徐金霞，王 莉，葉蓓蓉

(安徽省化工研究院 ，安徽 合肥 230041)

煤基甲醇的現(xiàn)狀、應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化方向

徐金霞，王 莉，葉蓓蓉

(安徽省化工研究院 ，安徽 合肥 230041)

闡述了我國(guó)甲醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。建成中國(guó)煤基甲醇新產(chǎn)業(yè)，對(duì)于改變我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，解決石油短缺，確保能源安全穩(wěn)定具有重大戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。

煤基甲醇；應(yīng)用；現(xiàn)狀；產(chǎn)業(yè)化；燃料；能源

甲醇又名木醇、木酒精、甲基氫氧化物，是一種最簡(jiǎn)單的飽和醇。甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，主要應(yīng)用于精細(xì)化工等領(lǐng)域，用來(lái)制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。甲醇在深加工后可作為一種新型清潔燃料。

我國(guó)甲醇生產(chǎn)起始于二十世紀(jì)50年代末期。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)甲醇工業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)甲醇產(chǎn)能、產(chǎn)量有很大增長(zhǎng)。到2010年底，我國(guó)甲醇行業(yè)共有生產(chǎn)企業(yè)291家，產(chǎn)能達(dá)到3756.5萬(wàn)t，比“十一五”初期增長(zhǎng)三倍，年均增長(zhǎng)率達(dá)到32%；2010年產(chǎn)量為1575.26萬(wàn)t，比“十一五”初期增長(zhǎng)169%，年均增長(zhǎng)率約為22%。

2011年我國(guó)甲醇總產(chǎn)能達(dá)到4654萬(wàn)t，甲醇產(chǎn)量為2627萬(wàn)t，表觀消費(fèi)量達(dá)3195.8萬(wàn)t。甲醛、醋酸對(duì)甲醇的需求分別增長(zhǎng)約4%和10%，二甲醚、甲醇燃料(甲醇汽油)對(duì)甲醇的需求增長(zhǎng)超過(guò)50%，甲醇制烯烴對(duì)甲醇需求達(dá)到260萬(wàn)t。新版《天然氣利用政策》自2012年12月1日起正式實(shí)施，政策中規(guī)定，新建或擴(kuò)建以天然氣原料生產(chǎn)甲醇及甲醇生產(chǎn)下游產(chǎn)品裝置和以天然氣代煤制甲醇項(xiàng)目被列入禁止類(lèi)。

“十二五”時(shí)期是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，對(duì)甲醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出更高更新的要求。隨著我國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的發(fā)展，人民生活水平的提高，甲醇作為重要的基礎(chǔ)化工原料，在傳統(tǒng)下游應(yīng)用包括塑料、合成纖維、合成橡膠、膠黏劑、染料、涂料、香料、醫(yī)藥和農(nóng)藥等的社會(huì)需求保持著較為穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)，我國(guó)甲醇工業(yè)正面臨更為廣闊的發(fā)展前景。

能源工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活質(zhì)量提高的基本要素之一。我國(guó)在能源開(kāi)發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)兩個(gè)方面雖已取得了可喜成績(jī)，但全國(guó)能源環(huán)境依然十分嚴(yán)峻，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)對(duì)大氣環(huán)境的威脅并未從根本上得到改變。煤的含硫量為0.5%～3%，燃燒1噸煤排放的二氧化硫?yàn)?～30kg，氮氧化物約為9kg，而且這些污染物的排放總量隨著能源消耗總量的增加而增長(zhǎng)。為此，中國(guó)能源工業(yè)面臨經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，煤炭的開(kāi)發(fā)利用已成為我國(guó)環(huán)境污染物的主要來(lái)源。隨著能源消費(fèi)量的增加，我國(guó)面臨的環(huán)境形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，因而推廣潔凈煤技術(shù)是我國(guó)在以煤為主的能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)下解決環(huán)境問(wèn)題的必然選擇。

