甲醇工业发展的方向及应用

甲醇工业发展的方向及应用甲醇是一种重要的有机化工原料，应用广泛，可以用来生产甲醛、合成橡胶、甲胺、对苯二甲酸二甲脂、甲基丙烯酸甲脂、氯甲烷、醋酸、甲基叔丁基醚等一系列有机化工产品，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单位成本的降低，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。1.1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生产甲醛的新工艺，以满足优质工程塑料(酚醛树脂)和乌洛托品等合成的需要。1.2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租甲醇脱氢法。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。1.3甲胺甲胺是一种重要的脂肪胺，以液氨和甲醇为原料，在催化条件下，通过加压精馏分离不同结构的系列产品(一甲胺、二甲胺、三甲胺)，是基本的有机化工原料之一，目前全世界年生产能力为112万吨，国内年生产能力为25万吨，全球年消费量为165万吨，年消费递增率为12%。随着我国DMF的迅速发展，也带动了甲胺特别是二甲胺需求量的不断增加。一甲胺、二甲胺和三甲胺等都是化学工业、农药、医药及涂料的中间体，有相当大的市场前景。比利时联合化学公司开发的甲胺制造工艺办甲醇和氨为原料，通过其开发的高性能催化剂可以制取任意比例的一甲胺、二甲胺和三甲胺；是全部采用计算机控制的一种无公害的连续生产工艺，该工艺总收率在96.5%以上，最终产品纯度极高，催化剂寿命超过两年。1.4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、氯甲酸甲脂、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。1.5乙二醇我国乙二醇的消费构成中约95%用于生产聚酯，5%用于生产防冻剂等方面。近年来，由于聚酯工业需求强劲，国内市场对乙二醇需求保持快速增长的势头。据统计，1995年，我国乙二醇的表观消费量为65.7万吨，目前已经达到508.8万吨，已超过美国成为世界第一大乙二醇消费国。据预测，2008年我国聚酯产量将达到1730万吨，按聚酯单耗0.34吨/吨计算，约需乙二醇588万吨；2010年聚酯产量为1900万吨，约需要乙二醇646万吨。加上防冻液等5%的需求。预计2008年国内乙二醇总需求量约617万吨，2010年约需要677万吨。可以说，乙二醇是近两年来市场表现最活跃的石化中间原料之一。未来几年，我国乙二醇市场将成为国外产品竞争的大舞台，但我国乙二醇生产水平与国外相比还有差距，能耗和物耗要比国外先进水平高，我们应采取措施使之达到国际先进水平，增强产品的竞争力。乙二醇的工业生产方法有乙烯氧化生成环氧乙烷，环氧乙烷再水解生成乙二醇。开发甲醇食成乙二醇路线，可以实现以煤代油合成乙二醇，具有重要意义。甲醇制甲醛再转化为乙二醇的路线，鉴于合成气制甲醇技术和甲醇生产甲醛技术都已经非常成熟，因而该工艺很有开发前景。日本原于能研究所大阪放射化学研究室开发了一种在过氧化氢存在下，从甲醇光诱发选择性合成乙二醇的方法，乙二醇产率随紫外光照射时间增加而增加。过氧化氢被紫外线分解成羟基、羟基很快和甲醇反应形成羟甲基，羟甲基迅速聚合成乙二醇。1.6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，且能致癌旭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提供于广泛的市场。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。2大力开发甲醇能源技术2.1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，甲醇汽油是工种液态清洁燃料，在国际上早已经作为清洁汽车燃料使用。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。而它优越的燃料品质，进一步引起了人们的重视。经过多年的研究开发，我国在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方面已经进行大量实质性工作，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，我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，我省已制定了甲醇汽油的相关标准，并已经开始推广使用。2.2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。2.3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。3加快甲醇应用新技术的开发3.1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。随着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问题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惟一的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。3.2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，即使是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。3.3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，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。解决好我国蛋白质原料饲料的这一巨额缺口，是摆在我国饲料企业面前的巨大商机。如果到2010年10%的蛋白质缺口由甲醇蛋白顶替，则需求量为380万吨。这个数字如果能够实现，对甲醇工业的意义将十分重大。4结束语目前我国甲醇工业投资十分迅猛，因此，建立大型甲醇生产装置，降低生产成本，大力开发甲醇下游产品，使之向多元化、系列化、精细化方向发展，参与国际竞争是十分必要的。我省丰富的煤炭、天然气资源为甲醇的工业发展提供了良好的条件。因此，我们除了调整甲醇的生产结构和规模，还需大力发展甲醇下游产品的生产及应用，实现资源优势向产品优势的转化，以促进甲醇工业的迅速发展和地区经济的腾飞。