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三聚环保突破“秸秆制油”关键技术 千亿绿色能源产业呼之欲出
2018-07-06 17:03  · 来源:每日经济新闻  · 作者:  · 责编:刘澄谚

     过去,三聚环保以传统化石能源与化工行业新材料与新技术服务商的角色为市场所熟知。近年来,公司积极介入以生物质炭化技术、生态农业与生物质能源为代表的绿色产业,力争通过独家技术创新和全产业链优势,实现主业再造。

  日前,公司相关技术负责人表示,经过逾5年的自主研发,三聚环保在生物质直接液化领域取得重大技术突破,并且已经进行了全球专利技术布局,已累计申请了80项专利,全部为发明专利,后续相关专利申请仍在进行中。近期,公司委托中科院过程所多相复杂系统国家重点实验室完成了第三方独立重复试验及评价工作。

  根据中科院重复试验结果数据看,对于本次试验的玉米秸杆原料,约2.1吨秸杆可以生成1吨氧含量小于5%的初级生物液体燃料。第三方报告显示,三聚环保提出的生物质直接液化技术路线,在有效降低加工成本的同时,还可以提高油品品质、大幅减少污水排放,对推进生物质直接液化技术的进步具有重要意义。此次独立重复试验所得出的结论与公司进行的试验结果一致,表明该技术已经初步具备产业化的条件。

  通俗地说,三聚环保的生物质直接液化技术可以高效地把秸秆、木屑、废弃油脂等转换为生物液体燃料。即将农林废弃物在催化剂的作用下,直接大量转化成以碳氢化合物为主的液体清洁燃料及化学品的过程。据行业人士介绍,由于相关法规要求,目前在欧洲市场,对生物质柴油的需求旺盛。

  欧美等发达国家十分重视生物质燃料技术的开发。根据《中科院生物科技战略情报》显示,2018年5月3日,美国能源部(DOE)宣布将投入7800万美元支持早期生物质能源研究和开发,致力于解决丰富多样的生物资源所面临的各种技术问题,使包括藻类、非粮能源作物(如玉米、甘蔗等)和各种废弃物(如植物秸秆、稻壳等)在内的各类生物质资源更有效地转化为更具经济性的生物燃料、生物质电力和生物制品。本次资助的项目涵盖四大主题,首当其冲的是斥资2800万美元“用于产品合成的生物能源工程”,旨在开发用于热化学处理的新型催化剂、高效的生物质转化工艺,以降低生物燃料和生物基制品生产成本。

  三聚环保技术负责人表示,相比现在主流的燃料乙醇、棕榈油制柴油,生物直接液化技术具备原料易得、成本更低的优势,是真正能实现降低碳排放的绿色燃料。公司计划在2018年底,主要与国内和国际石油巨头进行战略合作,共同推进绿色能源和化学品的规模化和产业化;未来三年建成3~5套规模在20、30万吨级的标准化工业示范装置的建设;未来五年实现全面产业化,即建立多个标准化分布式生物质液化工厂,实现不低于500万吨的总产能,初步形成上下游规模化的产业布局。

  拥有业内独门技术

  过去十多年以来,沿着“天蓝、水清、地沃、人善”的发展理念,三聚环保以传统化石能源与化工行业的新材料与新技术服务商的角色,以及绩优蓝筹股的形象为市场所熟知。

  基于长期的技术储备和生物质收储体系建设,近年来公司开始将战略重心转向市场空间更大且更可持续的绿色产业领域。

  笔者注意到,与公司往年年报明显不同的是,在2017年年报中,三聚环保对发展绿色产业做了重点阐述。

  公司指出,生物质综合利用、绿色能源及化学品生产已取代传统能源化工综合服务成为未来发展需重点着力的第一大项。公司的目标是通过绿色发展战略的实施,到2020年底,发展成为生物质利用和绿色能源与化学品的全球技术领先者,也为公司获得长期稳定的收益提供可靠的保障。

  从2017年报来看,公司用农作物秸秆等生物质综合循环利用生产炭基复合肥、土壤改良剂等产品的业务已经初见规模,并且给出了规模化生产炭基复合肥的清晰路线图。

  那么,公司年报中有提及的“绿色能源”指的是什么呢?对此,笔者采访了多位化工行业分析师,他们大多表示,此前曾在调研时听公司方面有所提及,并表示在进行相关知识产权布局。

  日前,笔者笔者从三聚环保技术负责人处独家获悉,经过近5年的自主研发,三聚环保在生物质直接液化领域取得重大技术突破,而这正是前面所提及的“绿色能源”。

  6月20日三聚环保在公告中指出,最近公司曾托中科院过程所多相复杂系统国家重点实验室就该技术开展第三方独立重复试验及评价工作。所谓生物质直接液化,是指将秸杆、木屑、废弃油脂等农林废弃物,在催化剂的作用下,通过一定的温度、压力和工艺条件直接转化成以碳氢化合物为主的液体清洁燃料及化学品的过程。

