甲醇成为煤基替代能源的重要中间体

煤基替代能源的主要生产工艺如下:

煤直接制油煤直接液化制油是指在高温高压条件下,将氢/碳比为0.8 左右、分子量为5000 的稠环芳烃为主要结构特征的固体煤转化为氢/碳比为2 左右、分子量为100~200 的脂肪烃为主要结构特征的汽柴油,并要求脱除煤中氮、氧和硫等杂质。国际上现已开发的有德国LGOR 工艺,日本的NEDOL 工艺和美国的HTICOP 工艺以及俄罗斯的工艺等。他们大都完成了中试或工业性试验,但一直尚未有工业化生产装置建立(德国二战时期建的装置除外)。我国有关单位在这方面也进行了多年和大量的研究开发工作,目前神华集团准备建设国内第一个,也是世界上首个商业化直接液化项目。直接液化项目,反应条件相对比较苛刻(反应压力高,一般15~30MPa ,反应温度量达400~500°C 经济规模的装置投资额大,一万吨需要1 个亿的投资。

另外,还存在液化初级产品中,芳烃(特别是多环芳烃)含量太高及柴油段产品十六烷值低
等油品质量达不到当今油品标准和环保要求的问题。其优点是直接液化后提供的是待炼制的油品,可与原有炼油设备在一定程序上结合,但其对煤种的要求比较窄,要求原料煤属于含氢量高的年轻煤种,原料煤资源范围受限。

煤间接变油:间接变油是先把煤气化,生产出原料气,经过净化后再合成油。目前,间接变油已在许多国家实现了工业生产,主要分两种生产工艺,一是费托(F-T)工艺,将原料气直接合成油;二是美国美孚甲醇生产汽油(MTG) 工艺,由原料气合成甲醇,再由甲醇转化成成品油。其反应条件比直接液化制油温和(250~350 °C3.0~5.0MPa), 油品质量优于直接液化产品, 且在煤气化过程已脱除了硫和氮等污染物,其产品可以在当前基于石油路线的汽车中直接使用。该技术在南非萨索尔(Sasol)、新西兰、马来西亚等地区有多种合成转化新工艺得以商业化。我国中科院山西煤化所近期已经完成了一步法甲醇转化制汽油技术中试开发,具有工艺流程短,汽油选择性高,催化剂稳定性和单程寿命等显著优点。

煤制二甲醚我国二甲醚的生产工艺主要为两步法甲醇脱水制二甲醚,泸天化和山东久泰已
汽车改甲醇经建成了10 万吨级的装置。二甲醚可以用于汽车燃料和掺烧液化石油气。目前我国的二甲醚主要用于掺烧液化石油气,由于成本优势明显,二甲醚供不应求。我国2005 年液化石油气消费量达到2070 万吨,其中进口达到460 万吨。如果按照20%的掺烧比例,对二甲醚的需求在400 万吨以上。

上海和山东临沂正在发展二甲醚汽车,用于城市公交,上海交通大学研制的二甲醚发动机已经通过鉴定,上海计划到2010 年运行的二甲醚公交车到达1000 辆。每吨二甲醚生产需要1.5 吨的甲醇, 估计我国2010 年对二甲醚的需求达到500 万吨,折甲醇需求量达750 万吨左右。

煤制烯烃乙烯和丙烯传统生产方法是采用石脑油裂解工艺,但因世界油价高企,世界各国开始致力于非石油路线制乙烯和丙烯类低碳烯烃的开发,其中以煤或天然气为原料制甲醇,再由甲醇制低碳烯烃工艺最具潜力。目前国际上成熟的技术主要是MTO MTP 工艺,MTO 工艺制得的烯烃主要是乙烯,其次是丙烯、丁烯等。MTP 工艺则主要制丙烯及少量的乙烯。


MTO 工艺生产1吨乙烯需甲醇5.6 吨,副产丙烯0.83 吨、丁烯0.24 吨等产品。目前尼日利亚正在建设乙烯、丙烯各40 万吨/年、单系列甲醇250 万吨/年的MTO 项目,将于2007 年建成。

MTP 工艺是先将甲醇部分转化为二甲醚和水,然后在串联的反应器中进行转化反应,最后经过烯烃回收得到丙烯、液化气和汽油等副产品。MTP 反应产物的组成为:丙烯71.2% 、乙烯0.85%和其他产品。2004 年鲁奇公司与伊朗国家石
化公司签订10 t/a MTP 装置的专利合同,预计2009 年建成投产。

甲醇燃:目前山西省部分地区在封闭使用的M15 甲醇燃料,是由15% 的甲醇和85%的汽油混配而成。而M85 M100 甲醇燃料由于甲醇含量高,需要专用的发动机,太原理工大学独立自主研制成功了甲醇燃料专用的发动机,在山西已经进行了大规模的车队运行实验。山西省一直积极推行甲醇燃料和汽车的应用实践工作,并已订出了地方标准。在掺烧技术,新型助溶、耐腐蚀、清洁复合添加剂,发动机的改造,新甲醇发动机的设计制造,汽
车尾气的测试和净化,加油站的建立,甲醇燃料应用安全规则的订立等方面都有新的发展和较完整的成果。例如,在发动机改造方面,全甲醇化油器和电喷汽油机的技术、甲醇汽油双燃料汽车技术、全甲醇高压缩比电喷汽油机技术等,都已达到可实用的技术水平,有些已达到国际先进水平。随着明年国家甲醇燃料标准的出台,甲醇燃料面临较大的发展。

甲醇成为煤基替代能源的重要中间体从煤基替代能源的制造工艺我们可以发现,除了煤直接制油之外,包括煤间接变油、煤制二甲醚、煤制烯烃、甲醇燃料,均需要甲醇作为原料,甲醇成为煤基替代能源的重要中间体。二甲醚和煤制烯烃由甲醇转化而来,前者转化比例为1.5:1,后者转化比例为2.92:1 两者合计在2010 年、2015 年、2020 年共约用甲醇1170 万吨、3300 万吨和5400 万吨。正因为如此,发改委在国家煤化工产业中长期发展规划中要求到2020 年,我国用于替代能源甲醇产量高达6600 万吨。而2005 年全球的甲醇产量为3600 万吨,未来15 年,我国的甲醇行业将面临高速发展时期。