关于甲醇潜在应用及其发展趋势

关键词：合成气转化率碳氢化合物化工原料

近些年来, 越来越多的人开始倡导“低碳生活”, 而合成气 (CO+H2) 正是实现碳综合利用的基础所在, 是合成一切碳氢化合物的物质前提。作为第四大化工原料的甲醇是唯一一种合成气转化率达到100%的产品, 并且集合了石油、煤炭、天然气工业的优势, 若能够充分利用甲醇资源, 必然能够对能源化工的发展起到重要的推动作用。

一、车用甲醇燃料

甲醇应用于汽车能源领域具有广泛的市场, 它不仅可以转化为汽油, 也可以制成液体电池, 最关键的是甲醇可以以不同比例与汽油相混合, 为汽车提供动力, 且高浓度调和物可直接应用于灵活燃料的汽车发动机, 十分便捷。根据对甲醇汽油成分及其物化性质的分析, 可以得出甲醇作为替代能源的独特优点, 现分析如下:

1. 相对于普通汽油, 甲醇汽油的辛烷值较高, 抗爆性能好, 可适用于高压缩比的发动机, 为发动机提供更加强劲的动力, 提升其工作效率。

2. 作为车用能源原料, 甲醇的来源广泛, 且可以实现能源的综合利用, 缓解能源紧缺的现状。对于一些品质较差的煤炭, 由于含硫量较高, 处理困难, 不易用于工业或居民家庭, 但却可以正常应用于甲醇的生产当中。此外, 甲醇还可以从一些工业副产品甚至废弃物中制取出来, 实现了“变废为宝”。

3. 甲醇汽油的含氧量高, 较之于普通汽油其燃烧更加充分, 可以有效的降低汽车污染物和有害气体的排放, 其中M100为原料的汽车尾气中完全没有铅和苯等有毒物质, 相对于普通汽油多排放的甲醛和甲醇也可以通过催化净化器进行处理, 在空气质量严重污染的今天, 具有十分重要的实用价值。

4. 甲醇汽油的燃烧特性决定了它可以消除发动机内的积炭, 从而实现了对燃烧系统的自我保养, 防止积炭过多导致的动力下降、燃烧不充分、局部过热超温等问题的出现, 对发动机寿命的延长具有一定的积极作用。

5. 甲醇的化学结构决定了它作为一种溶剂时可以有效的溶解沉积的杂质和凝结物, 对油路起到良好的疏导作用, 这样也就在一定程度上减少了燃油精等添加剂的使用量, 降低了支出费用。

当然, 甲醇汽油出现较晚, 发展还不够成熟, 存在着一些问题亟待解决, 例如甲醇的热值远小于汽油, 这就造成了耗油量的增加;甲醇汽油中若水分含量增大时, 易发生分离现象。但是, 这些问题相对于其显著的优点而言并不突出, 且可以通过增溶剂等物质的添加得到解决, 因此, 总的来看, 车用甲醇燃料市场发展前景广阔, 大有可为。

二、甲醇制化学品

我国对于甲醇的消耗除应用于汽车燃料外, 主要应用于制取甲醛、二甲醚、醋酸等化学品, 其中制取甲醛占甲醇总消耗量的30%左右, 且近些年来有逐渐增长的趋势。下面将从醋酸、烯烃、芳烃、衍生物、甲醇蛋白几个方面来介绍甲醇应用于化工生产中的情况。

1. 甲醇制醋酸

甲醇制取醋酸并非消费的主要方面, 通过应用羰基法生产甲醇, 每生产一吨醋酸产品需要消耗0.545吨甲醇和0.53吨一氧化碳。但是, 醋酸行业的甲醇消耗量增长率远低于我国甲醇产能的增长速度, 因此, 醋酸行业在进行生产的同时要注意合理的规划, 不可盲目提高产能, 防止产能过程现象的出现。

2. 甲醇制烯烃 (MTO/MTP)

在当今世界上, 由于早期的盲目开采, 石油资源正日益紧缺, 且受到卡特尔的干预, 造成石油及其产品价格的飞涨。而传统低碳烯烃的生产原料正是来自于石油工业, 这就给其发展带来了极大的困难。为摆脱对于石油的过度依赖, 同时综合利用煤炭、天然气资源, 借助于洁净煤技术, 以煤炭为原料来制取烯烃的工艺应运而生。

甲醇可以通过合成气以接近百分之百的转化率制得, 将甲醇进行脱水处理就得到了丙烯, 这正是甲醇制烯烃的主要技术 (MTO/MTP) 。其中, MTP技术已经在挪威进行实践生产, 且转化率符合工业生产的经济要求。中国对于烯烃类产品的需求量较大, 每年都以乙烯、丙烯衍生物的形式进口大量化工产品。而我国的国情正是缺油、少气、富煤, 并且我国以合成气制取甲醇的工业技术已经有多年、多地的实践经验, 技术已达成熟, 因此, 在中国发展MTO/MTP技术具有充分的可行性, 理应成为综合利用甲醇的一大发展趋向。

3. 甲醇制芳烃

在我国甲醇产能的增长率逐年提高, 其产能过剩现象已成为现实, 开发消耗途径十分必要, 甲醇制取芳烃正是其中有益的尝试之一, 且已被证明其现实可能性。

清华大学开发研究的FMTA技术, 应用流化床反应器, 可经一定的物化反应将甲醇转化为二甲苯, 大唐国际以该项技术为核心, 投资100亿人民币, 建设100万吨/年精对苯二甲酸。这对于MTA技术的开发和工业化示范具有十分重要的意义, 并且可以推动甲醇下游衍生品的研究展开, 为甲醇行业注入了新的活力。此外, 中科院山西煤化学研究所也对利用甲醇制取芳烃进行了尝试, 通过ZSM-5分子筛作为催化剂, 合理控制反应条件, 成功的转化出芳烃和非芳烃, 相信市场的推动会给这一甲醇利用方向带来更多的发展。

4. 多种甲醇衍生物产品

除以上三种化工产品外, 甲醇还可用于生产多种衍生产品, 例如甲胺、二甲基甲酰胺、DMF等等。2008年菱天 (南京) 精细化工有限公司开业, 重点以天然气为主要原料生产多种甲醇衍生品, 作为人造革、树脂溶剂、氨纶等的工业原料投放中国市场, 且取得了较好的效益。DMF是另一种重要的甲醇衍生物, 它可以溶解多种有机物, 具有优良的溶剂性质, 从2010年至今, 我国已有多个DMF项目投产, 这一产业的产能在逐年的提升。

5. 甲醇蛋白

我国近年来禽肉、畜肉的价格增长较快, 很大程度上就是由于下游饲料价格高昂, 且缺乏高质量的蛋白饲料。通过甲醇为原料, 利用单细胞微生物的生理活动, 制取甲醇蛋白, 可以在一定程度上缓解该问题。甲醇蛋白中氨基酸成分搭配合理, 维生素、生长因子等营养物质十分丰富, 可成为高质量的蛋白饲料, 也可以作为人类食品添加剂而使用。我国对于甲醇蛋白的探索已有了几十年的经验, 推动该项生产技术工业化的条件已然成熟。因此, 这一发展方向的发展前景看好, 应当被甲醇工业的投资者所关注。