而甲醇燃料是理想的能源載體，在化石能源和可再生能源時(shí)期均可發(fā)展應(yīng)用，特別是對(duì)于以煤為主要能源的我國(guó)，在由化石能源向可再生能源過(guò)渡的階段，選擇甲醇燃料為發(fā)展方向，意義十分重大。甲醇只含碳、氫、氧，不含硫、氮及其它元素。甲醇燃燒充分，燃燒廢氣無(wú)有害雜質(zhì)，屬清潔能源，不僅可以替代汽柴油作為內(nèi)燃機(jī)燃料，而且也可以作為燃料電池等燃料或新型C1化工原料；甲醇燃料不僅可以由化石能源生產(chǎn)，而且也可以由可再生能源生產(chǎn)；不僅具有高效、清潔燃料的特征，而且具有生產(chǎn)技術(shù)成熟、原料來(lái)源豐富的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[1]。

1 煤基甲醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀

國(guó)際上甲醇的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)起始于二十世紀(jì)20年代的高壓法(25～30MPa)，該法投資大，生產(chǎn)成本高。二十世紀(jì)60～70年代，英國(guó)ICI公司和德國(guó)Lurgi公司分別成功地研制出中低壓甲醇合成催化劑(氧化物銅基催化劑)，使反應(yīng)壓力降低了5～10MPa，促進(jìn)了甲醇生產(chǎn)的高速發(fā)展。

隨著Lurgi超大規(guī)模甲醇(Mega Methanol)概念的提出，Lurgi、Davy、Topsφe等甲醇技術(shù)供應(yīng)商相繼開(kāi)發(fā)出了年產(chǎn)百萬(wàn)噸以上規(guī)模的甲醇生產(chǎn)技術(shù)，并成功實(shí)現(xiàn)了商業(yè)轉(zhuǎn)讓。目前，采用德國(guó)Lurgi公司技術(shù)在南美洲特立尼達(dá)建設(shè)的160萬(wàn)t/a甲醇裝置已進(jìn)入平穩(wěn)運(yùn)行。目前在建的最大規(guī)模甲醇裝置是采用Topsφe公司技術(shù)，在尼日利亞建設(shè)的250萬(wàn)t/a甲醇裝置。

裝置規(guī)模的擴(kuò)大使甲醇生產(chǎn)成本大幅降低，使發(fā)展甲醇制低碳烯烴等下游產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)上具備很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)甲醇生產(chǎn)以煤為主，產(chǎn)能方面煤制甲醇占72%左右，天然氣約占26%；在建項(xiàng)目中煤制甲醇的比例更是達(dá)到80%以上。甲醇生產(chǎn)企業(yè)主要分布在原料資源地和重點(diǎn)消費(fèi)地區(qū)，目前向原料資源地發(fā)展的趨勢(shì)明顯。技術(shù)方面，現(xiàn)代甲醇生產(chǎn)技術(shù)幾乎全為低壓法，我國(guó)以水煤漿為原料的大型氣化爐已運(yùn)行多年，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期運(yùn)行。新型水煤漿氣化爐和干煤加壓氣化爐正在積極開(kāi)發(fā)。

甲醇生產(chǎn)的工藝流程主要有三個(gè)環(huán)節(jié)：一是將煤或天然氣轉(zhuǎn)化成合成氣(CO 和H2)，包括造氣、凈化(脫硫)、除CO2等；二是合成甲醇(其中包含甲醚等副產(chǎn)物)，主要依靠高溫、高壓、催化方式；三是提純以獲得成品甲醇，主要通過(guò)精餾、精制等方式。