  据公司方面向笔者出示的中科院最新试验报告显示:对于此次试验的玉米秸杆原料,约2.1吨秸杆可以生成一吨氧含量小于5%的初级液化油产品。

  据公司技术负责人向笔者表示,中科院过程所经过一番详尽的重复试验及考察所得出的结果与公司此前做的试验结果一致,表明该技术路线有可靠的重复性。

  而公司开发该项技术的目的是将以秸秆为代表的废弃生物质低成本转化为绿色生物汽柴油、航煤等清洁油品,为解决生物质大规模利用和能源安全开创出一条新途径。通俗地说,公司的生物质液化技术可以把农林废弃物等生物质转换为液体燃料。

  “据我了解,目前业内还没有其他公司可以做到我们这个程度,我们采用的是自主研发的催化剂和特殊的脱氧方式,并与悬浮床技术有机结合。和目前其他生产生物质燃料的主流技术路径相比在成本上更具经济性。”公司技术负责人向笔者表示,这项技术能获得试验成果,缘于公司突破了高效低成本新型纳米催化剂研发制备、生物质脱氧及生成大量有机废水等难题,“依托于公司近年来对MCT悬浮床工艺、催化剂等核心技术的积累和创新”。据介绍,相比其他主流技术,该项技术在成本上独具优势,“与纤维素发酵工艺、水热裂解工艺等相比,新的技术在成本和技术成熟度上更显优势。”据试验数据表明,运用该技术有望在正常油价下等质、经济性的替代化石资源。

  公司公告显示, 6月21日,中国石油和化学工业联合会组织专家在北京召开了劣质重油MCT悬浮床加氢技术科技成果鉴定会。鉴定委员会认为,该成果创新性强,主要技术指标处于国际领先水平。标志着我国自主研发的MCT悬浮床加氢成套技术及装备实现了重大突破。”因为我们掌握了悬浮床技术,使得公司在生物质直接液化技术开发和工业化应用方面有了依托。悬浮床技术作为平台技术,将在秸秆制油技术中成为核心。”

  另据介绍,针对此项技术,三聚环保正在建立完整的知识产权保护体系,已累计申请了80项专利,全部为发明专利,后续专利申请仍在进行中。

  生物液体燃料市场广阔

  随着各国对气候变化、节能减排的意识不断增强,生物质燃料渐成新能源市场的宠儿。相比高碳排放的化石燃料,生物燃料是采用吸收二氧化碳的植物原料生产的,从而实现了大气层的碳循环和减量化。据联合国政府间气候变化专门委员会估计,地球上每年产生的生物质资源总量高达1700亿吨,相当于约1000亿吨标准煤。如果能够有效利用生物质资源,完全可以在不使用化石能源的情况下,满足全球一次能源的消耗。

  根据欧盟2012年起执行的有关规定,途经其上空的飞机须添加一定比例的生物质航空燃油,否则将被征收航空碳税。而由棕榈油制成的生物柴油在欧盟的售价可达1400美元/吨,相关生产企业利润不菲。

  据行业人士介绍,目前在中国没有类似规定的根本原因是此前国内企业尚未掌握相关低成本制造技术,未来一旦国内也出台相关管理办法,那么生物质航油的市场前景将不可限量。

  按照国际民航组织预测,到2020年生物航空燃油将达到航油总量的30%。如果中国未来也按照这个比例执行,那么未来将有1200万吨的航油需要打上“生物质”的标签。

  在国家层面,发展生物质液体燃料已被纳入我国中长期规划。根据国家能源局2016年发布的《生物质能发展“十三五”规划》的数据显示,截至2015年,我国生物质液体燃料总产量不到300万吨,其中燃料乙醇占比超七成,生物柴油尚处于产业发展初期。规划到2020年,我国生物质液体燃料年利用量将达600万吨,并将建立健全生物柴油产品标准体系,推进生物柴油在交通领域的应用。

  据公司技术负责人介绍,用公司技术生产的生物质液体燃料,再经过提炼就可以变成符合最新国标的汽柴油、航煤等绿色燃料。而更具战略意义的是,未来一旦“生物直接液化”技术实现产业化以后,我国对进口原油的依赖将找到替代方案。

  对于这样一项具备巨大市场潜力的技术,一个市场会广泛关注的问题是:在成本上是否具备经济性呢?

  虽然相比煤制油,生物质在生产上更容易反应,但长期以来,生物质燃料始终面临成本高企的拷问。此前国际上生物航空燃油的成本是普通航空燃油的2-3倍,如何能有效降低生产成本是生物质燃油迈向更大市场需要越过的坎。

  早在2009年,中国石化就启动了生物航空燃油的研发;2011年12月,中石化成功生产出以棕榈油为原料的生物航空燃油;2012年10月,中石化生产出以“地沟油”为原料的生物航空燃油。不过据行业人士介绍,其生产过程用的是成本较高的加氢精制等工艺,导致在经济性上弱于化石能源,同时较为依赖政府的扶持政策。

