甲醇生产技术

甲醇生产技术
介绍了当前国内外甲醇的主要生产工艺
甲醇是一种用途广泛的有机化工产品及重要的基本有机化工原料，应用于有机合成、农药、医药、涂料、染料和国防工业等领域。

随着社会经济的快速增长，能源、环境问题日益突出，甲醇作为燃料应用的比例越来越大。

近20年来，甲醇生产发展很快，技术不断提高，生产规模逐年扩大，生产工艺逐步成熟，各项技术指标不断完善，特别是近年来甲醇汽、柴油的开发和应用，使其作为代用燃料，从技术性、经济性上具有了很强的竞争力。

一、甲醇生产技术发展概况
甲醇是传统的化工产品，其生产技术、生产工艺经过几十年的试验研究，特别是近20年来不断发展和创新，在原料路线、生产规模、节能降耗、过程控制与优化及与其他化工产品联合生产等方面都有新的突破和进展。

（一）原料路线
甲醇生产的原料大致有煤、石油、天然气、生物秸杆和含H2、CO （或CO2）的工业废气等。

从50年代开始，天然气逐步成为制造甲醇的主要原料，但是，随着能源的紧张，有效地开发煤炭资源，以煤制甲醇的煤气化技术发展迅速，除传统的固定床UGI炉外，固定床鲁奇化炉、流化床温克勒气化炉、气流床K－T炉、气流床德士古气化炉的开发均取得进展，并都在工业上得到使用。

从长远的战略观点来看，世界江的贮藏量远远超过天然气和石油，我国情况更是如此，经过不断的发展和创新，我国已处于世
界领先地位。

为适应不同的原料、工艺及规模，我国已开发了多种多样的拥有自主知识产权的系列化技术，可适应无烟煤、烟煤、高硫煤、焦炉气、煤层气等不同原料和中小化肥厂联产、单产和煤矿坑口大型化的不同规模。

（二）生产规模
甲醇生产技术发展趋势之一是单系列、大型化。

由于高压设备尺寸的限制，50年代以前，甲醇合成塔的单塔生产能力一般不超过100－200吨/日，60年代不超过200－300吨/日。

但近十几年来，单系列大型甲醇合成塔不断被开发，并在工业生产中使用。

Lurgi管壳型甲醇合成塔单塔能力何达1000－1500吨/日，ICI多段冷激型甲醇合成塔单塔生产能力可达2500吨/日。

随着由汽轮机驱动的大型离心压缩机研制成功，充分发挥了规模将效应。

国内的甲醇装置的规模偏小，除引进的Lurgi与ICI装置单系列年产10万吨甲醇外，较多中型化肥厂中单系列甲醇装置，仅年产3－4万吨。

近期我国甲醇装置的生产规模有了较大的发展，在不同地区，六套60万吨/年煤制甲醇进行了评价，将投入建设。

（三）节能降耗
甲醇成本中能源费用占较大比重，目前，甲醇生产的技术改进重点放在采用低能耗工艺、充分回收与合理利用能量等方面。

主要方向是研制性能更好的转化与合成催化剂，降低甲醇合成压力，开发新的净化方法，降低燃料消耗，采用节能型清馏工艺与设备，高、中、低位热能的合理配置与低位能热能的合理使用等措施，并取得突破性进展。

（四）过程控制
甲醇生产是连续操作，技术密集的工艺，目前已实现调度自动化操作。

化工过程优化控制在甲醇生产中得到推广与应用。

国内甲醇装置的过程控制已采用数学模型方法对系统进行分析。

不断
引进国外先进控制技术，进一步提高自控水平，对发展我国甲醇工业很有
意义。

（五）联合生产
国内外大多数甲醇装置都是与其他化工产品实现联合生产的，甲醇装
置成为大型化肥厂或石油化工厂的一个组成部分，其中有代表性的是合成
氨联产甲醇、城市煤气、焦炉气联产甲醇。

此外，还有利用含CO和H2的
尾气、废气生产甲醇，目前已投产的有乙炔尾气制甲醇，乙烯裂解废气制
甲醇等。

（六）燃料甲醇生产
燃料甲醇是指大规模、低成本生产的非化学纯而作为燃料用的甲醇，
其中含有较少量其他低级醇类。

通过改进合成甲醇催化剂及生产工艺条件，在美国、意大利、法国等国家已建成燃料甲醇生产装置，并投入运行。

我
国以煤制燃料甲醇的生产装置也在建设中。

二、发展甲醇生产充分体现综合能源和化工产品特点
世界的石油资源已不能支撑世界经济的可持发展，在全球经济一体化
和可持续发展的总体原则之下，除石油外，天然气和煤将成为重要的主体
能源。