目前國(guó)內(nèi)甲醇裝置規(guī)模普遍較小，以煤作為生產(chǎn)甲醇的主要原料，在生產(chǎn)裝置方面的投資費(fèi)用高于使用石油或者天然氣作為原料的裝置，但與高昂的油價(jià)相比，煤基甲醇的生產(chǎn)成本更低，經(jīng)濟(jì)效益更加顯著。我國(guó)近200家甲醇生產(chǎn)企業(yè)中，10萬(wàn)t/a以上的裝置只占20%，其余均為小規(guī)模裝置。國(guó)內(nèi)煤基甲醇產(chǎn)品能耗為50～60GJ/t，耗煤1.6t左右，耗水20～30t。以天然氣為原料生產(chǎn)的甲醇產(chǎn)品能耗約為40GJ/t，耗天然氣900～1150 m3，耗水16～20t。我國(guó)小型聯(lián)醇裝置每噸產(chǎn)品耗能則高達(dá)70GJ。而國(guó)外大型甲醇裝置基本都以天然氣為原料，并且產(chǎn)品能耗只有25～30GJ/t，耗天然氣760～920 m3，耗水10～15t[2]。產(chǎn)能方面，由于近十年的市場(chǎng)需求，我國(guó)甲醇產(chǎn)能增長(zhǎng)速度非常快。 2006年產(chǎn)能1365萬(wàn)t，產(chǎn)能利用率55.8%；2009年產(chǎn)能2628萬(wàn)t，產(chǎn)能利用率43.1%；2010年我國(guó)甲醇產(chǎn)能3086萬(wàn)t，產(chǎn)能利用率51.4%。2013年1～6月198個(gè)企業(yè)統(tǒng)計(jì)實(shí)際產(chǎn)量1363.7萬(wàn)t，比去年同期增加2.4%。預(yù)計(jì)2016年，我國(guó)甲醇生產(chǎn)能力將控制在5000萬(wàn)t左右，但其增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了需求增長(zhǎng)速度[3]。在消費(fèi)市場(chǎng)方面，我國(guó)甲醇40%左右用于制造甲醛，27%用于生產(chǎn)甲基叔丁基醚，15%用于合成醫(yī)藥和農(nóng)藥，9%用于制造醋酸，其余主要用于燃料和制造二甲醚、碳酸二甲酯、對(duì)苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯等各種化工產(chǎn)品。目前，甲醇的傳統(tǒng)下游產(chǎn)業(yè)甲醛、醋酸、農(nóng)藥等行業(yè)增速緩慢，對(duì)甲醇需求量減少，其最具潛力的新興市場(chǎng)二甲醚消費(fèi)量也大幅萎縮。產(chǎn)能遠(yuǎn)大于需求，因而開(kāi)拓新的甲醇應(yīng)用領(lǐng)域迫在眉睫。

目前，我國(guó)的物資運(yùn)營(yíng)成本很高，物流并不足以滿(mǎn)足需求，因此建設(shè)甲醇一體化項(xiàng)目非常必要，很多新的甲醇項(xiàng)目位于東部沿海地區(qū)，因此如果建設(shè)一體化項(xiàng)目，可以將生產(chǎn)基地放在內(nèi)陸省份，尤其是我國(guó)政府大力倡導(dǎo)發(fā)展的西部省份?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)西部省份甲醇及其衍生物的生產(chǎn)和市場(chǎng)將有更大的發(fā)展。

2 甲醇的應(yīng)用領(lǐng)域

中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展路線決定了在今后50年內(nèi)，只能依托自身的資源和條件大力發(fā)展現(xiàn)代煤化工，走新一代的煤基能源化工發(fā)展的戰(zhàn)略路線，而煤基甲醇是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)能源，依托現(xiàn)代煤化工技術(shù)的發(fā)展，特別是煤基“多聯(lián)產(chǎn)”體系的發(fā)展為支撐，實(shí)現(xiàn)以?xún)?yōu)勢(shì)能源替代劣勢(shì)能源的原則，到2020年以1.3億t標(biāo)煤生產(chǎn)1億t甲醇，可替代超過(guò)1億t原油，以此減少1億多t原油的進(jìn)口，不僅為國(guó)家減少支付進(jìn)口原油外匯，增加財(cái)政及稅務(wù)收入，還可以保證我國(guó)原油對(duì)外依存度在50%以下。

