甲醇生产工艺经济与成本分析

甲醇生产工艺经济与成本分析

甲醇是重要的有机化工基础原料，可用于生产甲醛、醋酸、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、对邻苯二甲酸二甲酯(DMT)等多种化工产品。中国甲醇消费结构为：MTBE、二甲醚和掺混燃料占33%，甲醛占30%，醋酸占12%，酯类(包括碳酸二甲酯(DMC)、DMT、MMA和丙烯酸甲酯等)占10%，农药占6%，医药占6%。国外甲醇消费结构见表1。

甲醇生产工艺有两种，即煤气化工艺和天然气制甲醇工艺。欧美国家主要采用天然气为原料生产甲醇，该工艺具备投资低、无污染的优点，且无需过多考虑副产物销路。但我国缺少廉价的天然气资源，而煤储量相对丰富，所以大部分甲醇产能来自煤气化工艺。

1 煤气化

以煤为原料制取合成气的技术主要有4种：德士古(Dexaco)水煤浆气化、谢尔干粉煤气化、鲁奇(Lurgi)碎煤气化和UGI常压气化。

UGI常压气化技术成熟、工艺可靠，但必须使用无烟块煤，而且存在设计能力有限、三废排放量大等缺点，不能满足大型化生产的需要。

鲁奇气化技术虽然技术成熟，在我国已有大型化装置运行，但最大的缺点是气化温度低，产生的焦油、废水等有害物质难以处理，污染大，原料可利用率低，粗合成气中甲烷含量高，只适用作城市煤气，不宜作合成气。

谢尔煤气化工艺(SCGP)是目前世界较为先进的煤气化技术，在安全、高效和环境保护等方面达到了新水平，产生的高质量气体完全可以作为合成氨和合成甲醇的原料气，水冷壁寿命为25年，喷嘴设计寿命为1年。但由于是干粉进料，气化压力不能太高，操作有一定难度。

水煤浆加压气化由美国德士古公司在上世纪70年代开发成功，并于80年代初建成第一

套示范性大型商业化装置，目前在我国已得到成功应用。该技术除氧耗高外，有如下特点：(1)单台炉处理煤量大，生产能力高；(2)气化压力高、功耗省，有效气(CO+H2)含量高，适于作合成气；(3)原料适用性好、利用率高；(4)三废少；(5)用户多，设备国产化率高。德士古工艺的最大缺点是，烧嘴寿命短，仅为45天，耐火砖每年需更换一次，更换时间为45天。

以30万t/a甲醇装置为例，煤气化工艺设备投资约需15.56亿元，具体如表2。

除甲醇外，煤气化工艺可以生产多种副产品，所以适合建在发电厂或化工厂附近。仍以30万t/a装置为例，甲醇生产成本估算见表3。表3的原料价格参考最近中国市场价格。自去年以来，煤价不断上涨，造成甲醇生产成本较前几年大大提高。在煤价为250元/t的2003年，甲醇生产成本仅为1000元/t左右。

注：①电单耗单位为kW•h/t甲醇，价格单位为元/kW•h

2 天然气制甲醇

欧美国家天然气资源丰富，甲醇多以天然气为原料生产。例如美国96%的甲醇产能来自天然气工艺。

ICI和鲁奇是主要的低压法天然气制甲醇技术服务商，美国空气产品和化学品公司(Air Products and Chemicals Inc)、塞拉尼斯(Celanese)位于得州克利尔湖的甲醇装置和莱昂德尔(Lyondell)甲醇公司采用ICI技术，博蒙特(Beaumont)甲醇公司、塞拉尼斯位于得州毕晓普的甲醇装置、海湾化学、伊士曼化学(Eastman chemical)、Enron甲醇公司和美联(Millennium)石化采用鲁奇公司的技术，只有特拉(Terra)工业公司采用Haldor-Topsoe公司的低压技术。三种技术投资成本见表4，甲醇生产成本比较见表5。

注：以在美国建设2500t/d甲醇装置为基准。

①10%×厂区内投资；②25%×(厂区内投资+计划外设备费用)③25%×(公用工程)

从表5可以看出，甲醇生产成本受装置建设规模影响很大，规模越大的装置生产成本越低。同样规模的装置，ICI生产成本最低，其次是Haldor-Topsoe，鲁奇工艺成本最高。ICI成本低的主要原因是反应器投资成本大大低于鲁奇，从表3可以看出，尽管支架和热交换装置成本稍高于鲁奇工艺，但反应器成本仅为鲁奇的一半，加热炉成本仅为鲁奇的15%。

三种工艺均为两段法，首先用天然气制备合成气，再合成甲醇，收率相差范围不大，在5%以内。天然气工艺投资成本较低，30万t/a甲醇装置仅需4亿元，是煤气化工艺的1/4。甲醇生产成本估算如表6和表7。

可见，天然气制甲醇的优势在当前煤价居高的情况下显现，生产成本比煤气化工艺低约50元/t。目前甲醇市场价格约2500元/t，甲醇行业利润率高达40%。但能源价格多变的起因并不全是市场行为，近期内大量投产的甲醇装置能否赶上利润丰厚的快车，还不得而知。

注：①天然气、氮气单耗单位m3/t甲醇，价格单位元/m3；②电单耗单位为kW•h/t 甲醇，价格单位为元/kW•h；③除特别注明外，单耗单位为t/t甲醇；④除特别注明外，价格单位为元/t；