甲醇工業(yè)發(fā)展的方向及應(yīng)用

1、甲醇工業(yè)發(fā)展的方向及應(yīng)用甲醇是一種重要的有機(jī)化工原料，應(yīng)用廣泛，可以用來生產(chǎn)甲醛、合成橡膠、甲胺、對(duì)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機(jī)化工產(chǎn)品，而且還可以加入汽油摻燒或代替汽油作為動(dòng)力燃料以及用來合成甲醇蛋白。隨著當(dāng)今世界石油資源的日益減少和甲醇單位成本的降低，用甲醇作為新的石化原料來源已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。盡管目前全球甲醇生產(chǎn)能力相對(duì)過剩，并且不排除由于某種原因而引起甲醇市場(chǎng)的波動(dòng)，但是對(duì)于有著豐富的煤、石油、天然氣資源的地區(qū)，除了研究開發(fā)新技術(shù)降低成本，還要不斷開拓甲醇應(yīng)用領(lǐng)域，大力生產(chǎn)和發(fā)展甲醇下游產(chǎn)品，從而促進(jìn)整個(gè)甲醇工業(yè)的發(fā)展。1大力生產(chǎn)和發(fā)展甲醇下游

2、產(chǎn)品甲醇下游產(chǎn)品種類很多，結(jié)合市場(chǎng)需求，發(fā)展國(guó)內(nèi)市場(chǎng)緊缺，特別是可以替代石油化工產(chǎn)品的甲醇下游產(chǎn)品，是未來大規(guī)模發(fā)展甲醇生產(chǎn)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要方向。1.1甲醛甲醛是甲醇最重要的下游產(chǎn)品之一，也是最重要的基本有機(jī)化工原料之一。它最大的用途是生產(chǎn)酚醛樹脂、黏合劑及其它有機(jī)化學(xué)品。近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，甲醛產(chǎn)量每年以4.5%的速度增長(zhǎng)，年需原料甲醇100萬(wàn)噸以上。為滿足化工市場(chǎng)的需求，應(yīng)大力開發(fā)以甲醇為原料的生產(chǎn)甲醛的新工藝，以滿足優(yōu)質(zhì)工程塑料(酚醛樹脂)和烏洛托品等合成的需要。1.2甲酸甲酯甲酸甲酯(MF)被譽(yù)為萬(wàn)能的中間體，由它衍生出的化學(xué)品達(dá)幾十種。它是當(dāng)前C1化學(xué)發(fā)展的熱

3、點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的大規(guī)模生產(chǎn)方法是甲醇羰基化法租甲醇脫氫法。甲醇羰基化法制甲酸甲酯成本僅為傳統(tǒng)酯化法的1/3。甲酸甲酯可用于生產(chǎn)甲酸、甲酰胺和其他精細(xì)化工產(chǎn)品，還可直接用作殺蟲劑、殺菌劑、熏蒸劑、煙草處理劑和汽油添加劑，它的需求量將以每年10%的速度遞增。隨著環(huán)保要求的不斷提高，由甲醇、CO2和H2合成工藝甲酸甲酯值得關(guān)注。1.3甲胺甲胺是一種重要的脂肪胺，以液氨和甲醇為原料，在催化條件下，通過加壓精餾分離不同結(jié)構(gòu)的系列產(chǎn)品(一甲胺、二甲胺、三甲胺)，是基本的有機(jī)化工原料之一，目前全世界年生產(chǎn)能力為112萬(wàn)噸，國(guó)內(nèi)年生產(chǎn)能力為25萬(wàn)噸，全球年消費(fèi)量為165萬(wàn)噸，年消費(fèi)遞增率為12%。隨著