無(wú)論是石油化工、煤化工、天然氣化工均可經(jīng)過(guò)合成甲醇向下游發(fā)展，這就自然將甲醇推到了二次能源的地位，甲醇體系的能源化工應(yīng)運(yùn)而生。甲醇體系能源化工的發(fā)展集成了石油、煤、天然氣化工的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了不同化石能源產(chǎn)品的不足，未來(lái)甲醇體系能源化工的發(fā)展，將改變化學(xué)工業(yè)的方向。因此，在當(dāng)前我國(guó)以煤為主、多元發(fā)展的能源政策指導(dǎo)下，替代石油基能源化工必須科學(xué)有效地從甲醇做起，石油化工能做的，甲醇體系能源化工均能做到，但以甲醇為基礎(chǔ)的碳一化工所具備的優(yōu)勢(shì)，石油化工卻很難做到。甲醇已客觀成為能源化工的物質(zhì)基礎(chǔ)，這也是甲醇體系能源化工路線體現(xiàn)的化學(xué)工業(yè)方向[4]。經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)、城市化的加速以及現(xiàn)代交通系統(tǒng)的成型都是導(dǎo)致我國(guó)液體燃料消費(fèi)上升的因素。預(yù)測(cè)我國(guó)液體燃料消費(fèi)總量將以年均3.5%的速度增長(zhǎng)(高于世界其他國(guó)家增長(zhǎng)速度)。預(yù)計(jì)2010～2030年，我國(guó)將占據(jù)世界液體燃料消費(fèi)總增量的28%[5]。

2.1 甲醇作為替代燃料

甲醇作為汽車(chē)的替代燃料技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)可行，市場(chǎng)需求廣闊，資源有保障。甲醇燃料不但可以替代石油燃料，還有比石油燃料更加清潔和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。甲醇燃料作為替代燃料在技術(shù)上成熟，經(jīng)濟(jì)上可行，用甲醇、二甲醚替代石油，符合我國(guó)資源實(shí)際，具有重大產(chǎn)業(yè)推廣價(jià)值[6]。甲醇作為能源應(yīng)用提升了煤和天然氣的使用價(jià)值，相比之下甲醇是一種更廉價(jià)的能源代替品。

2.1.1 甲醇直接作為燃料使用

麻省理工大學(xué)的研究報(bào)告認(rèn)為，甲醇是最經(jīng)濟(jì)的液體燃料，燃燒效率更高，價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)性，預(yù)計(jì)未來(lái)將有更多甲醇在燃燒領(lǐng)域應(yīng)用。目前顯示的汽車(chē)替代能源有甲醇、乙醇、石油氣、生物柴油、合成油、燃料電池等。而甲醇來(lái)源廣，品質(zhì)純凈，使用安全，就其理化特性而言可認(rèn)為是當(dāng)前最現(xiàn)實(shí)的車(chē)用液體燃料替代能源。有關(guān)石油燃料替代及甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)已有專(zhuān)家論述，而M100甲醇燃料的燃燒性、動(dòng)力性、環(huán)保性、安全性表明其可以成為一種高效清潔安全的車(chē)用替代能源[7]。我國(guó)目前甲醇燃料有M85和M100兩種國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，還有M15標(biāo)準(zhǔn)正在審核中。由于目前尚未掌握甲醇燃料在使用、能效、清洗、腐蝕等方面的權(quán)威性數(shù)據(jù)，且對(duì)甲醇自身的毒害性和冷啟動(dòng)時(shí)尾氣的危害性尚有不同認(rèn)識(shí)，再加上使用觀念上的差距，在一定程度上影響了甲醇直接作為燃料的推廣應(yīng)用。

2.1.2 甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚作為燃料

隨著能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻，不可再生資源的大量損耗，發(fā)展替代資源已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，醚醇燃料應(yīng)運(yùn)而生。二甲醚分子內(nèi)含氧34.8%，作為車(chē)用燃料環(huán)保性能好，尾氣排放達(dá)歐III標(biāo)準(zhǔn)，部分指標(biāo)達(dá)歐IV標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性超過(guò)柴油。二甲醚沸點(diǎn)接近液化天然氣，燃燒熱值高，因而大量用作燃料、氣化劑或代替氟利昂用作冷凍劑。二甲醚作為清潔燃料，其不存在甲醇直接作為燃料使用時(shí)的安全毒性問(wèn)題，已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。尤其在液化石油氣資源較為稀缺的地區(qū)，其市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Ω?。我?guó)已經(jīng)批準(zhǔn)了“城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌选碑a(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，年產(chǎn)二甲醚200萬(wàn)t的產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目正在內(nèi)蒙古鄂爾多斯建設(shè)。在技術(shù)層面上，我國(guó)已經(jīng)掌握了甲醇生產(chǎn)二甲醚的全套技術(shù)，擁有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。上汽集團(tuán)通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作，已研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，達(dá)到歐III標(biāo)準(zhǔn)的二甲醚城市公交客車(chē)。二甲醚汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)需要重新設(shè)計(jì)，油路系統(tǒng)需加壓，加油站改造投資也比較大。海洋輪船使用的傳統(tǒng)燃料是原油，對(duì)海洋有一定污染。目前世界各地正在尋找可替代的燃料。甲醇、二甲醚或者液化氣都是替代選擇，但后者的安全性有爭(zhēng)議。目前船舶業(yè)正在研究甲醇轉(zhuǎn)變?yōu)槎酌延糜谳喆剂希坏┏晒?，排放可以較原油降低2/3[8]。根據(jù)我國(guó)的“十二五”規(guī)劃，未來(lái)二甲醚的年需求量將達(dá)到1000萬(wàn)t。

