甲醇发展现状及方向甲醇(Methanol,Methyl alcohol)又名木醇、木酒精,县一种最简单的饱和醇。
甲醇用途广泛,是基础的有机化工原料和优质燃料,主要应用于精细化工、塑料等领域,用来制造甲醛、合成橡胶、甲胺、对苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、氯甲烷、醋酸、甲基叔丁基醚等多种有机产品,也是农药、医药的重要原料之一,而且还可以加入汽油掺烧或代替汽油作为动力燃料以及用来合成甲醇蛋白。
随着当今世界石油资源的日益减少和甲醇生产成本的降低,用甲醇作为新的石化原料来源已经成为一种趋势。
尽管目前全球甲醇生产能力相对过剩,并且不排除由于某种原因而引起甲醇市场的波动,但是对于有着丰富的煤、石油、天然气资源的地区,除了研究开发新技术降低成本,还要不断开拓甲醇的应用领域,大力生产和发展甲醇下游产品,从而促进整个甲醇工业的发展。
1 甲醇的生产技术工业上合成气合成甲醇工艺流程主要有高压法和中、低压法。
1.1 高压法高压法工艺流程一般指的是使用锌铬催化剂,在高温高压下合成甲醇的流程,如图1(略)所示。
1.2 低压法低压法工艺流程是指采用低温、低压和高洁性铜基催化剂,在5MPa左右压力下,由合成气合成甲醇的工艺流程;如图2(略)所示。
2 甲醇的生产现状相关资料显示,近几年来,我国甲醇产量上升速度非常迅速。
1998年产量为148.87万吨,2000年为198.69万吨,2003年为326万吨,2004年达到440.65万吨,2005年达到569万吨,2006年达到762万吨,2007年产量在900万吨左右。
中国甲醇产能已占世界产能的1/4,而且目前国内在建和拟建甲醇项目较多,总能力逾1500万吨。
这些项目如能顺利进行,预计到2010年国内甲醇总能力将达到约2000万吨。
这标志着中国将由原来的甲醇进口国成长为出口国,而且正在向世界甲醇强国的地位发展,成为世界甲醇市场的新焦点。
目前全球有30多个国家建有甲醇生产厂,2006年世界甲醇总生产能力为4965万吨,到2010年将达到5099万吨。
世界甲醇生产主要以大型化为主,其中能力大于30万吨/年的装置占世界甲醇总生产能力的80%。
3 甲醇行业存在的问题在行业风险和机遇并存的形势下,中国甲醇行业要更加健康地发展。
把握机会,不断寻求发展机遇固然重要,防范风险并将由风险所带来的损失降到最低更要引起重视,其中有四大核心问题影响着中国甲醇行业的未来。
我们在发展甲醇行业时应注意以下关键因素:(1)甲醇下游需求量的快速增长能否消化新增产能。
经济的快速增长使得我国需要大量的甲醇,但是我国能否消化国内众多的新增产能还是未知数。
尽管已经有企业直接兴建了一些下游装置,但是对于消化原料甲醇产能的迅速扩大,是远远不够的。
从长远来看,势必会造成国内甲醇的供应过剩。
(2)甲醇制烯烃技术工业化的进程。
甲醇制烯烃技术是大家看好的甲醇新用途,但至今世界上还没有真正意义上的工业装置建成投产,许多技术仍在不断改进之中,整个甲醇制烯烃技术仍处于试验阶段,与工业化尚有一定距离。
(3)中国目前甲醇现象是否过热。
从现在的各种统计数据来看,即使不算规划中的甲醇项目,我国将来甲醇的生产能力也远远大于需求量,在甲醇燃料、甲醇制烯烃等技术还不完全成熟的条件下,新上甲醇项目还需慎之又慎。
(4)甲醇作为替代能源自身竞争力的状况。
甲醇作为替代能源能否得到市场认可并快速发展,还取决于自身竞争力,即性能和成本。
在性能相符的情况下,替代成本是关键。
因此,发展甲醇工业,必须考虑自身替代的综合成本,包括原料成本、生产成本、储运成本、销售成本以及环保成本等。
