浅论燃料甲醇的前景

收稿日期 :2002212208 作者简介 :刘国平 (1955 - ) ,男 ,陕西临潼人 ,西北化工研究院院长 ,高级工程师 ,从事科研管理工作。电话 : (029) 3870039 ,E2mail : Ky @nwrici. com 浅 论 燃 料 甲 醇 的 前 景 刘国平 (西北化工研究院 ,陕西 临潼 710600) 摘 　要 :我国今后的能源结构中 ,煤化工将扮演越来越重要的角色。引用大量数据说明燃料甲醇是一种新型 车用燃料 ,燃料甲醇可充分利用国内的现有单醇、联醇装置生产能力。燃料甲醇的应用市场开发具有现实意 义 ,并提出一些建议。 关键词 :燃料甲醇 ;联醇 ;甲醇汽车 ;甲醇生产 中图分类号 : TQ 223112 + 1 　　文献标识码 :A 　　文章编号 :1671 - 3206(2003) 02 - 0001 - 03 　　1993 年开始 ,我国已从石油出口国转变为石油 进口国。据报道[1 ] 我国石油预测资源量为 940 亿 t ,可采储量 52. 6 亿 t ,控制可采剩余储量仅 33 亿 t ,储采比小于 22 年。2000 年我国原油产量 1. 65 亿 t ,进口原油 0. 73 亿 t ,进口成品油 0. 3 亿 t ,用汇 250 亿美元。“十五”期间我国石油消费量平均每年 将增加 500～600 万 t 。2001 年报道 ,目前全国汽车 保有量达 1 500 万辆 ,年耗汽油 3 700 万 t 。预测中 国民用汽车到 2010 年将达到 5 000 万辆左右 ,年耗 汽油 1. 64 亿 t ,如果中国的轿车工业也建立在石油 为能源的基础上 ,有一天 ,中国汽车将转不起来。我 国石油资源短缺 ,至今未发现令人振奋的大油田 ,大 量进口石油又是国力所不及的。寻找石油替代品 , 解决我国石油资源短缺是国家长远的能源政策。 我国煤炭资源非常丰富 ,陕西省煤炭资源也很 丰富。到 1996 年底 ,我国煤炭已探明保有量大于 1 万亿 t ,可开采量 7 650 亿 t ,经济可采储量达 1 145 亿 t 。1995 年产量已达 12. 8 亿 t ,位居世界第一。 我国煤炭可采 200 多年。另据报道[2 ] ,陕西省榆林 地区煤炭预测储量 2 714 亿 t ,探明储量 1 406 亿 t , 占陕西探明储量的 87 %。煤炭为相对充足的能源 资源 ,价格低廉 ,可获得性好 ,将煤炭转变为优质的 液体燃料 ,逐步建成中国煤炭液化新产业 ,正在成为 我国各界人士的共识 ,对解决石油短缺 ,保证能源安 全稳定供给 ,具有重大战略意义和现实意义。 煤炭液化技术是将固体的煤炭转化为液体燃 料、化工原料等产品的先进洁净煤技术。煤炭液化 技术又可分为直接和间接液化。煤的直接液化技术 是将煤在高温、高压下与氢反应 ,将其降解和加氢 , 从而转化为液体油类的工艺 ,又称加氢液化。 煤的间接液化工艺是先把煤气化成合成气 ,然 后在催化剂存在下合成为油品或其他化学品。约 5 ～7 t 煤产 1 t 油。 煤的液化制油品的研究开发工作 ,国家给以大 力支持 ,国家制定“十五”计划中有投资 200 亿元研 发煤转化成油工程。 1 　燃料甲醇及甲醇汽车 111 　燃料甲醇 1996 年 3 月由原国家科委 (现科技部) 组织美 国福特公司、美国麻省理工学院、山西省、清华大学 合作进行《中国山西省和其他富煤地区把煤转化成 汽车燃料的经济、环境和能源利用的生命周期》软科 学研究 (3E 研究) ,研究结论认为[3 ] :在山西等富煤 地区把煤转化成汽车燃料是重要的选择。