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作者/來源： 中國氮肥與甲醇技術(shù)網(wǎng)
    為彌補(bǔ)芳烴市場缺口，業(yè)界不僅把目光從石油路線轉(zhuǎn)向煤炭路線，生物質(zhì)路線也沒有放過。《中國制造2025》指出的重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖中，更是明確提出在高分子材料領(lǐng)域要重點(diǎn)突破生物基芳烴合成技術(shù)。在8月中旬結(jié)束的2016中國芳烴產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展大會上，與會專家充分肯定了利用生物質(zhì)制芳烴這一發(fā)展方向。但談及未來，他們的態(tài)度可用一句話概括：道阻且長，行則將至。
    國內(nèi)：新工藝才露頭角
    “我國每年產(chǎn)生的生活垃圾和秸稈具有年產(chǎn)1.7億噸汽柴油和芳烴的潛力。”華東理工大學(xué)汪華林教授描繪了芳烴生物路線的前景。他的這一數(shù)據(jù)并非空穴來風(fēng)，而是基于他們正在探索的一條新穎的生物質(zhì)原料芳烴工藝路線，這是一條石油煉制與化工—生物化工耦合的技術(shù)路線。
    具體而言，該路線采用廢棄秸稈、礦化生活垃圾耦合生產(chǎn)汽柴油和芳烴。所謂礦化生活垃圾是指埋地下多年后已經(jīng)固定化的垃圾。據(jù)汪華林介紹，6噸秸稈可聯(lián)產(chǎn)1噸汽柴油和芳烴，我國年產(chǎn)秸稈7億多噸，相當(dāng)于蘊(yùn)藏了1億多噸的汽柴油和芳烴。同時我國每年城市垃圾產(chǎn)生量約為3億噸，其中大概蘊(yùn)含了0.7億噸的汽柴油和芳烴。極為巧合的是，我國城市生活垃圾與煉油廠的分布高度契合，這使石油煉制與化工—生物化工耦合的技術(shù)路線實(shí)施成為可能。
    “秸稈裂解加氫聯(lián)產(chǎn)汽柴油和芳烴的工藝設(shè)想是：秸稈和生活垃圾通過分子剪裁＋定向轉(zhuǎn)化，其中的木質(zhì)素加氫脫氧轉(zhuǎn)化為芳烴原料，纖維素和半纖維素加氫脫氧轉(zhuǎn)化為汽柴油原料。”汪華林說。
    研究學(xué)者們根據(jù)這一思路做了兩個裝置，一個是把秸稈裂解加氫轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)汽柴油和芳烴的原料裂解裝置，目前已經(jīng)建成3噸/時的快速裂解中試裝置，該裝置類似于石油煉制與化工產(chǎn)業(yè)中的催化裂化裝置；另一個是由河南一家企業(yè)建設(shè)的1升/時沸騰床加氫脫氧—固定床加氫精制中試裝置。中試結(jié)果表明，生物質(zhì)裂解油（木焦油）組分有烷烴、芳烴、烯烴、苯酚等，加氫提質(zhì)后，加氫油組分為46.44%芳烴、35.09%烷烴及8.56%苯酚，再將其進(jìn)一步通過混煉可得到芳烴，通過加氫裂化可得到汽柴油。
    業(yè)內(nèi)人士稱，整體上看，國內(nèi)生物質(zhì)制芳烴工藝研發(fā)尚處于起步階段。
    國外：產(chǎn)業(yè)化已在路上
    與國內(nèi)相比，國外參與研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的公司更多，研發(fā)開展的也更早。據(jù)記者了解，目前國外公司研發(fā)的一些生物質(zhì)制芳烴技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。
    美國馬薩諸塞大學(xué)在纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)芳烴化合物一步法生產(chǎn)工藝上的進(jìn)展曾引起業(yè)界廣泛關(guān)注。他們開發(fā)了生物質(zhì)轉(zhuǎn)化芳烴工藝，并成立了Anellotech公司將其推向工業(yè)化生產(chǎn)。該技術(shù)基于催化快速熱裂解工藝，在流化床反應(yīng)器中迅速將生物質(zhì)加熱生成氧化物，再采用專用沸石催化劑將這些化合物轉(zhuǎn)化成化學(xué)級芳烴。該技術(shù)相比以石油為原料生產(chǎn)芳烴的傳統(tǒng)工藝，成本更低。今年1月，Anellotech公司對該技術(shù)實(shí)施了工業(yè)化。據(jù)他們測算，當(dāng)石油價格高于60美元/桶時，該技術(shù)在成本上具有競爭優(yōu)勢。業(yè)界普遍認(rèn)為，在目前已有的生物芳烴路線中，Anellotech生物質(zhì)熱解制芳烴工藝是成本與經(jīng)濟(jì)性最佳的一種工藝路線。