4、我國(guó)DMF的迅速發(fā)展，也帶動(dòng)了甲胺特別是二甲胺需求量的不斷增加。一甲胺、二甲胺和三甲胺等都是化學(xué)工業(yè)、農(nóng)藥、醫(yī)藥及涂料的中間體，有相當(dāng)大的市場(chǎng)前景。比利時(shí)聯(lián)合化學(xué)公司開發(fā)的甲胺制造工藝辦甲醇和氨為原料，通過其開發(fā)的高性能催化劑可以制取任意比例的一甲胺、二甲胺和三甲胺；是全部采用計(jì)算機(jī)控制的一種無(wú)公害的連續(xù)生產(chǎn)工藝，該工藝總收率在96.5%以上，最終產(chǎn)品純度極高，催化劑壽命超過兩年。1.4碳酸二甲酯以甲醇?xì)庀嘌趸驶ê铣傻奶妓岫柞?DMC)，是近年來受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注的環(huán)保型綠色產(chǎn)品。隨著全球環(huán)境保護(hù)及安全生產(chǎn)要求的日趨嚴(yán)格，硫酸二甲酯、光氣、氯甲酸甲脂、氯甲烷等化學(xué)品將在世界范圍內(nèi)被淘汰

5、，DMC化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有甲基、羧基和甲氧羰基，在化學(xué)合成反應(yīng)中可以起到上述化學(xué)品的功能，僅代替上述產(chǎn)品的市場(chǎng)份額就相當(dāng)可觀。而且DMC通過了非毒性化學(xué)品的注冊(cè)登記，為其在醫(yī)藥、光電子材料及其它應(yīng)用領(lǐng)域打開了通道。中科院有機(jī)化學(xué)研究所開發(fā)出的新型甲醇液相氧化羰化合成DMC的工藝路線，包括新型共沸精細(xì)工藝，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，顯示出良好的工業(yè)化應(yīng)用前景，不僅可以提高我國(guó)甲醇和氮肥行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且可以幫助帶動(dòng)醫(yī)藥、農(nóng)藥和特種行業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步，其應(yīng)用前景十分廣闊。1.5乙二醇我國(guó)乙二醇的消費(fèi)構(gòu)成中約95%用于生產(chǎn)聚酯，5%用于生產(chǎn)防凍劑等方面。近年來，由于聚酯工業(yè)需求強(qiáng)勁，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)乙二醇需求保持

6、快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1995年，我國(guó)乙二醇的表觀消費(fèi)量為65.7萬(wàn)噸，目前已經(jīng)達(dá)到508.8萬(wàn)噸，已超過美國(guó)成為世界第一大乙二醇消費(fèi)國(guó)。據(jù)預(yù)測(cè)，2008年我國(guó)聚酯產(chǎn)量將達(dá)到1730萬(wàn)噸，按聚酯單耗0.34噸/噸計(jì)算，約需乙二醇588萬(wàn)噸；2010年聚酯產(chǎn)量為1900萬(wàn)噸，約需要乙二醇646萬(wàn)噸。加上防凍液等5%的需求。預(yù)計(jì)2008年國(guó)內(nèi)乙二醇總需求量約617萬(wàn)噸，2010年約需要677萬(wàn)噸?？梢哉f，乙二醇是近兩年來市場(chǎng)表現(xiàn)最活躍的石化中間原料之一。未來幾年，我國(guó)乙二醇市場(chǎng)將成為國(guó)外產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的大舞臺(tái)，但我國(guó)乙二醇生產(chǎn)水平與國(guó)外相比還有差距，能耗和物耗要比國(guó)外先進(jìn)水平高，我們應(yīng)采取措施使之達(dá)到

7、國(guó)際先進(jìn)水平，增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。乙二醇的工業(yè)生產(chǎn)方法有乙烯氧化生成環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷再水解生成乙二醇。開發(fā)甲醇食成乙二醇路線，可以實(shí)現(xiàn)以煤代油合成乙二醇，具有重要意義。甲醇制甲醛再轉(zhuǎn)化為乙二醇的路線，鑒于合成氣制甲醇技術(shù)和甲醇生產(chǎn)甲醛技術(shù)都已經(jīng)非常成熟，因而該工藝很有開發(fā)前景。日本原于能研究所大阪放射化學(xué)研究室開發(fā)了一種在過氧化氫存在下，從甲醇光誘發(fā)選擇性合成乙二醇的方法，乙二醇產(chǎn)率隨紫外光照射時(shí)間增加而增加。過氧化氫被紫外線分解成羥基、羥基很快和甲醇反應(yīng)形成羥甲基，羥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)是甲醇下游產(chǎn)品中增長(zhǎng)最快的一個(gè)品種，它是一種重要的高辛烷值汽油