  据公司统计,国内农作物秸秆总量已超过10亿吨/年,其中最终焚烧处理的约40%。而公司的生物质液化技术可以环保、高效地对这些被废弃的资源加以利用。“从试验数据来看,用我们的技术,每2.1吨玉米秸秆就能出1吨油。”技术负责人介绍,“自主知识产权的悬浮床技术和催化剂技术优势得到了充分体现”。

  “这次试验我们用的是高含氧的玉米秸杆,按原料成本700元/吨计算,最终制成的成品生物柴油的成本不会超过5000元/吨,在目前国际油价70美元/桶的背景下,可以不依赖补贴就经济性地替代普通成品油。”

  此外,欧洲之所以鼓励生物质燃油的运用,是因为生物质能源基本不增加碳排放。不过第一代生物燃料以粮食作物、油料作物为生产原料,这种方式存在“与人争食”和“侵占耕地”的问题,比如,东南亚为提高棕榈油产量,大量开垦林地,在其生产过程中增施农药、化肥等,间接导致了碳排放的增加。

  据三聚环保方面介绍,鉴于目前欧洲对生物质燃料的需求量很大,未来公司的秸秆制油将先行在欧洲市场导入,“欧洲目前每年的柴油消耗量是2亿吨,假设其中10%为生物柴油,就有多达2000万吨的市场需求。”

  建立资源收储体系,产能有望成规模

  据笔者获悉,目前三聚环保的生物液体燃料技术处于从小试到中试过渡的阶段。不过公司技术负责人强调,今后公司不会出售该技术,而是通过合作来实现快速产业化。

  “我们会有选择地开展战略合作。目前BP、挪威石油、壳牌等国际石油巨头都有合作意向,此举旨在做技术背书,并解决先期开发的资金问题。”他表示,“我们力争在今年年底通过战略建设一批项目,到2020年底先建3-5套年产20~30万吨的工业示范装置,为后续大规模产业布局打下基础,随后再利用2年时间建成5-10套年产50万吨规模的大工业装置,即在5年后规划形成500-1000万吨的产能。”

  之所以有这样的把握,是因为公司自2017年开始,通过大举进军生态农业,在秸秆生物质资源方面已先期进行了布局。生物质炭化还田-土壤改良技术,实质上是公司规划的生物质分质利用的一部分。通过该技术的规模化推广,公司与县域政府、企业合作,建立起了庞大的生物质收储运体系,一方面通过炭化技术发展生态农业,另一方面,将更大量的生物质集中起来,为公司布局生物质液化产业提供稳定的、连续不断的、低成本的原料。

  公司2017年年报显示,计划到2020年底建成300-400套炭基复合肥工厂,实现炭基复合肥产能1500万吨/年,生物质收集运营能力3000万吨/年。

  公司开展的秸秆炭化项目得到了各地政府的欢迎。该技术通过对秸秆进行限氧炭化,生产生物质炭基肥料、土壤改良剂还田,可大幅改善土壤结构,提高化肥利用率,减少农药用量,实现农作物增产提质,2017年被农业部列为重点推介的秸秆农用十大模式。生产的炭基复合肥在全国粮食主产区历经10年以上大规模种植试验,平均增产10%以上,籽粒粗蛋白提高10%左右,每亩增收200元左右,抗病虫害能力增强,重金属降低效果明显,土壤团粒结构得到改善,是目前秸秆利用工业化程度最高、生态效益和经济效益俱佳的解决方案,也是利用先进的工业化技术支持农业建设的代表。

  2014年8月,该技术已被国家发展改委列入33项关键低碳技术目录,2017年4月被农业部列为秸秆资源化利用十大模式之一。在黑龙江、内蒙古、新疆、江西等18个省的示范和应用,农作物增产效果显著,目前项目已在全国大面积快速推广建设。截止至今年5月,公司在全国共对接405个县市,成立项目公司162个。

  有行业分析师认为,目前三聚环保的经营模式主要针对传统能源行业进行技术输出,在生物质燃料大规模产能建成后,能为公司持续性地贡献利润,公司的经营模式也将随之发生重大变化。据公司估算,以1吨生物质液体燃料为三聚环保公司实现盈利1000元的保守计算,5年后该项业务500万吨的产能规模,即有望为公司贡献新增利润50亿元。

  高质化利用农林废弃物,将成为乡村振兴战略的重要抓手。在公司开展的秸秆炭化项目中,很大一部分项目落户在国家级贫困县中。“因为贫困县主要以农业为主,经济工业贡献值较小,但农林资源丰富,这恰好是实施绿色产业的绝佳地区。”公司有关人士表示。

  以国家级贫困县内蒙古科右前旗为例,2017年,三聚秸秆利用扶贫工程在内蒙古兴安盟科右前旗全面得到验证。科右前旗爱放牧一期5万吨炭肥厂项目,直接用工150名建档立卡贫困人口,临时用工超5000人次。实践证明,使用三聚炭肥,每亩可实现效益增收254.6元,5万吨炭肥可实现效益增收3.2亿元。

  “我们建立起来的生物质收储体系,将更多的生物质资源用于未来建设的生物质液体燃料工厂,这将大大提高资源的利用价值,推进乡村振兴战略的实施”。

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