毕业设计（论文）甲醇产业现状及未来发展方向

1、学 号：15xingtai polytechnic college毕业论文graduate thesis论文题目：甲醇产业现状及未来发展方向 学生姓名： 专业班级： 化工081班 院 系：资源与环境工程系指导教师： 2010年6月15日邢台职业技术学院毕业设计说明书（论文）目录目录摘 要1abstract2引 言31 甲醇发展状况41.1甲醇生产工艺的发展41.2甲醇原料的发展42甲醇的生产技术62.1高压法合成甲醇的工艺流程62.2低压法合成甲醇工艺流程73 甲醇的生产现状;94甲醇行业存在的问题105 甲醇产业的发展方向#115.1 大力生产和发展甲醇下游产品115.2 大力开发甲醇能源技

2、术:125.3加快甲醇应用新技术的开发13结论14致谢15参考文献16邢台职业技术学院毕业设计（论文）摘要摘 要本文从甲醇的发展状况、甲醇的生产技术、甲醇的生产现状着手，分析得出了甲醇行业目前存在的几个问题。同时，又在此基础上，预测了甲醇产业未来的发展方向。得出了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猛发展的结论。 u2 y z3 k, y! p% f关键词: 甲醇 产业现状 发展方向 abstractin this paper, the development situation of from methanol

3、methanol production technology and methanol production status to are analyzed, and the existing problems of methanol industry. meanwhile, in methanol industry based on the existing problems, and forecasts the future direction of methanol industry. besides the adjustment that methanol production stru

4、cture and scale, still need to develop carbinol downstream products production and application, realize resource superiority to the product advantage transformation, to promote the rapid development of methanol industry the conclusion. keywords: methanol，industrial situation，development direction 17

5、邢台职业技术学院毕业设计（论文）引言引 言甲醇(methanol，methyl alcohol)又名木醇、木酒精，是一种最简单的饱和醇。甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料，主要应用于精细化工、塑料等领域，用来制造甲醛、合成橡胶、甲胺、对苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、氯甲烷、醋酸、甲基叔丁基醚等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一，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生产成本的降低，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

6、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，还要不断开拓甲醇的应用领域，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 甲醇发展状况1.1甲醇生产工艺的发展1923年德国basf公司首先用合成气在高压下实现了甲醇的工业化生产，直到1965年，这种高压法工艺是合成甲醇的唯一方法。1966年英国ici公司开发了低压法工艺，接着又开发了中压法工艺。1971年德国的lurgi公司相继开发了适用于天然气渣油为原料的低压法工艺。由于低压法比高压法在能耗、装置建设和单系列反应器生产能力方面具有明显的优越性，所以从70年代中期起，国外新建装置大多采用低压法工艺。世界上典型的甲醇

7、合成工艺主要有ici工艺、lurgi工艺和三菱瓦斯化学公司(mcc)工艺。目前，国外的液相甲醇合成新工艺具有投资省、热效率高、生产成本低的显著优点，尤其是lpmeohtm工艺，采用浆态反应器，特别适用于用现代气流床煤气化炉生产的低h2(coco2)比的原料气，在价格上能够与天然气原料竞争。我国的甲醇生产始于1957年，50年代在吉林、兰州和太原等地建成了以煤或焦炭为原料来生产甲醇的装置。60年代建成了一批中小型装置，并在合成氨工业的基础上开发了联产法生产甲醇的工艺。70年代四川维尼纶厂引进了一套以乙炔尾气为原料的95 kt/a低压法装置，采用英国ici技术。1995年12月，由化工部第八设计院

8、和上海化工设计院联合设计的200 kt/a甲醇生产装置在上海太平洋化工公司顺利投产，标志着我国甲醇生产技术向大型化和国产化迈出了新的一步。2000年，杭州林达公司开发了拥有完全自主知识产权的jw低压均温甲醇合成塔技术，打破长期来被ici、lurgi等国外少数公司所垄断的局面，并在2004年获得国家技术发明二等奖。2005年，该技术成功应用于国内首家焦炉气制甲醇装置上。南京国昌化工科技有限公司研发的gc型轴径向低压甲醇合成塔技术，通过了中国石油和化学工业协会组织的鉴定。专家认为该甲醇合成塔结构新颖、设计合理，属国内首创，填补了我国轴径向低压甲醇合成塔的空白。该项目为我国甲醇工业提供了一种技术先进

9、、造价低且易于大型化的新型合成装置。该技术已于2003年底在山东久泰化工科技有限公司5万吨年低压甲醇装置上首次运用成功。1.2甲醇原料的发展自1923年开始工业化生产以来，甲醇合成的原料路线经历了很大变化。20世纪50年代以前多以煤和焦碳为原料；50年代以后，以天然气为原料的甲醇生产流程被广泛应用；进入60 年代，以重油为原料的甲醇装置有所发展。对于我国，从资源背景看，煤炭储量远大于石油、天然气储量，随着石油资源紧缺、油价上涨，因此在大力发展煤炭洁净利用技术的背景下，在很长一段时间内煤是我国甲醇生产最重要的原料。邢台职业技术学院 毕业论文2甲醇的生产技术工业上合成甲醇工艺流程主要有高压法和中、

