我国煤制甲醇前景概述

赤峰学院学报渊自然科学版冤Vol.28No.4

2012年4月JournalofChifengUniversity渊NaturalScienceEdition冤Apr.2012

我国煤制甲醇前景概述

刘艳红

渊赤峰学院化学化工学院袁内蒙古赤峰024000冤

摘

要院随着国家对环保要求的提高和人们环保意识的增强袁面对全球石油和天然气资源日益枯竭的现状袁甲醇作为替

代能源在全世界迅速发展.由于煤制甲醇生产技术成熟尧成本低袁加上甲醇汽车技术基本成熟袁因此在推广甲醇替代或部分替代汽油袁发展使用甲醇作为新的替代燃料袁已经成为一种趋势袁然而目前国内大部分生产装置的生产能力小袁所以很难形成规模效益袁不能与国外相竞争袁所以改善煤炭资源丰富与甲醇的生产力落后的矛盾是当务之急.

关键词院煤化工曰甲醇燃料曰煤炭洁净技术中图分类号院TQ517

文献标识码院A

文章编号院1673-260X渊2012冤04-0004-02

煤制甲醇即以煤为原料生产甲醇.即以煤炭尧天然气尧焦吨袁总生产能力接近4800万吨袁预计2010年的甲醇产量能炉气三者为原料制备甲醇袁且以煤炭为主袁这种结构符合气达到5947万吨.2006年中国甲醇表观消费约为800万吨袁资源不足袁煤炭资源相对丰富的国情.经过专家学者的努力袁2007年需求量将达到900万吨袁预计未来几年内消费量还我国在利用高硫尧劣质煤生产甲醇的方面取得不错的进展.会以8％~10％的速度增长.到野十一五冶末期袁甲醇生产厂家甲醇是具有与汽油类似的燃烧特性的有机物袁与汽油以任大约有200家袁产能在2500~3200万吨袁产量1900~2500万何比例混溶袁可作为汽车发动机的混合燃料袁或单独作为甲吨袁发展十分迅速[1].

醇汽车的燃料.甲醇里不含硫袁所以在燃烧时不会产生含硫随着甲醇需求的增加袁人们使用各种方法来提高甲醇化物黑烟袁其环保性能远远优于含硫的汽油袁因而甲醇是一的产量袁其中煤基甲醇产业的发展在技术上已经成熟.甲醇种理想的代替石油的清洁燃料.甲醇袁无论作为化工合成原

的传统消费领域是主要用于生产甲醛醋酸MTBE和用作溶料还是作为替代燃料袁具有广阔的发展和推广前景[1].剂袁因为产品消费市场比较单调袁所以甲醇需求量增长率有1能源燃料面临的主要问题

限袁年增长率仅在10%左右.甲醇汽车燃料未来有望在甲醇随着科技的进步和工业的发展袁全球化经济已经形成袁应用领域取得突破袁甲醇制烯烃及二甲醚燃料等袁随着汽车随之而来的是全球性的能源危机袁我国尤其能源危机尤为消费市场的扩大以及全球石油危机袁这些新兴应用领域的严重袁成为制约中国经济发展的关键因素.所以21世纪的中发展将极大地带动甲醇的需求量的极大提高袁从而促进煤国能源结构必须逐步走向多元化发展袁开发有更多替代产基甲醇产业的不断完善和快速发展[2].