醇醚燃料的生產(chǎn)工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，但從發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，必須不斷完善工藝技術(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，加大自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，運(yùn)用新技術(shù)推動(dòng)生產(chǎn)工藝的發(fā)展。醚醇燃料的使用涉及行業(yè)較多，不僅涉及民用燃料消費(fèi)，也涉及到汽車(chē)的消費(fèi)，直接關(guān)系到國(guó)家能源的發(fā)展，因此，必須要依賴(lài)產(chǎn)業(yè)政策的指導(dǎo)才能保持健康的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)此，國(guó)家有關(guān)部門(mén)要加大對(duì)醇醚行業(yè)的管理，及時(shí)制定并適時(shí)頒布相關(guān)支持政策；利用支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策與消費(fèi)鼓勵(lì)政策，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的完善，降低我國(guó)石油對(duì)外的依存度[9]。

2.1.3 甲醇轉(zhuǎn)化成聚甲氧基二甲醚(DMMn)用于燃料

以甲醇為原料生產(chǎn)DMMn，可作為柴油的調(diào)和組分，與DME類(lèi)似均可以作為柴油替代品，屬于甲醇間接作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。DMMn最先由美國(guó)研究，歐洲ENI公司也進(jìn)行了研究，但都存在收率低、產(chǎn)品分布不理想等缺點(diǎn)。近幾年國(guó)內(nèi)研究也取得重大進(jìn)展。在采用一種離子液為觸媒的均相反應(yīng)體系中，單程DMMn收率達(dá)到50%。DMMn的十六烷值高，物性和柴油相近，調(diào)和到柴油中使用不需要對(duì)車(chē)輛實(shí)施任何改動(dòng)；此外，其環(huán)保性能好，按15%比例調(diào)和到柴油中，可增加油品含氧量7%以上，污染物減排50%以上。

文學(xué)事業(yè)，應(yīng)該成為無(wú)產(chǎn)階級(jí)總的事業(yè)的一部分，應(yīng)該成為一個(gè)統(tǒng)一的偉大的社會(huì)民主黨的機(jī)械的“齒輪與螺絲釘”，這個(gè)機(jī)械是由全體工人階級(jí)的整個(gè)自覺(jué)的先鋒隊(duì)所推動(dòng)的。[2]

2.2 甲醇制烯烴

2.2.1 甲醇制烯烴的產(chǎn)業(yè)背景

制取乙烯、丙烯的傳統(tǒng)路線是采用石腦油裂解生產(chǎn)，目前，我國(guó)面臨石油資源短缺越來(lái)越嚴(yán)重的局面，預(yù)計(jì)到2016年，我國(guó)石油對(duì)外依存度將達(dá)到60%。從某種意義上來(lái)說(shuō)甲醇可以代替石腦油，生產(chǎn)以石腦油為原料的許多化工產(chǎn)品。石腦油的價(jià)格和全球原油價(jià)格掛鉤，使用進(jìn)口原油制備烯烴的成本并不具備優(yōu)勢(shì)，因此未來(lái)甲醇制烯烴將獲得更大的發(fā)展機(jī)遇。甲醇制烯烴是低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式，這是因?yàn)椋孩偌状嫉奶細(xì)浔缺仁X油要高，也就是化學(xué)反應(yīng)生成熱的過(guò)程中將多產(chǎn)生水，少產(chǎn)生二氧化碳；②甲醇制烯烴和以石腦油制烯烴相比，由于原料與工業(yè)路線的不同其噸產(chǎn)品綜合能耗要相差近一倍，即用甲醇制烯烴比石腦油制烯烴綜合能耗要低得多[10]。

