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文档简介
1、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
2、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(
3、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、C02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
4、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
5、(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
6、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
7、 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
8、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
9、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%、
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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
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