只有在综合成本低于替代成本的情况下,甲醇发展才有可能成为有利可图的产业。
4 甲醇产业的发展方向4.1 大力生产和发展甲醇下游产品甲醇下游产品种类很多,结合市场需求,发展国内市场紧缺,特别是可以替代石油化工产品的甲醇下游产品,是未来大规模发展甲醇生产,提高市场竞争能力的重要方向。
(1)甲醛甲醛是甲醇最重要的下游产品之一,也是最重要的基本有机化工原料之一。
它最大的用途是生产酚醛树脂、黏合剂及其它有机化学品。
近年来,随着我国经济建设的迅速发展,甲醛产量每年以4.5%的速度增长,年需原料甲醇100万吨以上。
为满足化工市场的需求,应大力开发以甲醇为原料的甲醛生产新工艺,以满足优质工程塑料(酚醛树脂)和乌洛托品等合成的需要。
(2)甲酸甲酯甲酸甲酯(MF)被誉为万能的中间体,由它衍生出的化学品达几十种。
它是当前C1化学发展的热点,目前国内外广泛采用的大规模生产方法是甲醇羰基化法粗甲醇脱氢法。
甲醇羰基化法制甲酸甲酯成本仅为传统酯化法的1/3。
甲酸甲酯可用于生产甲酸、甲酰胺和其他精细化工产品,还可直接用作杀虫剂、杀菌剂、熏蒸剂、烟草处理剂和汽油添加剂,它的需求量将以每年10%的速度递增。
随着环保要求的不断提高,由甲醇、CO2和H2合成工艺甲酸甲酯值得关注。
(3)碳酸二甲酯以甲醇气相氧化羰基化法合成的碳酸二甲酯(DMC),是近年来受到国内外广泛关注的环保型绿色产品。
随着全球环境保护及安全生产要求的日趋严格,硫酸二甲酯、光气、氯甲酸甲酯、氯甲烷等化学品将在世界范围内被淘汰。
DMC化学结构中含有甲基、羧基和甲氧羰基,在化学合成反应中可以起到上述化学品的功能,仅代替上述产品的市场份额就相当可观;而且DMC通过了非毒性化学品的注册登记,为其在医药、光电子材料及其它应用领域打开了通道。
中科院有机化学研究所开发出的新型甲醇液相氧化羰化合成DMC的工艺路线,包括新型共沸精细工艺,达到了国际先进水平,显示出良好的工业化应用前景,不仅可以提高我国甲醇和氮肥行业的经济效益,而且可以帮助带动医药、农药和特种行业的技术经济进步,其应用前景十分广阔。
(4)甲基叔丁基醚甲基叔丁基醚(MTBE)是甲醇下游产品中增长最快的一个品种,它是一种重要的高辛烷值汽油添加剂,曾被誉为第三代石油化学品。
尽管最近一项研究表明,MTBE极易对土壤、地下水造成污染,且能致癌,但在第四代石油化学品未出现之前,它还是较为理想的汽油添加剂。
随着我国政府对环境保护的日益重视和汽油无铅化的呼声不断高涨,为MTBE提供了广泛的市场空间。
据有关专家预测,今后几年我国对MTBE的需求将会有更大的增长,生产MTBE所需甲醇将达到25万吨/年左右。
4.2 大力开发甲醇能源技术(1)甲醇掺烧汽油和柴油20世纪70年代出现的两次石油危机及严格的环保要求,大大促进了甲醇车用燃料的开发。
甲醇汽油是液态清洁燃料,在国际上早已作为汽车清洁燃料使用。
从热值上讲,甲醇含氧更高,与汽油混合燃烧充分,所以动力很足。
国际上和国内目前正面临着能源日益紧张,汽车日渐增多,油价持续上涨的难题,而甲醇优越的燃料品质,进一步引起了人们的重视。
经过多年的研究开发,我国甲醇燃料的开发及应用已具有了一定的基础,在汽油中掺入5%、15%、25%和85%的甲醇及用纯甲醇(100%)作为汽车燃料的试验研究已经进行了大量实质性工作,特别是低比例掺烧甲醇,汽车无需做任何改动,可直接掺入汽油中使用。
2002年,甘肃省就已在长安大学汽车学院开始了普通汽车试用甲醇汽油。
目前,甘肃省已制定了甲醇汽油的相关标准,并已经开始推广使用。
