“大众创业,万众创新”,国家总理的一声号召,沸腾了无数人的热血。海归精英于彦哲的创业,正赶上了中国创新创业最好的时代。
把地沟油变成生物柴油,不算得上什么稀奇。但若能把地沟油低成本变成百分百替代石化柴油的生物柴油,甚至是生物航煤,就让人不得不刮目相看。于彦哲把这一不可能变成了现实,成就了升级版的第二代生物柴油。
7月21日,于彦哲如约在其办公室接受了中国化工报记者的独家采访。他的办公室陈设简单,办公桌对面墙上的“天道酬勤”四个字异常醒目。
近一米八的个头,干净利落的短发,鼻梁上架着一幅黑框眼镜,整个人安静、内敛,说起话来有着工科生特有的严谨,这是于彦哲留给记者的第一印象。简单交流过后,记者立刻给他贴上了另一张标签——海归精英。
于彦哲本科就读于同济大学,是材料专业的高材生,2005年7月毕业;同年9月,他以优异成绩进入享有国际盛誉的德国顶尖大学——慕尼黑工业大学攻读硕士学位。该校是德国最古老的工业大学,有着“诺贝尔奖制造工厂”的美誉。在一向以严谨、高要求著称的德国,于彦哲仅用6年多的时间,便获得了慕尼黑工业大学工业催化领域的硕士和博士学位。
德国一直是世界化工强国,这里诞生了巴斯夫、赢创、朗盛等知名化工企业。多年的异国生活,让于彦哲对国外的风土人情有了深入的了解,做研究期间就已跟多家世界知名化工企业有过接触,而且还精通德语、英语、中文等多门语言。如于彦哲般具有国际背景的复合型人才,进入一家大型跨国企业,想来不是什么难事,也符合大多数人的人生设想。
2012年初,于彦哲博士毕业,出乎很多人意料,他决定回国创业。记者问他为什么?他没有滔滔不绝的讲理想谈抱负,只是平静而坚定地说:“作为一个中国人,还是希望在中国干点事儿。”
2012年,因威胁老百姓的餐桌安全,地沟油正处于风口浪尖。经过数个月的考察,于彦哲盯上了地沟油。他说:“给地沟油找一个好去处,于国于民于己都是一件好事。”
于彦哲和记者说,废弃油脂泛指餐饮、食用油脂生产和食品加工等行业剩余废弃的油脂。我国目前食用油(包括动物油脂)消费量约为2500万吨/年,并且逐年增加,保守估计可回收利用的废弃油脂300万~400万吨/年。为防止废弃油脂回流到餐饮和食品加工行业,最经济环保的方法就是合理规划利用,变废为宝,其中一种解决方案是生产生物柴油。
统计多个方面数据显示,与石化柴油相比,使用生物柴油可以大幅度减少温室气体和有害化学气体排放。发展生物柴油作为可再生燃料,在全球范围内已成为一种趋势。欧盟委员会为推动可再生燃料在交通领域的应用,2003年通过了《生物燃料指令(BD)》,2009年通过了《可再次生产的能源指令(RED)》,这两项法律指令对生物燃料在交通领域的强制性利用进行了规定;美国环保署也制定了可再生燃料标准计划(RFS)来推动替代燃料利用;马来西亚所有加油站从2014年7月起出售含棕榈油生物燃料;菲律宾能源部设定,2015年燃油中生物燃料占比一定要达到5%;印度尼西亚自2014年1月开始,燃油必须掺加10%的生物柴油,而发电用油必须掺加20%。
他强调说:“我国石油对外依存度高,而且环保压力大,用地沟油生产生物柴油可谓一举多得。国家对此也是多方支持的。”
2012年11月,于彦哲及团队在常州注册成立了常州仁晟生物能源科技有限公司,他的头衔也变成了常州仁晟生物能源科技有限公司总经理。
要做生物柴油?记者不由得替他捏了把汗。目前,生物柴油产业受到国际油价下行和国内生产中原料很难保证、销售渠道不畅、扶持政策不够等多方面坏因的影响,我国生物柴油产业发展陷入困境,大批企业停产。这样一个时间段进入这个行业,会不会太过冒险?于彦哲淡然一笑说:“经过对整个生物柴业的调研,这一些状况基本了解,但我想做的是不一样的生物柴油。”
他解释道,社会上普遍认知的生物柴油是指由甘油三酯(地沟油主要成分)和甲醇经过酯交换(酯化)反应得到的脂肪酸甲酯,也称作第一代生物柴油。第一代生物柴油与普通石化柴油相比,具有十六烷值高,闪点高,含硫量低,能利用废弃油脂作为原料等诸多优点。自1990年首套万吨级装置在奥地利投产以来,第一代生物柴油成为油脂化工中发展最快的行业。我国在2004~2010年也经历了生物柴油的迅速增加。目前,全球第一代生物柴油产能已超越2000万吨/年;国内产能保守估计为100万吨/年,大多分布在在河北、山东、江苏、浙江和福建地区,2014~2015年新规划产能至少还有100万吨/年。
然而,第一代生物柴油存在致命缺陷:燃烧热值约为普通石化柴油的87%,不能完全替代石化柴油,只能按比例添加,且调配比例不能过大,一般遵循国家生物柴油B5标准;凝固点偏高,无法在冬季和高寒地区使用,且没办法使用普通石化柴油的降凝剂来降低凝固点;生产中用到强酸或强碱,产生的含盐废水和副产丙三醇(甘油)难以分离提纯。
