低碳混合醇是指C1～C5的醇类混合物，以煤为原料生产混合醇可以在一套生产装置上同时生产甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇等醇类混合物，有的还含有烃类，经过分离也可以得到上述各种醇类的单醇。当前，在国内形成的煤化工热潮，以及国际油价上涨、国内成品油价格不断跟涨的助推下，我国研究开发了20多年的煤制低碳混合醇技术，正开始加速推进产业化进程。
目前，神华集团5000吨/年煤制低碳混合醇装置正在建设之中，最快年底投产；合肥天焱绿色能源开发有限公司建设的1000吨/年合成气制低碳混合醇装置正在建设，预计下半年投产；兖矿集团启动煤制混合醇项目开发工作，并且与技术所有方签订了相关合作协议；厦门大学在完成催化剂单管实验后，将在四川、新疆建设千吨级实验装置……
这种煤制混合醇市场前景怎么样？相比单一醇生产具有什么优势？技术上还需要完善哪些环节？
市场前景逐渐显现
企业靠产品，产品靠市场。作为一个煤化工新产品，混合醇应用市场在哪里？如果市场不明确、使用不方便，就会重蹈二甲醚由于应用问题，导致开工严重不足的覆辙，使整个产业遭遇发展困境。
业内专家告诉记者，混合醇可以提取出单醇使用，也可以用作燃油添加剂，还可以直接用于生产化工产品。
“先把混合醇里面的乙醇、丙醇、丁醇、戊醇提取，少量不好分离的作为混合醇使用，这样经济效益更好些。”厦门大学教授张鸿斌告诉记者。据中国科技大学教授庄叔贤介绍，美国陶氏化学公司上世纪就开发出了钼基催化剂混合醇生产艺，通过与美国国家可再生能源实验室合作，把合成出来的混合醇中的甲醇分离后，可以完全替代甲基叔丁基醚(MTBE)作为汽油添加剂。
据了解，按美国环保署的测定，现行的燃油添加剂MTBE因不能被生物降解而污染地下水，已经开始被逐步淘汰。混合醇具有很高的辛烷值，其防爆、抗震性能优越，可与汽油掺混可替代已有环保争议的MTBE。低碳混合醇已经在美国环保署注册为燃油添加剂，其辛烷值比乙醇高出10%。目前，我国MTBE的需求量约为300万吨，随着我国油品质量的不断升级及进口高硫原油加工量的增加，对汽油添加剂的消费量和添加比例也在逐步提高，作为汽油添加剂使用是混合醇一个主要市场。
此外，混合醇还可以直接作为燃料使用。专家介绍，混合醇虽然热值略低于汽柴油，但是由于醇中氧原子的存在，其燃烧比汽柴油充分，尾气排放中有害物较少，是环境友好的优质动力燃料，可以替代汽油、柴油等。目前，国内外都在寻找替代燃料，替代品很多，但终因种种原因未能大规模推广：电、氢燃料成本太高；二甲醚单烧要改造燃料供给系统；乙醇汽油因原料、成本、热值问题，无法大规模推广；煤制油资源消耗量大，投资过高，大规模开展煤液化已被国家否定。而混合醇恰恰消除了上述产品的缺陷，具有推广潜力。
混合醇除了作为燃料以及汽油添加剂，还有多个应用领域。我国近几年一直在进口低碳混合醇，那么进口的混合醇究竟用于什么领域？
“国内现有的煤制混合醇成分与进口的成分不一样。”宁波奉化高科化工有限公司生产经理唐志良告诉记者。据他介绍，进口的混合醇是南非沙索集团煤制油的副产品，分为混丙醇、混丁醇、混戊醇三种，混丁醇、混戊醇用来直接替代正丁醇，混丙醇替代异丁醇，也可以根据用户需要用混合醇生产混合酯；而煤制混合醇中的主要成分是乙醇，其次是丙醇、丁醇。
据记者调查，这种进口煤制油的副产混合醇具有成本优势，2010年进口价格在6500元/吨，比当时的正丁醇市场价格低几千元，在华东、华南市场作为替代品很受青睐，几个贸易商都表示缺现货。据他们介绍，国内每年进口量有几十万吨，目前，进口的混合醇由于多种原因，已经涨价到9000多元/吨，成本优势已经不明显，包括唐志良在内的不少用户都在寻求国内能生产混合醇的企业，并开始关注煤制混合醇。他认为，煤制混合醇除了提取出单醇外，混合醇不分离也可以直接用一些化工产品的生产，开发混丙醇等下游产品。
“尽管煤制的混合醇和煤制油的副产混合醇所含成分不一样，只要国内有企业生产出煤制混合醇，告诉我们，我们愿意包销。”唐志良说。
全国煤制混合醇（产业链）协作联盟专家表示，混合醇最大的用途还是在化工上，除了提取单醇外，混合醇还可以直接作为化工原料，生成其他的化工产品，比如可以一步催化合成异丁醛等产品，还可以根据市场需要有针对性的利用，比如提取含有乙醇、异丙醇两种混合醇，用于提取姜黄中的天然药物姜黄素，要比单一醇的提取效果好，提取率更高。
目前我国甲醇过剩严重，甲醇汽油推广进展缓慢。图为西安丈八路一延长石油的甲醇汽油加油站。 (CFP 供图)
加快推广经济可行
中国科学院山西煤炭化学研究所研究员房克功介绍，煤制混合醇如果不包括气头，生产成本在2500～3000元/吨，混合醇分离成单醇的成本在3000～4000元/吨。房克功介绍，20万～30万吨/年的混合醇装置具有经济性，同时，分离后的单醇才具有规模。中科合成油工程有限公司高工唐宏青表示，从项目工程化的角度讲，新建混合醇装置算上征地、还贷利息、人工工资等，生产出来的混合醇成本5000～6000元/吨，分离单醇的费用不会超过1000元/吨，像乙醇的生产成本不会超过7000元/吨。
