低碳混合醇是指C1～C5的醇類混合物，以煤為原料生產混合醇可以在一套生產裝置上同時生產甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇等醇類混合物，有的還含有烴類，經過分離也可以得到上述各種醇類的單醇。當前，在國內形成的煤化工熱潮，以及國際油價上漲、國內成品油價格不斷跟漲的助推下，我國研究開發了20多年的煤制低碳混合醇技術，正開始加速推進產業化進程。
目前，神華集團5000噸/年煤制低碳混合醇裝置正在建設之中，最快年底投產；合肥天焱綠色能源開發有限公司建設的1000噸/年合成氣制低碳混合醇裝置正在建設，預計下半年投產；兗礦集團啟動煤制混合醇項目開發工作，并且與技術所有方簽訂了相關合作協議；廈門大學在完成催化劑單管實驗后，將在四川、新疆建設千噸級實驗裝置……
這種煤制混合醇市場前景怎么樣？相比單一醇生產具有什么優勢？技術上還需要完善哪些環節？
市場前景逐漸顯現
企業靠產品，產品靠市場。作為一個煤化工新產品，混合醇應用市場在哪里？如果市場不明確、使用不方便，就會重蹈二甲醚由于應用問題，導致開工嚴重不足的覆轍，使整個產業遭遇發展困境。
業內專家告訴記者，混合醇可以提取出單醇使用，也可以用作燃油添加劑，還可以直接用于生產化工產品。
“先把混合醇里面的乙醇、丙醇、丁醇、戊醇提取，少量不好分離的作為混合醇使用，這樣經濟效益更好些。”廈門大學教授張鴻斌告訴記者。據中國科技大學教授莊叔賢介紹，美國陶氏化學公司上世紀就開發出了鉬基催化劑混合醇生產藝，通過與美國國家可再生能源實驗室合作，把合成出來的混合醇中的甲醇分離后，可以完全替代甲基叔丁基醚(MTBE)作為汽油添加劑。
據了解，按美國環保署的測定，現行的燃油添加劑MTBE因不能被生物降解而污染地下水，已經開始被逐步淘汰。混合醇具有很高的辛烷值，其防爆、抗震性能優越，可與汽油摻混可替代已有環保爭議的MTBE。低碳混合醇已經在美國環保署注冊為燃油添加劑，其辛烷值比乙醇高出10%。目前，我國MTBE的需求量約為300萬噸，隨著我國油品質量的不斷升級及進口高硫原油加工量的增加，對汽油添加劑的消費量和添加比例也在逐步提高，作為汽油添加劑使用是混合醇一個主要市場。
此外，混合醇還可以直接作為燃料使用。專家介紹，混合醇雖然熱值略低于汽柴油，但是由于醇中氧原子的存在，其燃燒比汽柴油充分，尾氣排放中有害物較少，是環境友好的優質動力燃料，可以替代汽油、柴油等。目前，國內外都在尋找替代燃料，替代品很多，但終因種種原因未能大規模推廣：電、氫燃料成本太高；二甲醚單燒要改造燃料供給系統；乙醇汽油因原料、成本、熱值問題，無法大規模推廣；煤制油資源消耗量大，投資過高，大規模開展煤液化已被國家否定。而混合醇恰恰消除了上述產品的缺陷，具有推廣潛力。
混合醇除了作為燃料以及汽油添加劑，還有多個應用領域。我國近幾年一直在進口低碳混合醇，那么進口的混合醇究竟用于什么領域？
“國內現有的煤制混合醇成分與進口的成分不一樣。”寧波奉化高科化工有限公司生產經理唐志良告訴記者。據他介紹，進口的混合醇是南非沙索集團煤制油的副產品，分為混丙醇、混丁醇、混戊醇三種，混丁醇、混戊醇用來直接替代正丁醇，混丙醇替代異丁醇，也可以根據用戶需要用混合醇生產混合酯；而煤制混合醇中的主要成分是乙醇，其次是丙醇、丁醇。