李鹏委员 长在 2002 年考察山西时指出 :应大力推广汽油中掺 甲醇。 “六五”期间原国家科委与交通部和山西省共同 对 M15 甲醇2汽油掺烧技术进行了攻关 ,组织了 475 第 32 卷第 2 期 2003 年 4 月 应 　用 　化 　工 Applied Chemical Industry Vol. 32 No. 2 Apr. 2003 辆中吨位载货汽车进行示范运营 ,并建立 4 个 M15 加油站。1997 年国家经贸委发布 (1997) 018 号文批 准山西省实施国家甲醇燃料汽车示范工程项目 ,并 先后投入 50 辆甲醇中巴车进行示范运营。 112 　甲醇汽车 甲醇发动机的研发生产不断积蓄着发展燃料 甲醇和甲醇汽车的物质基础。晋中市新天地发动机 制造有限公司研发的多点电喷甲醇发动机列入国家 高新技术创新项目[3 ] 。在先后经历了由化油器型、 单点电喷型到多点电喷型 ,由定比例低甲醇 (M15) 到定比例高甲醇 (M85) 递进式研制之后 ,产品技术 日趋成熟 ,已具备批量生产能力。大同云岗汽车集 团有限公司研制成功的全甲醇 (M100) 环保车燃料 装置 ,取得了多项国家专利 ,已开始对在用出租轿车 进行改造。1996 年 12 月该公司的燃料甲醇中巴车 参加了北京第二届世界清洁燃料汽车技术博览会 , 被新闻界誉为“中国一号”清洁燃料甲醇汽车。 发动机安装全甲醇装置后的显著特点有 7 个 : ①百分之百烧甲醇 ,不用加汽油 ; ②燃烧充分 ; ③运 行成本比汽油机降低了 25 %以上 ; ④基本无环境污 染。甲醇燃烧后仅排出水和 CO2 , 减少了 汽车 CO2 、CO 和碳氢化合物的排放。氮氧化物几乎为 零 ; ⑤装置成本低 ,对普通汽油发动机改造 ,每台成 本可控制在 2 000 元人民币以下 ; ⑥故障率低 ,维修 方便 ; ⑦动力性与普通发动机相当。另外甲醇燃料 可以有效提高发动机的热效率。 2002 年 6 月国家化工生产力促进中心主持召 开的全国燃料甲醇生产技术交流会认为 ,如果依靠 全国现有合成氨装置部分转产、改产燃料甲醇 ,大面 积推广应用具有充分的可行性。 当然使用甲醇燃料 ,对发动机及汽车部件金属 防腐蚀、橡胶材料的防落涨等还要做一定的工 作 ;甲醇为神经毒物 ,具有显著的麻醉作用 ,要有一 定安全措施。 山西将建成中国燃料甲醇汽车第一大省[3 ] 。 “十五”期间总体目标是 :燃料甲醇生产达到 380 万 t ,到 2003 年形成燃料甲醇 103 万 t ;首选 10 个企 业 ,其中焦炉气制甲醇企业 2 个 ,合成氨联产甲醇企 业 8 个 ,投资为 21116 亿元 ;清洁汽油推广项目包括 加注站、清洁汽油调配站 ,投资为 6 199 万元 ;甲醇 示范运营商用车达到 5 000 辆 ,M100 燃烧装置改造 出租车达到 5 万辆 ,投资 0135 亿元 ;甲醇燃料发动 机生产 135 万台 ,投资 416 亿 ;甲醇燃料输配 300 座 ,投资 01318 亿元 ;产业化示范基地建设项目 ,投 资 3161 亿元。 2 　甲醇的生产和价格 211 　甲醇生产 甲醇生产工艺简单、反应条件温和、技术容易掌 握。煤制甲醇主要有三大步骤 ,即气化、净化、合成 (要得精甲醇需精馏 ,如生产燃料甲醇则精馏过程可 大大简化) 。 用烟煤制气显然是成本最低的。烟煤制合成气 (CO + H2)有三种比较先进的技术已在工业上应用 或开发成功 ,即水煤浆气流床气化 ( Texaco 气化技 术) ,壳牌 (Shell)干煤粉气流床气化和灰融聚循环流 化床气化。