甲醇制乙烯、丙烯的MTO工藝和甲醇制丙烯的MTP工藝是目前重要的的化工技術(shù)。該技術(shù)以煤(包括焦?fàn)t煤氣、煤層氣)或天然氣合成的甲醇為原料生產(chǎn)低碳烯烴，其技術(shù)已日趨成熟，具備工業(yè)化條件。甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴單元除反應(yīng)段的熱傳遞方向不同之外，其他都和目前煉油過(guò)程中成熟的催化裂化工藝過(guò)程類(lèi)似，且由于原料是單一組分，更易把握物性，具有操作條件更溫和、產(chǎn)物分布窄等特點(diǎn)，更有利于實(shí)現(xiàn)過(guò)程化。較烯烴回收單元與傳統(tǒng)的石腦油裂解制烯烴工藝中的裂解氣分離單元基本相同，且產(chǎn)物組成更為簡(jiǎn)單，雜質(zhì)種類(lèi)和含量更少，更易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的分離回收，因此在工程實(shí)施上可以借鑒現(xiàn)有成熟工藝，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)處于可控范圍。甲醇制烯烴技術(shù)開(kāi)辟了由煤炭經(jīng)氣化生產(chǎn)基礎(chǔ)有機(jī)化工原料的新工藝路線，有利于改變傳統(tǒng)煤化工的產(chǎn)品格局，是實(shí)現(xiàn)煤化工向石油化工延伸的橋梁。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外甲醇制烯烴技術(shù)開(kāi)發(fā)進(jìn)展迅速，正在走向工業(yè)化。

2.2.2 甲醇制烯烴的代表性技術(shù)

甲醇制烯烴是實(shí)現(xiàn)煤替代石油生產(chǎn)輕烯烴產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)煤化工向石油化工延伸的關(guān)鍵技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)研究比較成功的甲醇制烯烴工藝主要包括環(huán)球石油公司(UOP)和海德魯公司(Norsk Hydro)共同開(kāi)發(fā)的UOP/Hydro 技術(shù)、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所自主創(chuàng)新研發(fā)的DMTO(DMTO II)技術(shù)和中石化的SMTO技術(shù)；另一條是德國(guó)魯奇公司(Lurgi)開(kāi)發(fā)的Lurgi MTP技術(shù)和我國(guó)清華大學(xué)自主研發(fā)的FMTP技術(shù)[11]。

二十世紀(jì)80年代，美國(guó)UCC公司發(fā)現(xiàn)了SAPO-34催化劑，隨即以煉油工業(yè)FCC技術(shù)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)了MTO工藝過(guò)程。1992年，UOP與Hydro合作，UOP催化劑和反應(yīng)再生技術(shù)與Hydro烯烴分離技術(shù)組合，建設(shè)0.75t甲醇/天MTO工業(yè)中試裝置，并實(shí)現(xiàn)成功運(yùn)行。1995年1月，UOP和Hydro聯(lián)合宣布可對(duì)外轉(zhuǎn)讓MTO技術(shù)。目前有多個(gè)MTO技術(shù)工業(yè)項(xiàng)目處于實(shí)施中，但進(jìn)展緩慢。

Lurgi公司從二十世紀(jì)90年代開(kāi)始研究MTP工藝，并與Sudchemie公司合作成功開(kāi)發(fā)MTP工藝催化劑。2001年Lurgi公司在挪威Tjeldbergolden的Statoil工廠建設(shè)MTP工藝工業(yè)示范裝置，截至2004年3月已運(yùn)行11000h，催化劑測(cè)試時(shí)間大于7000h，為大型工業(yè)化設(shè)計(jì)取得了大量數(shù)據(jù)。2004年Lurgi公司與伊朗國(guó)家石化公司簽訂10萬(wàn)t/a規(guī)模MTP裝置的專(zhuān)利合同。

