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目前工業(yè)需求的所有脂肪醇類中，只有乙醇還是靠農(nóng)產(chǎn)品的發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)。2014年我國(guó)燃料乙醇產(chǎn)量合計(jì)221.4萬(wàn)噸，主要由幾個(gè)農(nóng)產(chǎn)品發(fā)酵廠來(lái)完成的?！犊稍偕茉粗虚L(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中也明確提出，到2020年，燃料乙醇年利用量將達(dá)到1000萬(wàn)噸，按照目前情況，如果僅用發(fā)酵方式生產(chǎn)，那么這個(gè)目標(biāo)則很難實(shí)現(xiàn)。

發(fā)酵法乙醇發(fā)展受限

農(nóng)作物發(fā)酵法是乙醇的主要生產(chǎn)方法， 占全球乙醇總產(chǎn)量的90%以上。

我國(guó)的糧食和飼料消費(fèi)量都很大，因此燃料乙醇發(fā)展最大的障礙就是與人爭(zhēng)糧和與畜爭(zhēng)食。每生產(chǎn)1噸燃料乙醇約需3.5噸糧食，盡管使用的是陳化糧，但也是對(duì)農(nóng)用飼料的爭(zhēng)奪。

雖然可以使用纖維素類原料生產(chǎn)乙醇， 目前很多廠商也在開(kāi)發(fā)纖維素酶解制取乙醇，但是均沒(méi)有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。而且，其需要高成本的水解酶或酸， 廢液產(chǎn)生量十分驚人， 還有10%~40%的木質(zhì)素難以降解。因此發(fā)酵法乙醇未來(lái)將難以生存。

在這一背景下，毫無(wú)疑問(wèn)，發(fā)展化學(xué)合成乙醇很有必要。

化學(xué)合成乙醇突破難

目前國(guó)內(nèi)在建的和新投產(chǎn)的化學(xué)合成乙醇裝置都是以醋酸和醋酸甲酯為中間物的路線。此外還有甲醇羰基合成直接合成乙醇、醋酸脫水制乙烯酮后加氫、二甲醚脫氫制環(huán)氧乙烷后加氫、甲醇同系化制乙醇等工藝路線。但這些工藝路線都未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，其原因主要有以下幾方面：工藝路線太長(zhǎng)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本太高。例如，醋酸和醋酸甲酯為中間物的工業(yè)路線太長(zhǎng)，成本超過(guò)6000元/噸，無(wú)法與糧食乙醇匹敵。轉(zhuǎn)化率或收率太低，一大堆副產(chǎn)品沒(méi)有辦法處理。例如，合成低碳混合醇路線有一半以上是其他醇類，大部分沒(méi)有出路。催化劑太貴或副產(chǎn)品太多。例如合成氣（CO+H2）合成低碳混合醇路線，用銠催化劑太貴。催化劑毒性太大，例如乙炔水合法，用汞或鎘催化劑對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體的毒害太大。工藝過(guò)程腐蝕性太強(qiáng)。如經(jīng)C2H4合成乙醇的的兩個(gè)方法都存在這個(gè)問(wèn)題。

這五方面最終都可以歸納為催化劑的問(wèn)題，幾十年來(lái)化學(xué)合成乙二醇的催化劑在科研上都沒(méi)有突破。如果有一種合適的催化劑，從合成氣開(kāi)始，一步合成乙醇，就完全可以將成本控制在4000元/噸以下，不懼油價(jià)下跌，煤化工也就有了新出路，乙醇汽油大規(guī)模使用也將成為可能。

納米催化劑被寄厚望

近年來(lái)科學(xué)工作者在納米微粒催化劑的研究方面已取得一些結(jié)果，顯示了納米粒子催化劑的優(yōu)越性。近期國(guó)內(nèi)外催化界對(duì)納米催化劑的研究，值得從事化學(xué)合成乙醇科研人員借鑒。

其中一個(gè)十分有意義的例子是甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯，這是一個(gè)很簡(jiǎn)單的反應(yīng)。傳統(tǒng)的乙烯生產(chǎn)方法是石腦油裂解，由于石腦油的價(jià)格比較高，而國(guó)際上甲烷的產(chǎn)量很高，人們寄希望于用甲烷做原料來(lái)制取乙烯。但國(guó)內(nèi)科研單位歷經(jīng)十余年的努力，終因副反應(yīng)復(fù)雜難以控制，收率始終無(wú)法突破30%而告終。不久前美國(guó)Siluria公司借助美國(guó)麻省理工學(xué)院研制的新型納米線狀催化劑，在甲烷氧化偶聯(lián)工藝上取得了突破。該催化劑活性提高了100多倍，可在低于傳統(tǒng)蒸汽裂解法操作溫度200℃～300℃的情況下，在0.5～1.0MPa壓力下，高效催化甲烷轉(zhuǎn)化成乙烯。

這表明，目前使用傳統(tǒng)催化劑的化工工藝正在受到納米催化劑的沖擊，化學(xué)合成乙醇的突破也應(yīng)鎖定納米催化劑。我們可以期待：從合成氣出發(fā)，在傳統(tǒng)催化劑的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出納米催化劑，有可能明顯縮短工藝流程，提高反應(yīng)活性、轉(zhuǎn)化率和收率。用一個(gè)工藝上合理、經(jīng)濟(jì)上合算的工藝路線，實(shí)現(xiàn)合成乙醇的煤化學(xué)工業(yè)化，來(lái)代替糧食發(fā)酵得到的燃料乙醇。

而要實(shí)現(xiàn)這些，我們的科研人員應(yīng)盡快從成熟課題中突圍出來(lái)，也就是說(shuō)要“騰籠換鳥(niǎo)”，方能“鳳凰涅槃”。需要從研究已久的成熟課題上騰出一部分力量來(lái)，投入到尚未工業(yè)化的工藝路線中去。