煤制甲醇工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

王江林

國能榆林化工有限公司，中國·陜西 榆林 719300

1 引言

甲醇是一種有機化工原料，其也是一種有機溶劑，當前由甲醇生產(chǎn)的各種化工產(chǎn)品種類較多，應(yīng)用范圍廣、適用物品多，如塑料、合成纖維、合成橡膠、染料、涂料、香料等行業(yè)，相較發(fā)達國家，中國甲醇產(chǎn)量僅低于乙烯、丙烯、苯。在當前國際形勢不斷變化、石油資源短缺情況下，煤炭逐漸成為制作甲醇的重要原料之一，大大推動了甲醇工業(yè)的發(fā)展。

2 甲醇性質(zhì)

甲醇是一種無色易燃的液體，其發(fā)熱量高達2271KL/Kg，密度為791Kg/m3，其沸點和熔點可以和水等一些有機溶劑混溶，但是其和汽油無法混溶，需要添加溶劑才可以。其毒性強，如果誤服用，會破壞人的視覺神經(jīng)，嚴重者會導(dǎo)致死亡，且甲醇對燃料系統(tǒng)性質(zhì)的金屬材料和橡膠材料會產(chǎn)生腐蝕作用。

3 甲醇用途

第一，甲醇是一種化工原料，可以應(yīng)用在工業(yè)中，被作為一種工業(yè)溶劑可以適用于多個化工產(chǎn)品中。

第二，甲醇是一種重要的燃料，其辛烷值高、燃燒性能強、能量高，燃燒后污染物排放量少，可以代替汽油和柴油等高耗能、高污染性的原材料，作為一種新的潔凈燃料，使用效果好。

4 煤炭生產(chǎn)甲醇的意義

中國煤炭資源豐富，但是在煤炭生產(chǎn)、加工、運輸?shù)倪^程中也會對環(huán)境造成影響，為了降低煤炭開采對環(huán)境的影響，需要科學選擇生產(chǎn)工藝，煤電聯(lián)產(chǎn)作為一種新的開采方法，帶動了潔凈煤技術(shù)和煤化工技術(shù)的發(fā)展，在當前工業(yè)發(fā)展中，煤炭潔凈利用技術(shù)之間成為煤化工未來發(fā)展的主要趨勢。其主要包括氣化技術(shù)、合成燃料技術(shù)、多聯(lián)產(chǎn)工藝技術(shù)等，其中煤制甲醇技術(shù)發(fā)展較快、發(fā)展前景好，且在甲醇下游工藝帶動下，各種甲醇制備低碳烯烴工藝等，在新技術(shù)和新工藝越來越成熟的情況下，工藝生產(chǎn)能力也會大大提高。甲醇一般在常溫、常壓情況下容易燃燒、揮發(fā)，其聞起來具有酒精氣味，甲醇蒸汽和空氣融合在一定會產(chǎn)生具有爆炸性質(zhì)的混合物，其是一種適用范圍較廣的有機化工原料[1]。

5 煤制甲醇工藝發(fā)展現(xiàn)狀

甲醇工業(yè)化生產(chǎn)是國外公司使用了特定規(guī)格的催化劑合成的，其合成壓力和規(guī)模都有著明確的要求，在20世紀60年代后，一些企業(yè)研發(fā)了活性更強的催化劑低壓生產(chǎn)甲醇，合成了甲醇工藝，通過降低合成壓力來降低甲醇生產(chǎn)能耗。當前，低壓合成甲醇工藝作為先進甲醇生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，在后期還有一些企業(yè)也研制出了低壓法工藝。煤制甲醇工藝具體包括造氣、壓縮、合成、粗甲醇精制等，造氣一般需要使用高壓氣化爐，且在純氧的環(huán)境下才可以通過冷卻再提煉出焦油、脫硫、二氧化碳等物質(zhì)，這些都可以成為煤氣化合成氣使用。這種合成氣可以有效去除各種氣態(tài)硫污染物，潔凈利用效果好。壓縮合成氣在通過制熱、冷卻、壓縮后可以直接進入反應(yīng)器中，該反應(yīng)器使用中冷激式的絕熱反應(yīng)器，在該類型反應(yīng)器中提煉的粗甲醇可以通過精餾塔精制處理。中國在20世紀50年代開始生產(chǎn)甲醇，部分企業(yè)從國外引進了高壓合成甲醇工藝，并配置了煤原料甲醇生產(chǎn)裝置，在60年代后，在合成氨的基礎(chǔ)上研制出了中壓聯(lián)聯(lián)醇工藝。還有一些企業(yè)引進了低壓合成甲醇技術(shù)，配置了以渣油為原料的甲醇生產(chǎn)裝置，此后中國開始自主研發(fā)低壓合成甲醇催化劑，并自主生產(chǎn)各種聯(lián)醇裝置，大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)能力，但是這種自主研發(fā)和生產(chǎn)的裝置還沒有形成一定的經(jīng)濟規(guī)模。

