煤制甲醇大有可為

張振剛

摘 要：甲醇是一種重要的化工原料，也是有望代替汽油和柴油的潔凈燃料。介紹了甲醇的性質(zhì)和用途、合成甲醇技術(shù)的發(fā)展過程，認為以煤為原料生產(chǎn)甲醇前景廣闊，大有可為。

關(guān)鍵詞：甲醇；甲醇燃料；煤制甲醇

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.076

甲醇是一種重要的化工原料，也是有望代替汽油和柴油的潔凈燃料。目前，石油資源日趨緊張，價格節(jié)節(jié)攀生，大力發(fā)展甲醇燃料等替代能源已成為共識。

生產(chǎn)甲醇的原料有天然氣、石油、和煤炭等，但從資源、環(huán)保以及工藝角度分析，煤制甲醇前景廣闊，必將大有可為。

1 甲醇的性質(zhì)

無色易燃液體，發(fā)熱量22704KJ/Kg，低于汽油；密度791Kg/m3，沸點65℃，熔點-93.9℃；能與水和大多數(shù)有機溶劑混溶，但和汽油互溶性差，需添加助溶劑；甲醇毒性很大，誤服少量（約10ml）即可因?qū)σ暽窠?jīng)的永久破壞而導致失明，多量（約30 ml）可能導致死亡； 甲醇對燃料系統(tǒng)的金屬材料和橡膠材料具有一定的腐蝕性。

2 甲醇的用途

（1）甲醇是一種重要的化工原料，廣泛用作工業(yè)溶劑以及生產(chǎn)塑料、合成橡膠、合成纖維、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、醋酸等化工產(chǎn)品的原料。

（2）甲醇還是一種重要的燃料，它具有辛烷值高（研究辛烷值RON110），燃燒性能好，能量利用率高，燃燒后污染物排放量比汽油少等特點，是公認的代替汽油和柴油的潔凈燃料，受到各國重視。

甲醇燃料應用和正在開發(fā)的方式有：

1）摻燒甲醇。將甲醇以較低的比例直接摻入汽油或者柴油之中，生產(chǎn)甲醇汽油等，一般以摻入的比例來表示，如：摻入15%甲醇簡稱為M15。世界各國根據(jù)不同國情，研發(fā)了M3、M5、M15、M20等不同摻和比例的甲醇汽油。據(jù)我國試驗和使用表明，使用較低比例甲醇汽油（M3、M5、M15），對汽車部件和油路沒有損害，排放也優(yōu)于汽油，可以直接使用，簡便易行。高摻和比例的甲醇汽油（M50、M85、M100），需要調(diào)整和改造汽車發(fā)動機，同時還要解決混合燃料互溶和防腐蝕等問題，技術(shù)復雜，現(xiàn)正在研發(fā)之中。

2）將甲醇轉(zhuǎn)化為汽油燃料。以美國Mobil公司開發(fā)的MTG工藝為代表，該工藝將甲醇通過ZSM-5沸石分子篩催化脫水、低聚和異構(gòu)化，轉(zhuǎn)化為C11以下的烴類，其中75%左右為C5—C11烴（汽油）。

3）生產(chǎn)汽油添加劑甲基叔丁基醚（MTBE）。 MTBE是提高汽油抗爆性能的添加劑，汽油中加入10%--15%的MTBE，可使馬達辛烷值MON增加2—5單位。MTBE沸點低（55℃），能增加汽油的揮發(fā)性，其化學性質(zhì)穩(wěn)定，不易生成過氧化物，而且減少廢氣中CO生成。同烴類鉛添加劑不同，MTBE不會引起空氣污染，無毒，環(huán)保。

4）低碳混合醇燃料 由于甲醇汽油燃料互溶性不佳，需添加助溶劑，發(fā)展低碳混合醇燃料是一種趨勢。低碳混合醇以甲醇為主，含有少量的C2—C6醇，這種混合醇可直接與汽油相溶，用于汽油摻燒，也可直接作為汽油的代用品或發(fā)電。