10、低压法。2.1高压法合成甲醇的工艺流程高压法工艺流程一般指的是使用锌铬催化剂，在高温高压下合成甲醇的流程，如图2-1所示。由压缩工段送来的具有31.36mpa压力的新鲜原料气，先进入铁油分离器（5），在此与循环压缩机（4）送来的循环气汇合。这两种气体中的油污、水雾及羰基化合物等杂质同时在铁油分离器中除去，然后进入甲醇合成塔（1）。co与h2在塔内于30mpa左右压力和360420温度下，在锌铬催化剂上反应生成甲醇。转化后的气体经塔内热交换预热刚进入塔内的原料气，温度降至160以下，甲醇含量约为3%。经塔内热交换后的转化气体混合物出塔，进入喷淋式冷凝器（2），出冷凝器后混合物气体温度降至3035

11、，再进入高压甲醇图2-1 高压法合成甲醇工艺流程1合成塔；2水冷凝器；3甲醇分离器；4循环压缩机；5铁油分离器；6粗甲醇中间槽分离器（3）。从甲醇分离器出来的液体甲醇减压至0.981.568mpa后送入粗甲醇中间槽（6）。由甲醇分离器出来的气体，压力降至30mpa左右，送循环压缩机以补充压力损失，使气体循环使用。为避免惰性气体（n2、ar及ch4）在反应系统中积累，在甲醇分离器后设有放空管，以维持循环气中惰性气体含量在15%20%左右。原料气分两路进入合成塔。一路经主线（主阀）由塔顶进入，并沿塔壁与内件之间的环隙流至塔底，再经塔内下部的热交换器预热后，进入分气盒；另一路经过副线（副阀）从塔底进

12、入，不经热交换器而直接进入分气盒。在实际生产中可用副阀来调节催化层的温度，使h2和co能在催化剂的活性温度范围内合成甲醇。2.2低压法合成甲醇工艺流程低压工艺流程是指采用低温、低压和高活性铜基催化剂，在5mpa左右压力下，由合成气合成甲醇的工艺流程，如图2-2所示。图2-2 低压法甲醇合成的工艺流程1加热炉；2转化炉；3废热锅炉；4加热器5脱硫器；6，12，17，21，24水冷器；7气液分离器；8合成气压缩机；9循环气压缩机；10甲醇合成塔；11，15热交换器；13甲醇分离器；14粗甲醇中间槽；16脱轻组分塔；18分离塔；19，22再沸塔；20甲醇精馏塔；23co2吸收塔天然气经加热炉（1）加

13、热后，进入转化炉（2）发生部分氧化反应生成合成气，合成气经废热锅炉（3）和加热器（4）换热后，进入脱硫器（5），脱硫后的合成气经水冷却和汽液分离器（7），分离除去冷凝水后进入合成气三段离心式压缩机（8），压缩至稍低于5mpa。从压缩机第三段出来的气体不经冷却，与分离器出来的循环气混合后，在循环压缩机（9）中压缩到稍高于5mpa的压力，进入合成塔（10）。循环压缩机为单段离心式压缩机，它与合成气压缩机一样都采用气轮机驱动。合成塔顶尾气经转化后含co2量稍高，在压缩机的二段后，将气体送入co2吸收塔（23），用k2co3溶液吸收部分co2，使合成气中co2保持在适宜值。吸收了co2的k2co3溶液

14、用蒸汽直接再生，然后循环使用。合成塔中填充cuo-zno-al2o3催化剂，于5mpa压力下操作。由于强烈的放热反应，必须迅速移出热量，流程中采用在催化剂层中直接加入冷原料的冷激法，保持温度在240270之间。经合成反应后，气体中含甲醇3.5%4%（体积），送入加热器（11）以预热合成气，塔（10）釜部物料在水冷器（12）中冷却后进入分离器（13）。粗甲醇送中间槽（14），未反应的气体返回循环压缩机（9）。为防止惰性气体的积累，把一部分循环气放空。粗甲醇中甲醇含量约80%，其余大部分是水。此外，还含有二甲醚及可溶性气体，称为轻馏分。水、酯、醛、酮、高级醇称为重馏分。以上混合物送往脱轻组分塔（1

15、6），塔顶引出轻馏分，塔底物送甲醇精馏塔（20），塔顶引出产品精甲醇，塔底为水，接近塔釜的某一塔板处引出含异丁醇等组分的杂醇油。产品精甲醇的纯度可达99.85%（质量）。3 甲醇的生产现状;相关资料显示，近几年来，我国甲醇产量上升速度非常迅速。1998年产量为148.87万吨，2000年为198.69万吨，2003年为326万吨，2004年达到440.65万吨，2005年达到569万吨，2006年达到762万吨，2007年产量在900万吨左右。中国甲醇产能已占世界产能的1/4，而且目前国内在建和拟建甲醇项目较多，总能力逾1500万吨。目前在建或拟建的大型甲醇项目主要有：中海石油化学有限公司在海