品的新能源袁以满足国家又好又快的发展需求.我们知道中各国专家学者开始寻找替代能源袁取得了不少的收获袁国是个野石油和天然气储量少而煤炭资源相对丰富冶的国家.其中煤基甲醇燃料进展尤为突出.首先新西兰尧德国尧瑞典等目前专家学者一致认为2l世纪世界煤化工发展的主流方向国开始使用含5%甲醇的M5汽油曰1987年美国加州甚至开是发展煤炭洁净利用技术袁发展洁净煤技术之一应是气化始使用含85%甲醇的M85汽油曰作为能源危机的大国袁我国技术尧合成燃料技术(主要指醇燃料和烃燃料)及多联产工艺在野六五冶和野七五冶期间国家科技重点攻关项目之一就是甲技术.其产业化重点应该放在影响大使用广的合成洁净燃料醇汽车开发技术袁2002年在山西省太原尧阳泉尧临汾尧晋城4技术袁煤制发动机燃料在能源安全和环境保护上来讲都较个城市进行了甲醇汽油应用试验.尽管甲醇掺烧汽油具有以具影响[2].在合成发动机燃料技术方面袁目前袁较为成熟的是下有点首先经济性好袁其价格仅为石油的一半曰其次动力性煤制烃类含氧化合物的甲醇技术袁由于甲醇价格较汽油要能好袁世界上最昂贵尧速度最快尧科技含量最高的F1赛车还低很多袁并且使用起来环境效益好袁如果推广可使汽车燃料有航模袁都是以甲醇作为动力能源曰最后CO和碳氢化合物成本大大降低袁所以在市场上竞争力最强.甲醇作为能源向排放量低袁由于甲醇中含氧高燃烧充分.但迄今为止甲醇应多元化方向发展的一个重要领域袁引起全球专家学者和行用于汽车燃料一直未获得广泛推广袁其根本原因是院甲醇有业企业的广泛的关注.因此煤制甲醇也就成为现代煤化工较毒以及沸点低易挥发袁使得甲醇在储运尧销售尧使用和车辆具影响的技术领域.

维修保养时袁其毒性都难以难以防范曰从环保方面看袁如果2国内外的甲醇产量及甲醇汽车原料应用分析

汽车以甲醇作为动力袁其甲醛的排放量为同量汽油的3～6目前全球的甲醇需求成逐年递增的趋势袁而我国作为倍曰从产生的热能看袁甲醇的热能值不到汽油的一半袁其耗能源使用大国需求增加更是迅猛.如根据美国叶化学周刊曳的量是汽油的1.8-2倍.特别是甲醇的腐蚀性袁使汽车的耐久报道袁截至2006年底世界甲醇的2006年总需求达3680万性难以保证.

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.com.cn. All Rights Reserved.综合以上利弊袁学者们作了很多的努力袁试图克服限制甲醇燃料使用的种种瓶颈.如关于甲醇燃烧问题中国最近取得了2个突破性成果袁一个是国家经贸委立项的山西省甲醇燃料汽车示范工程项目通过验收.在中巴车上安装的多点电喷甲醇发动机袁来解决煤制甲醇燃料燃烧不充分的弊端袁经全速全负荷可靠性试验验收和投产验收表明袁与化油器式的同型汽油发动机性能大大提高袁百公里的油耗较传统的化油器型中巴车降低袁尾气排放较传统的化油器型中巴车碳氧化合物降低了15％～40％袁热效率也提高19％.另一个突破性成果是大同汽车制造厂对传统汽油机结构进行了改造袁成功地研制出了国内第一台全甲醇(M100)发动机.它的显著优点是院全甲醇发动机袁不加入汽油袁这样就有效地避免了国产甲醇含蜡成份高袁而导致传统甲醇发动机发生经常发生喷油嘴被蜡质堵塞的现象袁较好地解决传统甲醇发动机的雾化程度不高尧燃烧不净的问题袁其燃料消耗比传统甲醇发动机下降30％以上.它的生产成本与普通汽油发动机相当.这两项成果的取得袁使得甲醇成为汽车燃料的推广取得突破性进展袁同时也符合环境友好型社会的要求.3煤制甲醇生产过程

甲醇的合成始于1923年袁由BASF公司研制袁其温度和压力都很高袁被称为高温反应法袁后经过改进袁采用铜作为催化剂袁将反应压力和温度降低袁称为低温反应法袁目前大多数甲醇都是以低压反应法制得的.煤制甲醇属于煤间接液化范畴袁目前其合成普遍采用的是鲁奇法和ICI法工艺流程[3]袁流程主要包括用煤和高纯氧来制造反应气尧将分离出的

反应气进行压缩尧在反应器中粗合成和将制得的粗甲醇在

精馏塔中精制等4个工序.首先,由煤运系统将原料煤送入鲁奇高压气化炉袁使用纯氧作为气化剂袁为了调整煤浆的粘度和Ph值袁分别加入木质磺酸类和42%的碱液加以调整袁产出的高温混合气经冷却脱出煤焦油尧硫化物以及二氧化碳袁然后分离出H2和CO的合成气.煤洁净利用的关键所在是袁煤气化制成合成气可以脱除气态硫等污染物袁脱硫的合成气经过换热尧冷却尧压缩后转入列管式或等温式反应器里进行合成反应.

