山西省甲醇及其深加工行业情况
甲醇是一种用途十分广泛的基本有机化工原料,在化学工业中占有十分重要的地位,在各种有机原料中仅次于乙烯、丙烯、苯列第四位,也是一种新型的清洁能源。
甲醇是目前可以用煤大规模生产的化工产品之一,甲醇是碳一化学的母体,是煤化工发展的龙头产品和重要基础,发展煤化工产业可首先从甲醇起步向下延伸。
按照我国能源资源赋存特点,调整能源工业结构,发展以甲醇为基础的煤化工产业,开发替代石油产品,是促进煤炭资源清洁利用,延长产业链,提高产品附加值,保证我国能源安全的重大战略措施。
一、甲醇行业基本情况
近年来,随着醇醚燃料行业、化学工业、家具业、建筑业、木材加工业、汽车工业和电子电器工业的发展,对甲醇及其下游产品甲醛、二甲醚的需求急剧膨胀。
山西、河南、陕西、宁夏、甘肃、内蒙古、安徽、黑龙江、云南和新疆等省区采用国内外先进的煤气化技术和工艺,积极发展甲醇化工。
我国甲醇行业的发展速度远远高于世界平均水平。
2000年至2006年间,全球甲醇产能平均增长率为5.64%,若不考虑中国因素,2000年至2006年间,全球甲醇产能平均增长
率仅为2.68%。
由此可见,由于中国甲醇价格高位运行,利润凸现,而且甲醇技术成熟,工艺简单,投资门槛较低,而且现在甲醇下游行业处在高增长期,目前中国甲醇的增长率是惊人的。
据统计,我国2000~2006年间甲醇产能平均增长率为20.6%。
近年来,由于中东天然气价格低廉,以天然气为原料生产的甲醇严重冲击我国市场。
2009年,全国甲醇产量1133万吨,同比上升1.6%。
进口529万吨,同比增加268.8%。
出口1.38万吨,同比下降96.6%。
山西甲醇行业发展迅速。
凭借丰富的煤炭资源和焦炉煤气资源,我省甲醇工业得到了迅猛发展。
全省甲醇产量由2000年的5.8万吨到2005年的18万吨,2008年的70万吨,产能则达到了100万吨(以煤制甲醇和合成氨联醇为主)。
2009年,我省煤制甲醇生产企业2户,焦炉煤气制甲醇企业6户,合成氨联醇企业16户,甲醇产能达到130万吨,位于全国第4位;在建甲醇项目22项,规模近500万吨(以焦炉煤气制甲醇为主),其中:焦炉煤气制甲醇项目16项,煤制甲醇项目3项,合成氨联醇项目3项,项目建成投用后实现年销售收入115亿元。
甲醇已成为山西煤化工产业最具潜力的品种之一。
山西甲醇行业仍处于粗放式发展阶段。
已投产的煤制甲醇装臵仍采用固定床造气技术,装臵生产规模小,集中度较
低,能耗高,竞争力差;以焦炉煤气为原料制甲醇刚刚开始发展,已建成的项目受焦炭市场疲软,焦炉煤气供应不足,产能不能正常发挥。
2009年,我省甲醇实际产量52万吨,产能130万吨,产量比上年下降26.8%,开工率仅为40%。
甲醇深加工产品较少,产品链较短。
甲醇行业发展方式仍未粗放型。
二、甲醇生产工艺及甲醇产业链
(一)、甲醇的生产方法
按照使用的不同原料,甲醇的生产基本方法为:煤制甲醇(分为合成氨甲醇联产和单产甲醇两种)、焦炉气制甲醇、天然气制甲醇。
欧美国家主要采用天然气为原料生产甲醇,该工艺具备投资低、无污染的优点,且无需过多考虑副产物销路。
但我国缺少廉价的天然气资源,而煤储量相对丰富,所以大部分甲醇产能来自煤气化工艺。
同时,国家产业政策禁止在产煤大省使用天然气制甲醇。
所以,我省已投产和在建的甲醇项目均采用煤制甲醇和焦炉气制甲醇工艺。
(二)、甲醇产业链
1、清洁能源产业链
目前,以甲醇为源头的醇醚清洁燃料分为三种:甲醇汽油、甲醇制汽油和甲醇制二甲醚。
甲醇汽油
甲醇汽油就是在汽油里掺入一定比例的甲醇,还要加入一定量的添加剂以解决甲醇的遇水分层、金属腐蚀性、橡胶溶胀性等问题。
甲醇汽油以掺入的比例来表示,如掺入15%的甲醇则简称为M15,掺入85%的甲醇则简称为M85,如果是纯甲醇燃料则用M100来表示。
我省甲醇汽车示范运行成果显著。
1996年以来,山西省通过引进美国福特FFV(灵活燃料)甲醇发动机(L3.0升)、自主研发甲醇燃料发动机等推进甲醇汽车示范运行,已先后在晋中、太原、长治等地的公交车、出租车中进行了多年的示范推广。
全省已改造出租乘用车近7000辆,先后近8000辆不同技术的甲醇燃料乘用车或商用车进行了示范运营和
商业运营,积累了大量的原始数据和工程实践运营经验。
甲醇汽油在学术界还存在正反两种意见。
