2.3.1　化学合成制乙醇

乙烯水合法分为间接水合法和直接水合法。间接水合法由美国联碳公司开发，反应分两步进行，先将乙烯在一定温度、压力条件下通入浓硫酸中，生成硫酸酯，再将硫酸酯在水解塔中加热水解而得乙醇，同时有副产物乙醚生成。间接水合法设备腐蚀严重，生产流程长，已被直接水合法取代。直接水合法由壳牌公司最先开发应用，该工艺是在一定条件下，乙烯通过固体酸催化剂直接与水反应生成乙醇，工业上采用负载于硅藻土上的磷酸催化剂。乙烯水合法缺乏经济性，已经很少应用。

合成气化学法合成乙醇已经具有很长的历史，1920年就已经出现了利用化学催化的方法将CO和H₂合成乙醇的方法。制备合成气是该过程的重要步骤之一，合成气可来源于天然气转化、煤气化或生物质气化装置，也可以来自钢厂废气，城市生活垃圾也可以经气化制备合成气，城市垃圾中有机物占25%～30%，是可再生资源的一种，每燃烧5t垃圾可获得相当1t标煤的热量。

目前普遍研究的合成气化学法生产乙醇有2种方法，一种是甲醇羰基化，美国联碳公司利用Co（OAc）-12催化剂，甲醇与合成气反应制取乙醇，获得了较高的转化率和产品选择性；壳牌公司用甲醇和合成气在CoI₂、CoBr₂的催化作用下反应，甲醇转化率可达51.1%，乙醇选择性63.8%。另一种方法是合成气在催化剂的作用下直接合成乙醇，美国联碳公司开发的Rh系催化剂、德国Hoechst公司开发的Rh-Mg系催化剂和法国IFP开发的Co-Cu-Cr-碱系催化剂，都取得了一定进展。虽然国内外已在该领域开展了大量研究工作，但在目标产物转化率和收率方面还有待进一步提高，因此该方法目前尚未得到工业应用。

美国塞拉尼斯（Celanese）公司基于其甲醇羰基合成乙酸工艺，开发了TCX乙醇生产技术，该技术使用合成气和氢气为原料，在合成乙酸后，乙酸和氢气在铂/锡催化剂的作用下发生加氢反应制备乙醇，具有生产成本低、占地面积小和装置规模大（110万吨/年）等特点，其全生命周期水耗比传统生物燃料水耗要低。该工艺与生物质气化技术结合可低成本生产生物燃料乙醇。2012年4月，塞拉尼斯公司获准在南京建设27.5万吨/年工业乙醇项目，该公司同时计划在珠海、内蒙古、美国德克萨斯州和印度尼西亚建设乙醇生产装置。加拿大Enerkem公司开发了以城市垃圾为原料，经气化、合成气净化、甲醇羰基化生产乙醇的成套技术，如图2-4所示，该工艺每10t垃圾可生产3t乙醇。Enerkem公司在加拿大的魁北克已经建成一座130万加仑/年的工业示范装置，目前与GreenField乙醇公司合作在加拿大埃德蒙顿建设其10万加仑/年的商业生产装置，并计划在美国Pontotoc和加拿大Varennes另建2座10万加仑/年的生产装置。

图2-4　Enerkem燃料乙醇生产工艺流程图