16、南建设的年产180万吨甲醇项目，其中第一期工程为年产60万吨甲醇；山西焦化集团有限公司年产12万吨的甲醇技术改造项目；内蒙古鄂尔多斯市华建能源化工有限公司的年产100万吨甲醇项目，其中第一期工程年产40万吨甲醇；我国陕西榆林天然气化学工业公司在陕西榆林的30万吨/年甲醇装置，建成后，甲醇生产能力将增加到73万吨/年；山东兖州煤业股份有限公司在陕西榆林投资建设年产230万吨甲醇工程，其中一期工程为年产60万吨甲醇；哈尔滨气化厂的年产25万吨的新建甲醇装置，新装置建成后，该厂的甲醇生产能力将接近40万吨/年；香港建滔化工集团与重庆长寿化工园合资建造的年产75万吨甲醇项目，重庆化医控股（集团）公司与

17、日本三菱化工合资兴建的年产85万吨甲醇项目，届时重庆的甲醇总产量将达到200万吨，长寿化工园也将成为全国最大的天然气化工基地。这些项目如能顺利进行，预计到2012年国内甲醇总能力将达到约2000万吨。这标志着中国将由原来的甲醇进口国成长为出口国，而且正在向世界甲醇强国的地位发展，成为世界甲醇市场的新焦点。 目前全球有30多个国家建有甲醇生产厂，2006年世界甲醇总生产能力为4965万吨，到2012年将达到5099万吨。世界甲醇生产主要以大型化为主，其中能力大于30万吨/年的装置占世界甲醇总生产能力的80%。% & a4 o4甲醇行业存在的问题在行业风险和机遇并存的形势下，中国甲醇行业要更加健康

18、和谐地发展，把握机会，不断寻求发展机遇固然重要，但防范风险并将由风险所带来的损失降到最低更要引起重视，其中有四大核心问题影响着中国甲醇行业的未来。我们在发展甲醇行业时应注意以下关键因素：/ t+) m1 z/ h(1) 甲醇下游需求量的快速增长能否消化新增产能。经济的快速增长使得我国需要大量的甲醇，但是我国能否消化国内众多的新增产能还是未知数。尽管已经有企业直接兴建了一些下游装置，但是对于消化原料甲醇产能的迅速扩大，是远远不够的。从长远来看，势必会造成国内甲醇的供应过剩。# s0 r o5s s8 |(2)甲醇制烯烃技术工业化的进程。甲醇制烯烃技术是大家看好的甲醇新用途，但至今世界上还没有真正

19、意义上的工业装置建成投产，许多技术仍在不断改进之中，整个甲醇制烯烃技术仍处于试验阶段，与工业化尚有一定距离(3)中国目前甲醇现象是否过热。从现在的各种统计数据来看，即使不算规划中的甲醇项目，我国将来甲醇的生产能力也远远大于需求量，在甲醇燃料、甲醇制烯烃等技术还不完全成熟的条件下，新上甲醇项目还需慎之又慎。(4)甲醇作为替代能源自身竞争力的状况。甲醇作为替代能源能否得到市场认可并快速发展，还取决于自身竞争力，即性能和成本。在性能相符的情况下，替代成本是关键。因此，发展甲醇工业，必须考虑自身替代的综合成本，包括原料成本、生产成本、储运成本、销售成本以及环保成本等。只有在综合成本低于替代成本的情况下

20、，甲醇发展才有可能成为有利可图的产业。5 甲醇产业的发展方向#t5.1 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) 甲醛 甲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甲醛生产新工艺，以满足优质工程塑料(酚醛树脂)和乌洛托品等合成的需要。(2

21、)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粗甲醇脱氢法。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。 (3) 碳酸二甲酯 。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

22、、光气、氯甲酸甲酯、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。(4) 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

23、，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，但在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提供了广泛的市场空间。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。5.2大力开发甲醇能源技术: （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。甲醇汽油是液态清洁燃料，在国际上早已作为汽车清洁燃料使用。从热值上讲，甲醇含氧更

24、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，而甲醇优越的燃料品质，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已经进行了大量实质性工作，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，甘肃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，甘肃省已制定了甲醇汽油的相关标准，并已经开始推广使用。(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，

25、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

26、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。 (3) 甲醇生产二甲醚燃料。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。5.3加

27、快甲醇应用新技术的开发(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。 f v: f$ 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

28、/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唯一的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。 (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

29、大大缓解我国肥料的供求矛盾。 （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，甲醇蛋白营养价值高，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。结 论 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。中国丰富的煤炭、天然气资源为甲醇的工业发展提供了良好的条件。因