从理论上说,替代能源有利于缓解中国经济对石油的高度依赖,但替代能源的技术、性能、安全、环保、成本等指标也是无法回避的现实难题。
对于甲醇作为车用燃料是否合适,国内学术界有不同意见,争论双方的理由都有一定根据。
支持用甲醇作为车用燃料的理由主要有三点:辛烷值高甲醇燃料是理化性能接近汽柴油的液体燃料;清洁环保甲醇燃料环保效益明显,甲醇燃料燃烧后排放的一氧化碳、氮氧化物、碳氢等均比汽油低;成本低廉。
反对用甲醇作为车用燃料的理由则是多方面的:最担心毒性大等安全问题;甲醇自身存在腐蚀性,对
汽车橡胶部件有溶胀作用;甲醇不完全燃烧时产生甲醛等新的污染物;甲醇燃料热值低、低温蒸发性差。
甲醇制汽油(MTG)
甲醇制汽油(MTG)工艺是甲醇制烃类工艺中的一种,是未来甲醇化工的主线之一,也是合成油的三条路线之一(另两条是费托合成柴油、煤液化合成柴油)。
固定床甲醇制汽油(MTG)技术是美国莫比尔(Mobil)公司上世纪80年代发明的,该技术80年代末至90年代初在新西兰一工厂运行近10年,当时的生产规模是57万吨汽油/年。
MTG法消耗低、投资省、成本低,中间产品甲醇也可以当产品销售。
当市场油价变化导致汽油价格降至工厂难以生存时,还可以改产甲醇为产品。
MTG法还可为生产乙烯(MTO)和丙烯(MTP)提供示范条件。
晋煤集团高硫无烟煤洁净化利用10万吨/年合成油示范工程取得成功。
该项目2009年底建成,每年可利用“三高”煤50万吨,可实现年产欧Ⅲ标准汽油10万吨、硫磺16160吨、甲醇3.5万吨、LPG1.32万吨、杂醇油280吨。
随着MTG工艺的改进,特别是MTG第二代催化剂的运用,MTG的能耗会明显下降,能量利用率会有一个显著提高。
而煤制甲醇的工艺已经成熟,能耗下降的幅度不会明显。
因此,用MTG取代甲醇汽油是很好的办法。
二甲醚
二甲醚是一种重要的绿色工业产品,它以前的主要用途为:气雾剂、致冷剂、发泡剂、有机合成原料等。
近年来,由于二甲醚燃烧特性与LPG相似,曾经被看好替代LPG(液化石油气)作为民用燃料,也可作为柴油添加剂。
因此,二甲醚成为醇醚燃料的主要品种之一。
二甲醚作为燃料替代品,有如下特点:可燃性好、易压缩、更安全,可掺入到城市煤气或天然气中作为调峰之用,并可改善煤气质量,提高热值,大规模生产的成本低于柴油、丙烷和压缩天然气等。
二甲醚燃料也有不少缺点,主要表现在以下几点:对发动机的设计有较高要求,使用二甲醚的车辆必须进行发动机的改造;用于装液化气的钢瓶瓶阀橡胶密封圈易被二甲醚腐蚀,从而导致泄漏;二甲醚的气化潜热比较高,如使用纯的二甲醚作为家庭瓶装燃料,燃烧不稳定,而且会缩短使用时间。
2、甲醇—碳一化工产业链
充分利用已形成的甲醇产能,鼓励甲醇企业重点发展醋酸、甲醛、甲胺、甲烷氯化物、甲酸、甲酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、二甲醚、二甲基甲酰胺、二甲基亚枫、碳酸二甲酯、聚乙烯醇等。
醋酸、醋酐、醋酸乙烯、甲醛、聚甲醛、脲醛树脂、EVA树脂单细胞蛋白(甲醇蛋白)和甲醇生长促进剂等下游精细化工与高分子化工精深加工产品,建设与甲醇生
产装臵规模相配套的下游装臵,形成具有一定规模的甲醇—碳一化工产业链。
3、甲醇—烯烃产业链
甲醇可以转化为基本石油化工原料乙烯、丙烯,并延伸加工成一系列衍生物。
我国DMTO技术的开发成功,开辟了传统石油化工之外的烯烃生产新途径,拓展了甲醇在化工领域中的新用途。
以煤制甲醇为原料,引进利用国内外甲醇制烯烃的关键技术,重点发展乙烯、丙烯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸及酯、丁辛醇等下游加工产品,形成具有示范意义的甲醇—烯烃煤化工产业链。
甲醇制烯烃技术主要分两步。
首先由合成气转化生成粗甲醇,该过程已实现工业化;然后甲醇转化生成烯烃,主要是乙烯和丙烯。
不同的工艺生成的乙烯与丙烯的比例也不同。
UOP/Hydro公司的甲醇制烯烃工艺(MTO)是在Mobil公司的甲醇制汽油技术(MTG)上发展起来的。
该MTO工艺具有很大的灵活性,可根据市场的需求变化,通过改变反应器的操作条件,来调整乙烯与丙烯的产量。
产品中乙烯与丙烯之产量比可在0.77—1.33的范围内进行调节。