    美國Virent公司與威斯康星-麥迪遜大學(xué)合作開發(fā)的BioForming工藝，由于可在現(xiàn)有煉化裝置上改造實(shí)施，因而具有很好的投資優(yōu)勢。該工藝以糖為原料，將植物纖維水解與傳統(tǒng)催化加氫技術(shù)相結(jié)合，可從植物基糖類中生產(chǎn)含苯、甲苯和二甲苯的混合芳烴，然后可進(jìn)一步加工成對二甲苯。該工藝的優(yōu)勢是通過將液相重整（APR）技術(shù)與傳統(tǒng)催化加氫、縮合等技術(shù)相結(jié)合，反應(yīng)裝置可在現(xiàn)有煉化裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，每加侖產(chǎn)品的投資成本僅1.75~3美元；副產(chǎn)烯烴既可作為副產(chǎn)品也可用于裝置供能，過程經(jīng)濟(jì)性良好。
    與生物質(zhì)直接轉(zhuǎn)化生產(chǎn)芳烴不同，近年來也有一些生產(chǎn)商另辟蹊徑，先采用成熟工藝將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為附加值較低的有機(jī)化學(xué)品，再將生物基化學(xué)品轉(zhuǎn)化為附加值更高的芳烴產(chǎn)品。其中，以美國Gevo公司開發(fā)的以可再生原料發(fā)酵制醇類的GIFT工藝最具代表性。
    GIFT工藝首先將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為異丁醇，再通過脫氫反應(yīng)得到異丁烯，這一過程中異丁醇轉(zhuǎn)化率超過99%；所得異丁烯通過聚合反應(yīng)器成為C8烯烴；C8烯烴通過脫氫環(huán)化得到PX產(chǎn)品，其PX選擇性超過75%，純度達(dá)99%。Gevo公司已與日本東麗工業(yè)公司合作建設(shè)了工業(yè)化裝置。該工藝的最大優(yōu)點(diǎn)是在溫和環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高純度PX的直接生產(chǎn)，省去了異構(gòu)化、芳烴分離等復(fù)雜工藝，生產(chǎn)過程相對簡單。
    瓶頸：原料催化劑反應(yīng)器
    記者采訪了解到，縱觀國內(nèi)外生物質(zhì)制芳烴路線的研發(fā)，雖然前景很誘人，進(jìn)展也頗多，但絕大多數(shù)仍處于開發(fā)階段。即使有些已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，但在規(guī)模經(jīng)濟(jì)性上與傳統(tǒng)石油路線相比仍存在較大差距，并且還有許多潛在問題亟待解決。
    首先，生物質(zhì)原料的穩(wěn)定供應(yīng)一直是發(fā)展生物化工面臨的難點(diǎn)，這對于生物芳烴也是一樣。生物質(zhì)原料量大而散，并且成分復(fù)雜。生物法工藝生產(chǎn)芳烴的規(guī)模要上去，必須要有充足且穩(wěn)定的原料供應(yīng)，在當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平下，該問題的解決需要多方面的協(xié)作配合，尋找一種合理且可行的模式。
    其次，對于許多生物質(zhì)生產(chǎn)芳烴工藝而言，熱裂解和水解過程中用到的催化劑和反應(yīng)器也是難點(diǎn)。會上有代表向記者表示，他們雖然對生物質(zhì)生產(chǎn)芳烴也感興趣，但現(xiàn)有工藝的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品純度均偏低，很難與石油路線相抗衡。而要提高這兩個指標(biāo)，需相應(yīng)的催化劑和反應(yīng)器開發(fā)取得進(jìn)展。
不過，也有專家認(rèn)為，像華東理工大學(xué)那樣將生物化工與傳統(tǒng)煉化和化工生產(chǎn)耦合也是一種不錯的嘗試。依托現(xiàn)有裂解裝置，將生物質(zhì)資源作為原料，部分替代化石資源生產(chǎn)芳烴值得關(guān)注。