對(duì)于我國(guó)而言，在煤炭資源較豐富的地區(qū)，建設(shè)經(jīng)由甲醇制烯烴的項(xiàng)目有競(jìng)爭(zhēng)力。隨著能源戰(zhàn)略多元化的實(shí)施，已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)力最強(qiáng)的甲醇下游產(chǎn)業(yè)。

3 我國(guó)煤基甲醇的產(chǎn)業(yè)化方向

為解決我國(guó)燃料緊缺和燃煤造成的環(huán)境污染，開(kāi)發(fā)了煤和天然氣生產(chǎn)合成氨的同時(shí)生產(chǎn)甲醇的工藝路線，簡(jiǎn)稱(chēng)“聯(lián)醇”工藝，即以合成氨生產(chǎn)中需要清除的CO、CO2及原料氣中的H2為原料來(lái)合成甲醇。此工藝可利用現(xiàn)有數(shù)百家化肥廠的合成氨生產(chǎn)裝置，進(jìn)行聯(lián)產(chǎn)甲醇改造，向集化肥與燃料生產(chǎn)為一體的大型或特大型產(chǎn)業(yè)發(fā)展，此路線具有以下優(yōu)點(diǎn)：

3.1 有利于化肥工業(yè)的發(fā)展

我國(guó)氮肥工業(yè)經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，合成氨生產(chǎn)企業(yè)約有420多家，合成氨產(chǎn)量超過(guò)3000萬(wàn)t，居世界首位。其中，以煤為原料的占總產(chǎn)量的77%。由于裝備落后，產(chǎn)量單一，每噸尿素生產(chǎn)成本都在1100元左右，難以適應(yīng)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，急需進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)調(diào)整。走氨廠聯(lián)產(chǎn)甲醇燃料的道路，可充分利用煤炭氣化產(chǎn)生的CO來(lái)生產(chǎn)甲醇，減少轉(zhuǎn)化成的CO2放空，以減少對(duì)環(huán)境的污染。氨聯(lián)產(chǎn)甲醇既增加了產(chǎn)品品種，又降低了生產(chǎn)成本，以醇補(bǔ)肥，可提高經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)氮肥工業(yè)的發(fā)展。若現(xiàn)有合成氨廠技改聯(lián)產(chǎn)甲醇，可形成4500萬(wàn)t/a的生產(chǎn)能力，技改費(fèi)只需新建廠的六分之一，因此，從煤炭合成氨再聯(lián)產(chǎn)甲醇，已成為當(dāng)前經(jīng)濟(jì)易行的途徑之一，也是一種新的經(jīng)濟(jì)效益型模式，符合我國(guó)發(fā)展液體潔凈燃料的產(chǎn)業(yè)政策。

3.2 有利于資源的綜合利用

由于合成氨僅需合成氣中的純H2、N2，其它組分如CO、CO2將使觸媒失去活性必須預(yù)先除掉。而CO又是生產(chǎn)甲醇的基本原料，CO2是生產(chǎn)尿素的原料，合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇、尿素，可以做到物盡其用，既增加了產(chǎn)品品種，又免除了CO、CO2放空的污染。在現(xiàn)有合成氨廠進(jìn)行聯(lián)產(chǎn)甲醇改造，可發(fā)展成集化肥與燃料生產(chǎn)為一體的大型產(chǎn)業(yè)。在聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，CO只進(jìn)行單程反應(yīng)合成甲醇，未反應(yīng)的合成氣體不再送回反應(yīng)器，轉(zhuǎn)而送去燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠用于燃燒發(fā)電，簡(jiǎn)化了工藝，減少了設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，降低了甲醇生產(chǎn)成本。

聯(lián)醇系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了煤能源的清潔利用，從聯(lián)醇系統(tǒng)中得到合成氣、氫、甲醇、二甲醚等重要清潔燃料，因而是高效、廉價(jià)、大規(guī)模制取清潔燃料的技術(shù)。但是聯(lián)醇技術(shù)也存在如下一些問(wèn)題，有待進(jìn)一步探討和解決[12]：