甲醇合成反应为放热反应袁反应器设计首先考虑如何降低温度袁使反应朝着有利产物生成的方向.冷激式绝热反应器和列管式等温反应器是目前被工业广泛采用的反应器.甲醇反应器材一般采用铬镍钛的合金袁目的是防止H2和CO腐蚀袁为使反应顺利进行一般加入铜系催化剂袁常见的是CuO-ZnO-Al2O3.由于是放热反应袁反应热使得反应的单程转化率低袁这样我们可以考虑将反应气进行循环反应袁最后制得的粗甲醇再进一步在精馏塔里进行精制[4].这样就能制得纯度达到99.185%的甲醇.4国内外的甲醇需求统计与预测

从总体来讲袁世界甲醇供需基本平衡袁但不同地区情况也各不相同.拉丁美洲尧东欧尧中东尧非洲尧大洋洲的甲醇供大于求袁而美国尧西欧尧亚洲甲醇供不应求袁主要依赖进口解决.世界甲醇生产主要集中在特立尼达尧智利尧新西兰尧沙特和

俄罗斯这些天然气资源比较丰富的地区袁中国也已经成为世界甲醇主要生产地区袁但中国的甲醇生产主要以煤炭为原料.随着全球能源危机的加剧袁世界甲醇的产量还会不断增加.

当前甲醇衍生物的消费结构居第一位的仍为甲醛袁约占35％～36％曰其次为甲基叔丁基醚(MTBE)袁用作无铅汽油辛烷值添加剂袁约占27％袁在美国已经禁止使用曰第三为醋酸袁约占7％～9％.截至2011年底袁甲醇市场出现供过于求的现象.2000年世界甲醇生产能力为3803万吨袁需求量仅为3020万吨曰2005年生产能力达到4294万吨袁而需求量为3481万吨曰到2010年袁甲醇生产能力为5099万吨袁需求量为4226万吨[5].

中国的煤制甲醇生产技术日益成熟袁市场发展迅速袁但生产规模小袁形不成规模效应.而且中国甲醇主要用于化学合成袁其次才是燃料和溶剂袁近年来随着甲醇衍生物的生产增长速度加快袁而医药和燃料市场平稳增长袁农药和溶剂在总量中所占比例有所下降.根据对甲醇下游相关行业的统计袁到2005年中国甲醇需求量为345万～360万吨袁2010年需求量约为435万～480万吨袁考虑到2001～2010年间将有一部分小甲醇装置由于技术落后被淘汰.因此2010年中国甲醇约有100万吨左右的缺口[5].截至2011年10月底袁国内甲醇产能已经达到4300万吨.5结语

当前世界原油紧张袁针对原油的争夺战愈演愈烈袁而我国的原油半数依赖进口袁能源安全受到严重威胁袁再加上全球温室气体排放及环保问题袁为了可持续性发展袁寻找替代原油的能源已成为当前的主要任务之一.尤其现代工业和交通对能源的依存日益严重袁如果没有能源袁那么中国的工业和交通就会陷入瘫痪袁所以寻找替代能源已被纳入国家战略规划袁如果甲醇掺烧汽油政策出台袁会对能源危机的解决起到重大作用.但国内煤制甲醇的普遍技术还不够成熟袁造成甲醇生产规模小袁生产厂家比较分散袁产能低袁再加上外国市场大量廉价甲醇的涌入.所以袁需要我们进一步改进煤制甲醇的生产技术来提高原料的利用率袁真正做到节约能源的目的.

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李永生援煤制甲醇项目的可行性援同煤科技袁2005(3):30-也2页张玉卓(4):5-7援

援神华集团的煤炭洁净转化战略援中国煤炭袁2004

也3页杨净绍斌煤技袁术王继袁2001(1):35-39.

任袁王志宏援中国煤制甲醇的现状与发展援洁

也4页张景明辉分析袁援神夏俊兵化科技援我国煤袁2009(8):86-88.基甲醇产业的技术进展及发展前也5页原料徐兆瑜及中援甲醇产间体袁业2007(6)的发展院23和要工26艺援

技术新进展[J]援精细化工

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