據記者調查，這種進口煤制油的副產混合醇具有成本優勢，2010年進口價格在6500元/噸，比當時的正丁醇市場價格低幾千元，在華東、華南市場作為替代品很受青睞，幾個貿易商都表示缺現貨。據他們介紹，國內每年進口量有幾十萬噸，目前，進口的混合醇由于多種原因，已經漲價到9000多元/噸，成本優勢已經不明顯，包括唐志良在內的不少用戶都在尋求國內能生產混合醇的企業，并開始關注煤制混合醇。他認為，煤制混合醇除了提取出單醇外，混合醇不分離也可以直接用一些化工產品的生產，開發混丙醇等下游產品。
“盡管煤制的混合醇和煤制油的副產混合醇所含成分不一樣，只要國內有企業生產出煤制混合醇，告訴我們，我們愿意包銷。”唐志良說。
全國煤制混合醇（產業鏈）協作聯盟專家表示，混合醇最大的用途還是在化工上，除了提取單醇外，混合醇還可以直接作為化工原料，生成其他的化工產品，比如可以一步催化合成異丁醛等產品，還可以根據市場需要有針對性的利用，比如提取含有乙醇、異丙醇兩種混合醇，用于提取姜黃中的天然藥物姜黃素，要比單一醇的提取效果好，提取率更高。
目前我國甲醇過剩嚴重，甲醇汽油推廣進展緩慢。圖為西安丈八路一延長石油的甲醇汽油加油站。 (CFP 供圖)
加快推廣經濟可行
中國科學院山西煤炭化學研究所研究員房克功介紹，煤制混合醇如果不包括氣頭，生產成本在2500～3000元/噸，混合醇分離成單醇的成本在3000～4000元/噸。房克功介紹，20萬～30萬噸/年的混合醇裝置具有經濟性，同時，分離后的單醇才具有規模。中科合成油工程有限公司高工唐宏青表示，從項目工程化的角度講，新建混合醇裝置算上征地、還貸利息、人工工資等，生產出來的混合醇成本5000～6000元/噸，分離單醇的費用不會超過1000元/噸，像乙醇的生產成本不會超過7000元/噸。
“在現有的甲醇裝置上改產混合醇投資比較低，肯定合算。” 唐宏青告訴記者。他介紹，在現有甲醇裝置上改產混合醇，前面的工序不變，投資也就在變換、催化劑、精餾塔上。改產有兩種形式，一是一部分改造，在現有甲醇裝置的合成氣凈化工段之后引出一股合成氣，增加一套高能復合醇裝置，同時生產多碳混合醇和甲醇。二是將現有甲醇裝置全部改產為多碳混合醇。一個15萬～20萬噸/年甲醇裝置，在前期投資已經還完貸款、公用工程能滿足的情況下，后期投資不會很大，混合醇生產成本能達到3000～4000元/噸，單醇成本在5000～6000元/噸。
據中宇資訊價格分析師柳東遠介紹，國內MTBE主流成交價格在9000～9300元/噸，無水乙醇主流出廠價在7200～7400元/噸含稅。正丁醇市場價格10400～10500元/噸，異丁醇9400～9500元/噸，正丙醇華東地區國產、進口貨商談價位集中在10300～10500元/噸，異丙醇市場主流成交價位集中在9400～9500元/噸。
業內專家指出，與單醇以及MTBE相比，顯然混合醇有著得天獨厚的成本優勢，因此，混合醇無論是直接作為燃料使用，還是代替MTBE用作汽油添加劑都具有經濟性，分離的單醇相比目前的市場價格也都具有成本優勢。目前我國甲醇產能過剩，去年甲醇裝置開工率不到60%，而且甲醇生產企業產品結構單一，綜合盈利和抵御風險能力低。目前在華東地區甲醇出廠價在2800～3000元/噸，而50萬噸/年的大型甲醇裝置生產成本在2600～2700元/噸，中小型裝置生產成本在2700～2900元/噸，多數企業利潤微薄甚至虧損運行。