(1)規(guī)模小，沒(méi)有良好的規(guī)模效應(yīng)。

(2)技術(shù)路線單一，幾乎全是清一色的氨醇聯(lián)產(chǎn)路線，并且全是串聯(lián)，聯(lián)醇諸工序采用的都是老工藝、老設(shè)備，因此能耗較大(國(guó)外先進(jìn)聯(lián)醇裝置能耗30GJ/t左右，我國(guó)聯(lián)醇裝置能耗一般在50GJ/t以上)。

(3)合成塔內(nèi)件設(shè)計(jì)不合理，催化劑床層溫差大，易結(jié)蠟，熱交換堵塞嚴(yán)重。

(4)脫硫部分操作不力，造成催化劑壽命縮短，操作壓力高，合成率低，產(chǎn)品純度差。

(5)甲醇的生產(chǎn)能力受合成氨生產(chǎn)所限制。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，世界范圍內(nèi)的能源緊張問(wèn)題已日趨尖銳，同時(shí)環(huán)境保護(hù)也是世界各國(guó)迫切需要解決的問(wèn)題。能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，因而發(fā)展燃料甲醇其影響深遠(yuǎn)。隨著石油資源的日益減少和甲醇單位成本的降低，甲醇作為新興的化工起始原料以及新能源已經(jīng)成為當(dāng)今世界化工發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，由甲醇作為化工基礎(chǔ)能源，不失為一條可以延續(xù)到化石能源時(shí)代后期解決能源問(wèn)題的可行途徑，其所具有的優(yōu)勢(shì)是其他能源無(wú)法比擬的。選擇潔凈煤多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)發(fā)展煤基甲醇能源化工，應(yīng)是我國(guó)解決近期能源安全的最佳選擇和實(shí)施低碳經(jīng)濟(jì)的必由之路。我國(guó)對(duì)甲醇行業(yè)明確提出了以下幾點(diǎn)要求：

(1)嚴(yán)格控制甲醇產(chǎn)能總量，通過(guò)上大壓小的方式淘汰落后甲醇產(chǎn)能。

(2)積極開(kāi)發(fā)新型甲醇下游產(chǎn)品，緩解產(chǎn)能過(guò)剩矛盾。

(3)穩(wěn)步、有序地推進(jìn)煤制烯烴、煤制甲烷和煤制乙二醇的示范工程建設(shè)。

(4)加快甲醇燃料標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，引導(dǎo)二甲醚產(chǎn)業(yè)合理發(fā)展，加快甲醇在民用燃?xì)夂吞娲加头矫娴膽?yīng)用。

總之，對(duì)于甲醇，一方面要限制落后，治理過(guò)剩；另一方面要加大甲醇本身和下游相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)管理力度。在突出產(chǎn)業(yè)鏈的同時(shí)，更要強(qiáng)調(diào)環(huán)境、資源、效益的協(xié)調(diào)性。國(guó)家要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌規(guī)劃，疏堵結(jié)合，尤其在甲醇行業(yè)更要推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，減少無(wú)效和低端供給，擴(kuò)大有效和中高端供給，增加公共產(chǎn)品和公共服務(wù)供給，使供給和需求協(xié)同促進(jìn)，以保證我國(guó)甲醇的行業(yè)健康、有序、協(xié)調(diào)發(fā)展。

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(本文文獻(xiàn)格式：徐金霞，王 莉，葉蓓蓉.煤基甲醇的現(xiàn)狀、應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化方向[J].山東化工,2017,46(5):63-66.)

The Status of Application and Industrialization Direction of Coal Based Methanol in China

XuJinxia，WangLi，YeBeirong

(Anhui Research Institute of Chemical Industry, Hefei 230041,China)

This paper expoanded the status of the development of the methanol industry in China. To build China's coal based methanol industry , to change the energy structure in our country, to solve the shortage of oil, to ensure stable energy security has great strategic significance and practical significance .

coal based methanol;application; present situation; industrialization; fuel;energy

2017-01-25

徐金霞(1983—)，女，畢業(yè)于皖西學(xué)院，助理工程師，從事科技期刊和化工信息技術(shù)工作。

TQ223.12

A

1008-021X(2017)05-0063-04