8、添加劑，曾被譽(yù)為第三代石油化學(xué)品。盡管最近一項(xiàng)研究表明；MTBE極易對(duì)土壤、地下水造成污染，且能致癌旭在第四代石油化學(xué)品未出現(xiàn)之前；它還是較為理想的汽油添加劑。隨著我國(guó)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視和汽油無(wú)鉛化的呼聲不斷高漲，為MTBE提供于廣泛的市場(chǎng)。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，今后幾年我國(guó)對(duì)MTBE的需求將會(huì)有更大的增長(zhǎng)，生產(chǎn)MTBE所需甲醇將達(dá)到25萬(wàn)噸/年左右。2大力開發(fā)甲醇能源技術(shù)2.1甲醇摻燒汽油和柴油20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的兩次石油危機(jī)及嚴(yán)格的環(huán)保要求，大大促進(jìn)了甲醇車用燃料的開發(fā)，甲醇汽油是工種液態(tài)清潔燃料，在國(guó)際上早已經(jīng)作為清潔汽車燃料使用。從熱值上講，甲醇含氧更高，與汽油混合燃燒充分，所以動(dòng)力

9、很足。國(guó)際上和國(guó)內(nèi)目前正面臨著能源日益緊張、汽車日漸增多、油價(jià)持續(xù)上漲的難題。而它優(yōu)越的燃料品質(zhì)，進(jìn)一步引起了人們的重視。經(jīng)過多年的研究開發(fā)，我國(guó)在甲醇燃料的開發(fā)及應(yīng)用已具有了一定的基礎(chǔ):在汽油中摻入5%、15%，、25%和85%的甲醇及用純甲醇(100%)作為汽車燃料的試驗(yàn)研究方面已經(jīng)進(jìn)行大量實(shí)質(zhì)性工作，特別是低比例摻燒甲醇，汽車無(wú)需做任何改動(dòng)，可直接摻入汽油中使用。2002年，我省就已在長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院開始了普通汽車試用甲醇汽油。目前，我省已制定了甲醇汽油的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并已經(jīng)開始推廣使用。2.2直接甲醇燃料電池為適應(yīng)全球性的能源可持續(xù)利用和環(huán)境保護(hù)的需要，燃料電池技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)際高技術(shù)研究開

10、發(fā)的熱點(diǎn)。直接以甲醇為燃料，以甲醇和氧的電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能自發(fā)地轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電技術(shù)稱之為直接甲醇燃料電池(DMFC)。DMFC是一種綜合性能優(yōu)良，操作簡(jiǎn)便，具有廣泛應(yīng)用前景的燃料電池。它的主要特點(diǎn)是甲醇不經(jīng)過預(yù)處理可直接應(yīng)用于陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生電流，同時(shí)生成水和二氧化碳，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，為潔凈的電源；它的能量轉(zhuǎn)換率高，實(shí)際效率可達(dá)70%以上，即可提高燃料的利用率兩倍以上，是節(jié)能高效的發(fā)電技術(shù)。因具備高能源密度、高功率，零污染等特性，致使燃料電池成為近年來最被看好的替代能源供應(yīng)技術(shù)主流。此外，因消費(fèi)者對(duì)于可攜式電子產(chǎn)品之功能要求越來越多，又因傳統(tǒng)二次電池能提供的使用時(shí)數(shù)明顯不足，故直接甲醇燃料電池已成

11、為近年來最被看好的未來電子用品的主流電源。2.3甲醇生產(chǎn)二甲醚燃料二甲醚(DME)除了在日用化工、制藥、農(nóng)藥、染料、涂料等方面具有廣泛的用途外，它還具有方便、清潔、十六烷值高、動(dòng)力性能好、污染少、稍加壓即為液體，易貯存等燃料性能。較好地解決了能源和污染的矛盾這一世界難題，被譽(yù)為“21世紀(jì)的綠色燃料”。在我國(guó)大力發(fā)展二甲醚燃料已經(jīng)具備較成熟的條件，通過鍋爐改用二甲醚燃料或建設(shè)二甲醚為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)，目前火力發(fā)電中供應(yīng)越來越緊張的柴油和燃料油也可以考慮用二甲醚來代替。目前，甲醇、DME生產(chǎn)技術(shù)和規(guī)模使得DME作為燃料在經(jīng)濟(jì)上是可行的，其發(fā)展前景廣闊。3加快甲醇應(yīng)用新技術(shù)的開發(fā)3.1以甲醇為原料生產(chǎn)