我国石油探明剩余可采储量22.24亿吨。

中国石油天然气总公司研
究
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专家计算，我国最终可采资源量大体为140亿吨，减去已开采量，按
最先进的采收率，实际可获成品石油33亿吨，石油资源短缺。

但我国煤
炭资源丰富，探明剩余可储量7000亿吨标准煤，计算可采百年。

化学工业的主要原料是能源，历史的经验世界能源结构的变化，必然
随之带来化学工业原料结构的相应变化。

实践证明，当前世界的化学工业
已进入原料路线多元化综合发展的阶段，其特点就是以天然气及甲醇进一
步加工成洁净能源及众多的化工产品（包括石油化工产品）即称之为合成
气及甲醇体系的能源化工新产业（多元化原料路线综合发展见示意图1），以支撑各行各业高新技术及重要支柱产业的发展。

当前世界的新动向是：（一）建设超大型的甲醇装置。

即一套装置日产5000吨以上，充分
发挥规模效应。

当前在世界已有6－9套大型及超大型甲醇装置在筹备和
建设中。

（二）高性能的催化剂。

可高收率、高选择性的获得预定得到的产品
为主，如图2所示MTP（即甲醇制丙烯）工艺。

同时联产洁净的二次能源
产品，图中所示：综合甲醇/甲醇制丙烯/聚丙烯复合工工艺，具体体现了
该工艺装置，可生产55万吨甲醇商品作为二次清洁能源及化工原料销售；剩余的115万吨/年甲醇转化为丙烯35万吨/年，可生产聚丙烯35万吨/
年或其它丙烯下游产品如丙烯睛、丙烯酸、蛋氨酸、丙酮和苯酚、丁醇、
丁醛、丁烯醛等等。

同时联产约5万吨/年石油液化气（LPG），汽油10
万吨/年等。

充分体现综合能源和化工产品的特点。

三、煤制清洁燃料甲醇代替石油的经济性
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能源是经济发展的重要因素，以煤为主，多种能源并存的能源结构是中国发展经济的重要特色。

因此，结合中国的国情和条件，以煤制甲醇生产技术为基础，走燃料甲醇代替石油路线，是我国能源的发展方向，也是将我国的煤炭资源优势转化为经济优势的可持续发展的战略之路。

我国煤炭资源丰富，特别是山西省依托自身的资源优势和技术优势，利用煤炭焦炉气、煤层气在现有的工艺技术基础上，发展甲醇生产，采用化肥联醇、焦炉气、煤层气其生产成本大约在800－1000元/吨。

随着有自主知识产权的新技术大型或超大型厂的建立，利用廉价高硫低质煤，成本还可降低到650－800元/吨，且按燃料甲醇新工艺生产成本尚可进一步降低。

最近我们在我国不同的地区开展了六套60万吨/年煤制甲醇的经济性评价（见图3），其完全成本均在600元/吨－850元/吨之间，基本上在70－100美元/吨甲醇范围内。

当国际市场丙烯的销售价格在380美元－400美元，甲醇的生产成本在70－100美元时，企业的内部收益率将为15－35%。

如果到燃料甲醇生产的合理利润，每吨燃料甲醇市场售价控制在1400元左右较为适宜，完全可以与当前油价的石油化工技术相竞争。

如以甲醇代替汽油的醇/油当量仍按十分保守的条件为1.8:1，其当量油价仅为2580元/吨。

现93＃油已超过4000元/吨，按所获经济及社会效益计，每吨则为1420元，以全国耗汽、柴油5000万吨/年计，仅掺入15%甲醇所产生的效益可达710亿元，同时可减少原油进口约2250万吨，节约外汇数十亿美元，经济性非常显著。

从我国的产业结构调整来分析，发展燃料甲醇，可以带动煤炭深加工
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产业的发展，其影响深远，利国利民。

世界上开发及应用燃料甲醇及醇汽车起源于二十世纪七十年代。

两次石油危机，已孕育着世界能源结构的大调整，且美国、日本、欧洲等纷纷行动，到八十年代末、九十年代初燃料甲醇及甲醇汽车的应用技术已发展成熟。

世界上能源多元化结构已成不可逆转的趋势，甲醇生产的技术性、经济性已充分表明了燃料甲醇体系的能源化工已成为发展的方向。