“在现有的甲醇装置上改产混合醇投资比较低，肯定合算。” 唐宏青告诉记者。他介绍，在现有甲醇装置上改产混合醇，前面的工序不变，投资也就在变换、催化剂、精馏塔上。改产有两种形式，一是一部分改造，在现有甲醇装置的合成气净化工段之后引出一股合成气，增加一套高能复合醇装置，同时生产多碳混合醇和甲醇。二是将现有甲醇装置全部改产为多碳混合醇。一个15万～20万吨/年甲醇装置，在前期投资已经还完贷款、公用工程能满足的情况下，后期投资不会很大，混合醇生产成本能达到3000～4000元/吨，单醇成本在5000～6000元/吨。
据中宇资讯价格分析师柳东远介绍，国内MTBE主流成交价格在9000～9300元/吨，无水乙醇主流出厂价在7200～7400元/吨含税。正丁醇市场价格10400～10500元/吨，异丁醇9400～9500元/吨，正丙醇华东地区国产、进口货商谈价位集中在10300～10500元/吨，异丙醇市场主流成交价位集中在9400～9500元/吨。
业内专家指出，与单醇以及MTBE相比，显然混合醇有着得天独厚的成本优势，因此，混合醇无论是直接作为燃料使用，还是代替MTBE用作汽油添加剂都具有经济性，分离的单醇相比目前的市场价格也都具有成本优势。目前我国甲醇产能过剩，去年甲醇装置开工率不到60%，而且甲醇生产企业产品结构单一，综合盈利和抵御风险能力低。目前在华东地区甲醇出厂价在2800～3000元/吨，而50万吨/年的大型甲醇装置生产成本在2600～2700元/吨，中小型装置生产成本在2700～2900元/吨，多数企业利润微薄甚至亏损运行。
上海石油化工研究院高级工程师瞿勇认为，在现有甲醇装置上改产混合醇，不仅节省投资、降低生产成本，而且对甲醇企业来说，这也是条投资少、建设周期短、提高效益、抗风险的升级转型之路。上马混合醇后，就可以根据市场行情，调节混合醇及各种单醇的产量，以达到利润的最大化。
不过，唐宏青提醒说，目前对混合醇生产的成本预计只是一种推断，煤制混合醇还是要坚持先工业化示范后推广的原则，经过工业化示范才能核算出来真正成本，同时，对煤制混合醇的成本、利润要算总账。
催化剂开发是关键
由合成气直接合成低碳混合醇的研究开始于1920年。上世纪70年代以来的两次石油危机，使人们对合成低碳混合醇产生了更大的兴趣，许多国家投入大量的人力、物力，甚至跨国联合攻关研究和开发，有些国家将混合醇合成列入国家发展计划。美国、德国、法国、意大利等国家先后开发出了不同的工艺技术。20多年前，中国科学院山西煤炭化学研究所、中国科技大学、北京大学、清华大学等也开始了煤制低碳混合醇技术的研究开发。多位专家向记者表示，煤制混合醇的合成关键在催化剂。
庄叔贤、房克功等专家向记者介绍，目前合成混合醇的催化剂有四类：改性高温甲醇合成催化剂、改性低温甲醇合成催化剂、铜基催化剂、钼基催化剂，这四种催化剂各有利弊。
改性高温甲醇合成催化剂生产的混合醇，含有的甲醇产量高，达到总产物的70%，丁醇占10%多，反应温度为350～420℃，反应压力在12～16MPa，反应条件苛刻。在改性高温甲醇合成催化剂工艺生产项目方面，意大利斯那姆公司在1982年建成了1500吨/年的示范装置。
改性低温甲醇合成催化剂条件比较温和，但是总醇及乙醇以上的醇产量较低。
铜基催化剂反应条件温和，反应温度250～260℃，反应压力在5MPa，和甲醇生产条件类似，催化剂活性和混合醇及乙醇以上的醇产量较高，但副产物也相对较多。铜铁基催化剂甲醇产量约占总产物的30%～40%、乙醇约占30%、丙醇占15%～20%、丁醇约占10%、戊醇低于5%，甲烷、乙烷等烃类占20%，烯烃约占总产物的5%。
钼基催化剂具有独特的抗硫性，避免了合成气中因硫而使催化剂中毒的问题，节省了生产过程的除硫过程，但是最终产品混合醇以及单醇里含硫，脱硫是个麻烦事。而且装置尾气的二氧化碳含量高、烃少，反应温度高，能耗高，催化剂成本高。钼基催化剂甲醇产量约占总产物的50%、乙醇占20%、丙醇占10%、丁醇不到10%、戊醇低于5%。
庄叔贤、房克功目前看好铜基催化剂，认为相比钼基催化剂，使用铜基催化剂生产的混合醇中甲醇所占的比例小，市场价值高的高碳醇比例高。而厦门大学教授张鸿斌则认为，煤制混合醇应当看活性和稳定性，他看好钼氧基的催化剂，不含硫，乙醇甲醇产量高。
全国煤制混合醇（产业链）协作联盟专家表示，催化剂开发重点是高活性、高选择性、高稳定性，提高一氧化碳的转化率和总醇单位时间产量，提高高碳醇在总醇中所占的比例。通过设计、优化合理的产品结构，达到最佳的经济效益。
目前我国部分进口的混合醇是南非沙索集团煤制油的副产品，近年来该产品进口价格大幅上涨，已经从2010年的6500元/吨涨价到9000多元/吨。图为南非沙索公司塞空达煤制油工厂。 （沙索公司 供图）
