種化工產(chǎn)品,特別是本地緊缺的烯烴資源。目前,重慶最大的天然氣制甲醇企業(yè)卡貝樂化工公司正在與美國SD公司商談引進乙醇脫水制乙烯技術,該技術可降低乙醇單耗(單耗乙醇1.74噸),成本低、收率高。甲醇下游可發(fā)展二甲氧基二甲醚、聚甲氧基二甲醚等一系列乙醇汽油添加劑,發(fā)展醇醚燃料和酯醚燃料,提高乙醇燃料的綜合性能,打造清潔能源高地。
燃料乙醇項目由于實行行業(yè)準入制度,生產(chǎn)和銷售均需要獲得國家發(fā)改委定點資格批復,故項目市場準入門檻較高,重慶無燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)獲批。此外,重慶也不是國家燃料乙醇汽油推廣的試點省份,未獲得國家相關政策的支持。政府相關部門應積極爭取獲得國家試點批準,獲批后燃料乙醇可享受產(chǎn)品銷售價格按汽油價格以聯(lián)動價形式定量銷售,還可獲得國家財政補貼等優(yōu)惠政策,有利于燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。在國家未給予試點和核準之前,市級政府應成立專項補貼資金,專門用于燃料乙醇的發(fā)展,鼓勵上游燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)和下游燃料乙醇銷售企業(yè),形成上下游一體化發(fā)展。
重慶全市近30%的成品油通過長江運輸,2020年通過長江運輸?shù)某善酚蛯⑦_到290萬噸[6]。隨著長江航運壓力越來越大,國家有關部門多次提出禁止?;反巴ㄐ腥龒{大壩的提議,重慶應提早謀劃發(fā)展燃料乙醇汽油以緩解成品油外購風險。建議政府有關部門成立燃料乙醇推廣小組,統(tǒng)籌全市燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃和發(fā)展,制定車用合成燃料乙醇汽油的地方標準,鼓勵乙醇汽油的推廣;加強與中石油、中石化等對接,支持在部分區(qū)域選取部分加油站先行開展燃料乙醇汽油試點。同時,可借鑒天然氣作為燃料在交通領域的推廣經(jīng)驗,選取某些行業(yè)如出租車、公交等或市級部門、企業(yè)、單位進行乙醇汽油的試驗和推廣,以達到以點帶面的效果。
整合市內(nèi)科研院所相關資源,依托再生能源公司的研發(fā)力量,組建聯(lián)合重點實驗室,圍繞燃料乙醇產(chǎn)業(yè),開展燃料乙醇相關產(chǎn)品的制備和應用研究,特別是重點開展燃料乙醇汽油及其相關添加劑等系列產(chǎn)品的研究工作,加快新產(chǎn)品的市場化應用和推廣,力爭將新型醇醚汽油等產(chǎn)品在全國范圍內(nèi)推廣,形成具有國內(nèi)影響力的產(chǎn)品和工藝技術,從而加快重慶燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。