鉴于以上缺陷,深度加氢被用来处理油脂并得到迅速发展。油脂在高温、高压条件下,通过催化加氢生成直链烷烃,也就是第二代生物柴油。第二代生物柴油在国际上被称为绿色柴油,其成分是C12~C20的烷烃(大部分为C15~C18),结构和性能更接近石化柴油,能以更大的比例添加在石化柴油中。但因凝固点较高(由于其主要成分为正构烷烃,凝固点高于10℃)限制了应用限制范围,所以一般第二代生物柴油的工业化生产线都会配备异构化装置,用于降低产品的凝固点。
欧洲是第二代生物柴油的主要生产地区,产能在109万吨/年。德国是世界上最大的生物柴油市场,第二代生物柴油用量在德国车用燃料中的占比慢慢地提高,年用量达到44万吨,而第一代生物柴油比例逐渐下降。国际上最具代表性的第二代生物柴油生产企业是芬兰Neste石油公司,该公司在新加坡(2010年)和荷兰鹿特丹(2011年)各投资兴建了80万吨/年装置并顺利运营至今。国内也有类似装置于2014年开车运行。
不过,第二代生物柴油生产中也存在两个明显缺点,一是加氢催化剂通常为硫化态的NiMo/Al2O3或CoMo/Al2O3,反应过程中硫易损失,要一直添加含硫化合物保持催化剂活性,会导致含硫废气和含硫废液产生,要增加配套废气及废污水处理装置,增加投资及经营成本。二是反应产物绝大多数为正构烷烃,凝固点较高,无法以很高比例掺入到石化柴油中;若增加异构化装置,则投资成本会促进增加。
于彦哲说,以地沟油为原料,通过加氢途径生产烃类生物柴油,慢慢的变成了国内外公认的未来发展趋势。他希望在这个方向上,开发一种不一样的生物柴油生产技术,不但凝固点更低,而且生产所带来的成本不高。
针对现有第二代生物柴油生产的基本工艺中需要补充含硫化合物来保持催化剂活性的问题,工业催化专业出身的于彦哲把突破口放在了新工艺上。
凭借在工业催化领域多年的沉淀和一系列的试验,于彦哲很快就找到了突破口。经实验验证,地沟油经独特的预处理工艺进行预处理后,在新型固体催化剂的作用下和氢气在一定的温度、压力条件反应,经过加氢、脱羰、脱羧、异构化等步骤,可以直接生成不含氧的直链和支链烷烃。
目前,采用该新工艺已完成中试。所得产品经上海润凯油液监测有限公司监测,硫含量优于国Ⅴ柴油标准,十六烷值≥80,凝固点在0℃以下。于彦哲把这一升级版的二代生物柴油称作第二代先进生物柴油,称可以百分百替代石化柴油;若与石化柴油按比例调和,则可大幅度的提高其产品质量。他强调:“升级版的二代生物柴油是烃类混合物,进一步经过临氢异构化反应后将得到含量较高的低凝固点成分。最新试验结果为,该成分的凝固点为-50℃左右。这部分低凝固点烃类混合物可以分馏出来用作航空煤油,附加值将大幅度的提高。”
国际油价下行是把双刃剑,生物柴油价格受到市场冲击的同时,地沟油的收购价格也相应降低,因而生物柴油生产所带来的成本降低,在某一些程度上可以最大限度地降低油价下行对生物柴油的影响。而高的附加价值生物航煤的生产也为他们指出了一个新的发展思路。
于彦哲表示,新的生产的基本工艺与第一代生物柴油(脂肪酸甲酯)的生产的基本工艺相比,产品具有密度低、热值高和低凝点的特点。与现有其他第二代生物柴油生产的基本工艺相比,该技术的工艺流程短,固定资产投入少,人力成本也大幅度降低,整体项目的投资经营成本会一下子就下降。初步测算,采用新工艺建设1万吨/年生物柴油生产线万元左右,与同等规模的第二代生物柴油生产线%左右。
在中试生产线现场,记者看出,整个生产装置小巧而紧凑,进料、预热、反应、出料,全部实现DCS全自动控制。车间内没有闻到刺鼻的气味,也未见到污水排放口,仅有进料泵的轰鸣声提醒着这里正进行着生产。主控室的陈列柜里,地沟油经简易地处理后的棕黄色液体,与旁边无色透明的第二代先进生物柴油产品形成了鲜明的对比。
于彦哲和记者说:“仁晟下一步的计划是将新工艺进行工程放大,第一步是建设1万吨/年的升级版二代生物柴油生产线,目前和福斯特惠勒(河北)工程设计有限公司联合进行工艺包编制工作,预计9月完成工艺编制。今后,将陆续建设3万吨/年、5万吨/年等生产线。”仁晟愿意与国内外上中下游客户合作,一同推动生物柴油产业高质量发展迈上新台阶。
记者离开时,于彦哲带着他的产品奔向了当地一位化工专家,他觉得提升产品附加值,还有好多个方向值得尝试。他甚至筹划着,等将来产量做大后,把分馏出来的生物航煤进行认证并出口到国外。
于彦哲和仁晟公司的执着追求,让我们对国内生物些油的未来充满期待。升级版二代生物柴油的研发成功,或许有望成为当前陷入困境的生物柴油产业发展的一个转折点。
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