上海石油化工研究院高級工程師瞿勇認為，在現有甲醇裝置上改產混合醇，不僅節省投資、降低生產成本，而且對甲醇企業來說，這也是條投資少、建設周期短、提高效益、抗風險的升級轉型之路。上馬混合醇后，就可以根據市場行情，調節混合醇及各種單醇的產量，以達到利潤的最大化。
不過，唐宏青提醒說，目前對混合醇生產的成本預計只是一種推斷，煤制混合醇還是要堅持先工業化示范后推廣的原則，經過工業化示范才能核算出來真正成本，同時，對煤制混合醇的成本、利潤要算總賬。
催化劑開發是關鍵
由合成氣直接合成低碳混合醇的研究開始于1920年。上世紀70年代以來的兩次石油危機，使人們對合成低碳混合醇產生了更大的興趣，許多國家投入大量的人力、物力，甚至跨國聯合攻關研究和開發，有些國家將混合醇合成列入國家發展計劃。美國、德國、法國、意大利等國家先后開發出了不同的工藝技術。20多年前，中國科學院山西煤炭化學研究所、中國科技大學、北京大學、清華大學等也開始了煤制低碳混合醇技術的研究開發。多位專家向記者表示，煤制混合醇的合成關鍵在催化劑。
莊叔賢、房克功等專家向記者介紹，目前合成混合醇的催化劑有四類：改性高溫甲醇合成催化劑、改性低溫甲醇合成催化劑、銅基催化劑、鉬基催化劑，這四種催化劑各有利弊。
改性高溫甲醇合成催化劑生產的混合醇，含有的甲醇產量高，達到總產物的70%，丁醇占10%多，反應溫度為350～420℃，反應壓力在12～16MPa，反應條件苛刻。在改性高溫甲醇合成催化劑工藝生產項目方面，意大利斯那姆公司在1982年建成了1500噸/年的示范裝置。
改性低溫甲醇合成催化劑條件比較溫和，但是總醇及乙醇以上的醇產量較低。
銅基催化劑反應條件溫和，反應溫度250～260℃，反應壓力在5MPa，和甲醇生產條件類似，催化劑活性和混合醇及乙醇以上的醇產量較高，但副產物也相對較多。銅鐵基催化劑甲醇產量約占總產物的30%～40%、乙醇約占30%、丙醇占15%～20%、丁醇約占10%、戊醇低于5%，甲烷、乙烷等烴類占20%，烯烴約占總產物的5%。
鉬基催化劑具有獨特的抗硫性，避免了合成氣中因硫而使催化劑中毒的問題，節省了生產過程的除硫過程，但是最終產品混合醇以及單醇里含硫，脫硫是個麻煩事。而且裝置尾氣的二氧化碳含量高、烴少，反應溫度高，能耗高，催化劑成本高。鉬基催化劑甲醇產量約占總產物的50%、乙醇占20%、丙醇占10%、丁醇不到10%、戊醇低于5%。
莊叔賢、房克功目前看好銅基催化劑，認為相比鉬基催化劑，使用銅基催化劑生產的混合醇中甲醇所占的比例小，市場價值高的高碳醇比例高。而廈門大學教授張鴻斌則認為，煤制混合醇應當看活性和穩定性，他看好鉬氧基的催化劑，不含硫，乙醇甲醇產量高。
全國煤制混合醇（產業鏈）協作聯盟專家表示，催化劑開發重點是高活性、高選擇性、高穩定性，提高一氧化碳的轉化率和總醇單位時間產量，提高高碳醇在總醇中所占的比例。通過設計、優化合理的產品結構，達到最佳的經濟效益。
目前我國部分進口的混合醇是南非沙索集團煤制油的副產品，近年來該產品進口價格大幅上漲，已經從2010年的6500元/噸漲價到9000多元/噸。圖為南非沙索公司塞空達煤制油工廠。 （沙索公司 供圖）
