滚滚浓烟、刺鼻气味…这或许是以往煤化工产业给人们留下的印象。然而,如今的煤化工企业已然颠覆了这种认知,它们不仅能够实现低排放,还能将废气转化为新的能源。在河南安阳,有一座 10 万吨级的甲醇制备工厂。这是全国首个、全球最大的采用“CO₂直接制备甲醇”技术的工厂,该技术也是世界最先进的。从焦化炉出来的废气,经过净化、干燥、合成、精馏等一系列工序,最终产出优质清洁的新能源燃料甲醇。
安阳这座甲醇工厂由河南顺成集团和吉利集团共同打造。顺成集团是安阳本地的化工能源企业,为甲醇制备提供上游原材料;吉利集团则主导了工厂的主要技术、设备以及产业链的搭建。
甲醇在物理性质上虽是一种液体燃料,但它对于节能减排和经济运转的核心意义在于其是一种固碳的载体。通过自身的合成、燃烧反应,甲醇把大气中已有的碳循环起来,从而减少对化石能源开采的依赖,降低碳排放。全球最大 CO₂制备甲醇项目落地安阳,是中国甲醇产业的一个缩影和新开端,也是人类历史上第一次如此大规模地利用回收二氧化碳。
实际上,甲醇早已不知不觉地渗透进中国经济的运转中。2022 年,中国有效甲醇产能达到 1000 万吨左右,占全球的 6 成,此外还需外购 1000 多万吨。中国在甲醇产能和需求方面均居全球第一。例如,贵州贵阳、陕西西安、山西晋中这三个城市在甲醇商用化落地方面进展最快,共有 2.7 万辆甲醇乘用车投入出行市场运营,总运行里程接近 100 亿公里,每年节省汽油消耗 15.8 万吨,降低二氧化碳排放 1.94 万吨。
在商用车方面,新疆、青海、山西、内蒙古、陕西、甘肃、贵州等多个省份已将甲醇重卡投入使用,数量超过数百辆,整车经济性提升 18% - 32%。顺成集团此前采购的 10 台远程甲醇重卡反馈效果良好,单车每年可节省燃料费用 10 万元左右,因此在安阳工厂落成仪式上,顺成集团又采购了 300 台甲醇重卡。与此同时,与甲醇乘用车、商用车配套的甲醇加注站在这些重点地区的数量已建成近 130 座,且中国的甲醇需求正以每年 8%左右的幅度增长。安阳甲醇工厂的落地,标志着中国甲醇产业从初期分散试点向规模化商业化转型的关键转折点。
然而,这一里程碑的到来,中国走了 40 年。甲醇作为化石燃料的替代以及对工业废物利用的特性,中国早已关注,但直到如今,甲醇商业化的难点技术才被自主企业完全掌握。以吉利的安阳项目为例,其不同于传统的 CO 加氢制甲醇技术,而是直接利用 CO₂制备,这种工艺的好处在于一步法合成,减少工序降低成本,且捕集的工业废气 CO₂可不用经过还原步骤直接投入生产。
当然,这种办法的难点在于反应催化剂的设计和制备,吉利通过 2015 年收购冰岛 CRI 公司,完全消化吸收了全球先进的相关技术。从应用层面来看,商用车是甲醇燃料的最佳替代场景。商用车占全国机动车保有量的 10%,却消耗了接近 50%的燃油。然而,甲醇汽车本身存在动力系统密闭性、抗腐蚀性、低温冷启动等难点。吉利入局甲醇 18 年,宣称已掌握甲醇汽车核心技术,包括攻克低温冷启动、耐甲醇材料开发、专用润滑油开发、专用添加剂开发、排放控制、甲醇电喷控制系统等。
此外,甲醇热值低于传统燃油,以往的甲醇汽油(一定比例掺杂)曾被老司机吐槽“开着没劲”。而如今,吉利拥有成熟的混动、增程技术,车辆驱动主要靠电,甲醇作为电的来源,使用体验反而会远超普通燃油车。
当然,甲醇作为新能源推广,与锂电、氢能面临相同的问题:储运补能网络的铺设。吉利正在探索新的模式,如根据用户特点和甲醇价格波动规律,通过将甲醇燃料与甲醇汽车进行捆绑,提供输配、加注、销售一站式服务,用较长周期消化甲醇价格短期波动对用户造成的影响,消除不合理的中间环节等。
不过,甲醇有其独特的优势:它是常温下唯一呈液态的新能源燃料。这使得甲醇有了成为氢能战略、锂电产业之外,中国新能源的另一种可能。甲醇燃烧后产生水和二氧化碳,虽然单位排放小于传统化石燃料,但与汽油柴油不同的是,汽油柴油来自自然资源开采,燃烧后产生的是“排放净增”,而甲醇是能源的载体,将化石燃料燃烧后的二氧化碳“固定”下来,在经济运转模型中反复被制备、消耗,实际上没有新增碳排放。这也是甲醇被认为是一种上佳新能源形式的原因。
一般来说,制备甲醇需要高温高压的环境,而制备甲醇的能源消耗不能再用火电。真正的“绿醇”,能源消耗选择丰富,可以是地热、水电、风能,也可以是核能、太阳能电解水制氢等等。
甲醇的第二个优势体现在它几乎可以作为任何形式能量转化的最终载体,且由于其常温液态的性质,储运的难度和成本是所有新能源模式中最低的。一个传统加油站改造成甲醇加注站,所需成本仅数十万元。这也说明甲醇的整个储运环节都可以利用成熟的油气储运技术、设施加以改造实现。而且,液态甲醇的储运安全性和效率高于氢气(高压气罐等设施),也不会像锂电池那样在寿命耗尽后产生高污染的废物。
通过甲醇,能串联起氢能、碳循环、电能替代、燃油替代技术,把各种新能源体系融合在一个运转体制中,在不增加自然资源开采的条件下,真正实现把碳循环起来。
对于中国来说,甲醇经济具有更深的意义。官方数次表态,甲醇值得搞,要大力搞。例如,2021 年 9 月,生态环境部正式受理甲醇汽车的环保认证,实施国环信息公开,甲醇汽车被纳入国家汽车工业统一管理范畴。同年 11 月,工信部在《“十四五”工业绿色发展规划》中明确提出推进二氧化碳耦合制甲醇等降碳技术的推广应用,将甲醇汽车纳入绿色产品,大力发展和推广新能源汽车,促进甲醇汽车等替代燃料汽车推广。
首先,中国富煤、富生物质原料(沼气等等),甲醇制备有天然的低成本原料。其次,中国目前燃油对外依赖度近 70%,而如果我国甲醇燃料应用规模达到 3.5 亿吨以上,可将我国原油对外依存度降到 30%以下。这既能解决传统煤化工企业转型升级问题,又能大大缓解中国的能源对外依赖。
对于中国来说,这是一条更加注重内循环、更符合本身资源特征、又能解决落后产业升级的新能源方案,一举三得。因此,甲醇战略不但可行,而且在中国尤其值得投入。
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编辑:倪丽文