12、低碳烯烴(MTO/MTP)甲醇制烯烴的MTO工藝和甲醇制丙烯的MTP工藝是目前重要的C1化工技術(shù)，是以煤基或天然氣基合成的甲醇為原料，生產(chǎn)低碳烯烴的化工工藝技術(shù)，是以煤替代石油生產(chǎn)乙烯、丙烯等產(chǎn)品的核心技術(shù)。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及對(duì)低碳烯烴需求的日漸攀升，作為乙烯生產(chǎn)原料的石腦油、輕柴油等原料資源，面臨著越來越嚴(yán)重的短缺局面。因此，加快甲醇制烯烴工藝的工業(yè)應(yīng)用問題引起了各方面的重視。石油資源短缺已成為我國(guó)乙烯工業(yè)發(fā)展的主要瓶頸之一，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展要求我們必須依托自身的資源優(yōu)勢(shì)發(fā)展石化基礎(chǔ)原料生產(chǎn)，國(guó)際油價(jià)的節(jié)節(jié)攀升使MTO/MTP項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性更具競(jìng)爭(zhēng)力。年利用1萬(wàn)噸甲醇制烯烴工業(yè)化試

13、驗(yàn)裝置于2004年8月初在陜西榆林能源化工基地開工建設(shè)，標(biāo)志著我國(guó)最大也是惟一的MTO項(xiàng)目正式啟動(dòng)，開辟了我國(guó)非石油資源生產(chǎn)低碳烯烴的煤化工新路線。甲醇制低碳烯烴(MTO/MTP)項(xiàng)目將成為眾多煤化工項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。3.2甲醇生長(zhǎng)促進(jìn)劑國(guó)外研究實(shí)踐表明，用甲醇生長(zhǎng)促進(jìn)劑噴施在不同的農(nóng)作物上，可以大量增產(chǎn)。另外噴施甲醇生長(zhǎng)促進(jìn)劑后，農(nóng)作物還會(huì)保持枝葉鮮嫩、茁壯茂盛，即使是在炎熱的夏季也不會(huì)枯萎，可大量減少灌溉用水，有利于干旱地區(qū)農(nóng)作物的生長(zhǎng)，近幾年來，甲醇生長(zhǎng)促進(jìn)劑的肥效作用已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外專家的高度重視。甲醇的這一用途，可以大大緩解我國(guó)肥料的供求矛盾。3.3甲醇蛋白無(wú)論從甲醇下游產(chǎn)品開發(fā)

14、，還是從飼料工業(yè)需求角度分析，甲醇蛋白都是十分重要且極具市場(chǎng)潛力和發(fā)展前景的產(chǎn)品。以甲醇為原料經(jīng)微生物發(fā)酵生產(chǎn)的甲醇蛋白被稱為第二代單細(xì)胞蛋白。與天然蛋白相比，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，它的粗蛋白含量比魚粉和大豆高得多，而且含有豐富的氨基酸以及豐富的礦物質(zhì)和維生素，可以代替魚粉、大豆、骨粉、肉類和脫脂奶粉。據(jù)中國(guó)農(nóng)科院飼料研究所的有關(guān)專家分析，到2010年和2020年，我國(guó)蛋白質(zhì)飼料需求量分別為0.6億噸和0.72億噸，而資源供給量?jī)H為0.22億噸和0.24億噸，供需缺口分別為0.38億噸和0.48億噸。解決好我國(guó)蛋白質(zhì)原料飼料的這一巨額缺口，是擺在我國(guó)飼料企業(yè)面前的巨大商機(jī)。如果到2010年10%的蛋白質(zhì)缺口由甲醇蛋白頂替，則需求