(2)直接甲醇燃料电池为适应全球性的能源可持续利用和环境保护的需要,燃料电池技术已经成为国际高技术研究开发的热点。
直接以甲醇为燃料,以甲醇和氧的电化学反应将化学能自发地转变成电能的发电技术称之为直接甲醇燃料电池(DMFC)。
DMFC是一种综合性能优良,操作简便,具有广泛应用前景的燃料电池。
它的主要特点是甲醇不经过预处理可直接应用于阳极反应产生电流,同时生成水和二氧化碳,对环境无污染,为洁净的电源;它的能量转换率高,实际效率可达70%以上,即可提高燃料的利用率两倍以上,是节能高效的发电技术。
因具备高能源密度、高功率、零污染等特性,致使燃料电池成为近年来最被看好的替代能源供应技术主流。
此外,因消费者对于可携式电子产品之功能要求越来越多,又因传统二次电池能提供的使用时数明显不足,故直接甲醇燃料电池已成为近年来最被看好的未来电子用品的主流电源。
(3)甲醇生产二甲醚燃料二甲醚(DME)除了在日用化工、制药、农药、染料、涂料等方面具有广泛的用途外,它还具有方便、清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少、稍加压即为液体,易贮存等燃料性能,较好地解决了能源和污染的矛盾这一世界难题,被誉为“21世纪的绿色燃料”。
在我国大力发展二甲醚燃料已经具备较成熟的条件,通过锅炉改用二甲醚燃料或建设二甲醚为燃料的燃气轮机,目前火力发电中供应越来越紧张的柴油和燃料油也可以考虑用二甲醚来代替。
目前,甲醇、DME生产技术和规模使得DME作为燃料在经济上是可行的,其发展前景广阔。
4.3 加快甲醇应用新技术的开发(1)以甲醇为原料生产低碳烯烃(MTO/MTP)甲醇制烯烃的MTO工艺和甲醇制丙烯的MTP工艺是目前重要的C1化工技术,是以煤基或天然气基合成的甲醇为原料,生产低碳烯烃的化工工艺技术,是以煤替代石油生产乙烯、丙烯等产品的核心技术。
我国国民经济的发展及对低碳烯烃需求的日渐攀升,作为乙烯生产原料的石脑油、轻柴油等原料资源,面临着越来越严重的短缺局面。
因此,加快甲醇制烯烃工艺的工业应用引起了各方面的重视。
石油资源短缺已成为我国乙烯工业发展的主要瓶颈之一,国民经济的持续健康发展要求我们必须依托自身的资源优势发展石化基础原料生产,国际油价的节节攀升使MTO/MTP项目的经济性更具竞争力。
年利用1万吨甲醇制烯烃工业化试验装置于2004年8月初在陕西榆林能源化工基地开工建设,标志着我国最大也是唯一的MTO项目正式启动,开辟了我国非石油资源生产低碳烯烃的煤化工新路线。
甲醇制低碳烯烃(MTO/MTP)项目将成为众多煤化工项目产业链中的重要一环。
(2)甲醇生长促进剂国外研究实践表明,用甲醇生长促进剂喷施在不同的农作物上,可以大量增产;另外喷施甲醇生长促进剂后,农作物还会保持枝叶鲜嫩、茁壮茂盛,即使在炎热的夏季也不会枯萎,可大量减少灌溉用水,有利于干旱地区农作物的生长。
近几年来,甲醇生长促进剂的肥效作用已经引起国内外专家的高度重视。
甲醇的这一用途可以大大缓解我国肥料的供求矛盾。
(3)甲醇蛋白无论从甲醇下游产品开发,还是从饲料工业需求角度分析,甲醇蛋白都是十分重要且极具市场潜力和发展前景的产品。
以甲醇为原料经微生物发酵生产的甲醇蛋白被称为第二代单细胞蛋白。
与天然蛋白相比,甲醇蛋白营养价值高,它的粗蛋白含量比鱼粉和大豆高得多,而且含有丰富的氨基酸以及丰富的矿物质和维生素,可以代替鱼粉、大豆、骨粉、肉类和脱脂奶粉。
据中国农科院饲料研究所的有关专家分析,到2010年和2020年,我国蛋白质饲料需求量分别为0.6亿吨和0.72亿吨,而资源供给量仅为0.22亿吨和0.24亿吨,供需缺口分别为0.38亿吨和0.48亿吨。