針對中國甲醇生產(chǎn)裝置進行統(tǒng)計，對規(guī)模進行分析發(fā)現(xiàn)，其中百萬級的裝置有10套，但是受到工藝條件的約束，單系列煤制甲醇在中國屬于大型裝置。中國煤制甲醇生產(chǎn)技術(shù)趨于成熟，但是投入資金較大，學者對汽油和煤的價格進行了對比，通過比例估算，為煤制甲醇提供了經(jīng)濟優(yōu)勢，結(jié)果發(fā)現(xiàn)煤制甲醇生產(chǎn)規(guī)模越大，產(chǎn)品生產(chǎn)成本就越低。當前煤制甲醇建設(shè)規(guī)模不斷增大，根據(jù)規(guī)模投資數(shù)額進行分析，建設(shè)時間長，對甲醇需求量進行分析發(fā)現(xiàn)，中國規(guī)模大，核心競爭力強的企業(yè)發(fā)展空間大，以此同時，規(guī)模小的企業(yè)則在發(fā)展中會受到較大的挑戰(zhàn)。為了有效解決此問題，就需要積極開發(fā)、利用原煤為原料的中小合成氨企業(yè)的資料、技術(shù)、設(shè)備等來生產(chǎn)甲醇，并根據(jù)具體需要及時引進新技術(shù)提高單套裝置生產(chǎn)能力，且這種煤制甲醇聯(lián)產(chǎn)可以應(yīng)用在一些媒體資源豐富的地方，以此有效減少運輸成本。例如，中國重慶和日本合資企業(yè)在山東的甲醇項目、永城煤電甲醇項目等，且一些化肥企業(yè)也紛紛投入到了煤炭開采中，實現(xiàn)原產(chǎn)地到甲醇的生產(chǎn)?？傊?，煤炭企業(yè)需要在已有煤炭開采技術(shù)的基礎(chǔ)上，拓寬深加工力度，以此提高自身收益[2]。

6 甲醇下游產(chǎn)品開發(fā)進展

當前甲醇下游產(chǎn)品在房地產(chǎn)、建材、室內(nèi)裝修等行業(yè)得到了有效利用，其增長率有了大大的提高，但是甲醇屬于化工原料，不是產(chǎn)品，單一憑借下游衍生產(chǎn)品無法實現(xiàn)爆發(fā)式增長，對此需要人們積極開發(fā)各種甲醇燃料和甲醇制烯烴。甲醇可以促進中國能源結(jié)構(gòu)的多元化發(fā)展，甲醇作為一種汽車發(fā)動機原材料主要表現(xiàn)為以下幾種形式，即純甲醇燃燒、甲醇和汽油混合，因為甲醇價格低，對此全甲醇新式發(fā)動機深受廣大群眾喜愛，使用該發(fā)動機可以有效降低汽車燃料成本。甲醇燃料不僅可以替代汽油使用，其汽車尾氣排放量也低于汽油和柴油的排放量，隨著企業(yè)工業(yè)化發(fā)展，汽車保有量逐漸上升，大大超過了甲醇化學品市場。中國將甲醇作為汽車燃料的研究較晚，但是發(fā)展較快。在汽車參油方面，通過一系列試驗，其效果顯著，且在中國各研究院的努力下，甲醇燃料在點燃式發(fā)動機上的應(yīng)用動力性更強。且在汽車尾氣排放上，甲醇燃料非常規(guī)排放中未燃的甲醇含量高，但是其反應(yīng)性強，污染小，將甲醇和甲醛排放物通過催化凈化器處理可以有效降低汽油燃料水平。另外，將甲醇燃料進行密封處理，或者對燃油系統(tǒng)進行處理后可以提高燃料的適應(yīng)性，如高強度、三耐納米復(fù)合材料等，其可以有效解決汽車低溫發(fā)動困難問題[3]。

7 結(jié)語

根據(jù)中國煤制甲醇工藝開發(fā)進度來看，中國甲醇發(fā)展還需要加大力度，積極開發(fā)一系列產(chǎn)品，在加強各種合成工藝技術(shù)、裝備發(fā)展的同時，還需要在汽油燃料、低碳制備燃料方面加強科技投入。當前部分煤炭企業(yè)已經(jīng)具備了開發(fā)煤礦的能力，但是還需要廣大工作者加強媒體深加工方面的研究，并在自主研究、創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，積極借鑒其他技術(shù)促使煤化工高質(zhì)量發(fā)展。從技術(shù)層面來看，中國潔凈煤氣化技術(shù)得到了較快的發(fā)展，但是在甲醇制烯烴、車用燃料技術(shù)的基礎(chǔ)上還需要不斷努力，以此更好地滿足不斷增加的甲醇需求，最終有效降低甲醇生產(chǎn)成本。

總之，煤炭企業(yè)還需要做好以下幾方面工作：第一，完善煤炭原產(chǎn)地甲醇裝置；第二，積極應(yīng)用中國自主知識產(chǎn)權(quán)新技術(shù)，提高中國自主研發(fā)能力；第三，推動裝置規(guī)?；?，政府需要為甲醇生產(chǎn)企業(yè)和應(yīng)用者提供支持，提高甲醇市場競爭力，推動甲醇快速發(fā)展。