3 合成甲醇的發(fā)展過程

1830年，在木材干餾過程中獲得甲醇，當時稱木醇。

1923年，德國的BASE公司采用高壓合成法實現(xiàn)甲醇生產(chǎn)的工業(yè)化。

1966年，英國ICI公司和德國Lurgi公司先后成功地開發(fā)了中低壓甲醇合成工藝，將操作壓力降為5-10Mpa。

兩者相比，高壓法合成甲醇操作壓力高，動力消耗大，產(chǎn)品質(zhì)量差，經(jīng)濟效益低于低、中壓法。目前合成甲醇工藝普遍采用ICI法和Lurgi法。

4 煤制甲醇，大有可為

（1）煤制甲醇，資源豐富。在人類擁有的化石資源中，煤最為豐富。國際能源署、世界能源理事會（WEC）和BP石油公司等機構(gòu)指出，未來世界能源消費增長將更多的依賴煤炭。以目前的開采速度計算，全球石油儲量可供生產(chǎn)40年，天然氣和煤炭則分別可以供應65年和162年。我國的國情與別國不同，煤是最豐富的能源：石油還可以開采20年；天然氣可開采年限會長一些，但超過70年的可能性不大；煤炭的開采年限數(shù)據(jù)有兩個。按地質(zhì)部門統(tǒng)計的儲量，可開采500年，而按世界通行方法計算的儲量，只可開采100年。并且分布相對廣泛，全國2100多個縣中，1200多個有預測儲量，已有煤礦進行開采的縣就有1100多個，占60%左右。因此，煤制甲醇在相當長的時期內(nèi)無后顧之憂。

（2）煤制甲醇，有利于煤的潔凈利用。煤是我國最重要的能源，煤炭消費占一次能源消費總量的60%--70%，并且這種以煤為主的消費格局基本穩(wěn)定。煤給人類帶來了光明和溫暖，但也給人類賴以生存的環(huán)境造成了破壞。煤在燃燒過程中產(chǎn)生大量有害于環(huán)境的氣體，如：二氧化硫、氮氧化合物和二氧化碳，同時產(chǎn)生大量懸浮微粒。這些有害氣體不僅直接影響人體健康，又是構(gòu)成污染范圍更廣、危害更大的酸雨的主要成分。酸雨的危害是使土壤酸化，腐蝕建筑物，影響動植物生長和人體健康。二氧化碳是導致全球變暖的溫室效應氣體。在我國，因煤炭燃燒每年排放的煙塵超過1000萬噸、二氧化硫近2000萬噸，分別占全國排放總量的70%、75%，燃煤產(chǎn)生的二氧化碳占全國排放總量的75%左右。所以，煤制甲醇，有利于減少煤的直接燃燒，開辟煤的轉(zhuǎn)化利用新途徑，進一步提高煤的潔凈利用程度，減小對環(huán)境的破壞。

（3）煤制甲醇，技術(shù)成熟。從合成甲醇的發(fā)展過程我們可以看出，由一氧化碳和氫氣合成甲醇已經(jīng)走過了幾十年，無論是工藝還是設(shè)備以及管理已相對成熟，而由煤氣化制備煤氣，經(jīng)過凈化獲得較純凈的一氧化碳和氫氣又是煤化工產(chǎn)業(yè)傳統(tǒng)的加工方向，煤制甲醇技術(shù)比較成熟。

市場對能源的巨大需求，促進了煤制甲醇的快速發(fā)展。全國各地甲醇項目紛紛上馬，遍地開花。

現(xiàn)階段，煤制甲醇的主要用途之一是生產(chǎn)甲醇汽油。而現(xiàn)實是還沒有國家統(tǒng)一的甲醇燃料標準，以致地方各自為政，市場混亂，競爭無序；又由于甲醇具有腐蝕性和一定的毒性，甲醇的摻和比例不高。只有盡快出臺國家標準，解決甲醇的腐蝕性等技術(shù)問題，甲醇汽油才會全面進入消費領(lǐng)域，甲醇燃料的優(yōu)越性才能真正發(fā)揮，到那時，煤制甲醇才真正做到大有可為。

參考文獻：

[1]曾蒲君等.煤基合成燃料工藝學[M].中國礦業(yè)大學出版社，P55-56.

[2]肖瑞華等.煤化學產(chǎn)品工藝學[M].冶金工業(yè)出版社，P260.