与国内大多数中小合成氨厂采用固定床 无烟块煤 (或焦) 气化相比 ,原料成本减少 50 %左 右。德士古气化和壳牌气化各有特点 ,采用该技术 的最大问题是建设投资大 ,技术使用费专利费用高。 灰融聚循环流化床 ,已在陕西城化公司直径 2. 4 m 炉子示范装置上试验成功 ,取得了积极的成果 ,但因 其是常压 ,生产能力偏小 ,提高气化压力是今后发展 的方向。也可采用鲁奇纯氧加压连续气化 ,用弱粘 结性煤。 国内甲醇表观生产能力为 320 万 t/ a ,单套装置 生产能力最大为 20 万 t/ a ,拟建规模 20～40 万 t/ a。 表 1 列出生产能力为 10 万 t/ a 及以上生产厂。国 外单套甲醇能力普遍为 50～80 万 t/ a ,新建和拟建 厂为 100～165 万 t/ a。 表 1 　10 万 t/ a 甲醇生产厂 厂名 规模 / (万 t·a - 1) 原料 注 上海焦化厂 20 神府煤 采用德士古气化 大庆油田甲醇厂 6 + 10 天燃气 鲁南化肥厂 10 煤 采用德士古气化 中石化四川维尼 纶厂 10 + 10 乙炔尾气 拟建 40 万 t/ a 长庆石油勘探局 甲醇厂 10 天然气 榆林天然气化工 有限责任公司 12 天然气 四川江油甲醇厂 10 天然气 青海格尔木甲醇厂 10 天然气 齐鲁二化 10 渣油 河南濮阳甲醇厂 10 油田气 　　年产 5～10 万 t 规模有[4 ] :哈尔滨气化厂甲醇 分厂、吉化公司化肥厂、北京化工实验厂、南化公司 氮肥厂、淮南化工总厂、兰化公司化肥厂、上海吴泾 化工总厂等。 2 应用化工 第 32 卷 年产 3～5 万 t 规模有 :石家庄化肥厂、太原化 肥厂、巨化公司氮肥厂、三明化工总厂、资江氮肥厂、 鄂西氮肥厂等。 我国现有 100 多套联醇装置 ,年生产能力约 200 万 t ,规模最大 4. 5 万 t/ a ,最小仅 0. 3 万 t/ a。 2001 年生产甲醇 206. 48 万 t ,进口达 152. 1 万 t ,出 口 0. 95 万 t ,表观消费量 357. 63 万 t 。进口甲醇主 要因素是国外甲醇价格便宜。 对目前采用常压固定床生产合成氨的中小氮肥 厂来说 ,如能联产甲醇 ,生产甲醇燃料 ,不失为是一 个产品结构调整的好的选择 ,只要增添甲醇合成与 精馏两部分设备 ,就可生产甲醇 ,投资省 ,上马快。 据估计 ,甲醇燃料规模小于 5 万 t/ a ,则无甚效益。 联醇装置从建设到投产相对是比较容易的 ,投资回 收期短。但联醇装置优化操作不容易 ,应引起注意。 2001 年 4 月 ,李琼玖等专家提出关于选择现有氨厂 联产甲醇燃料试点的建议 ,7 月份 ,国务院总理朱　 基批示 :“要抓紧制定质量 ,使用规范、规划 ,改 造一批年产 6～20 万 t 中型化肥厂 ,使用银行贷款。 目前化肥厂能力过剩 ,有利于结构调整。” 212 　甲醇的价格 据测算 ,甲醇生产成本在 1 500 元/ t 左右 ,有竞 争力 ,具备替代汽油的条件。汽油、甲醇热值比一般 为 1. 5～1. 8。每生产 1 t 甲醇约需 1. 3 t 煤 (联醇) 。 2001 年甲醇价格从年初 2 000～2 300 t/ 元下跌至 年底的 1 250～1 500 t/ 元。中东地区凭借天然气价 格及规模技术优势 ,生产成本仅 886 t/ 元 ,国内一些 大型装置的生产成本一般达 1 300～1 400 t/ 元。 2002 年 7 月中下旬后国内甲醇价格止跌回稳 ,随后 一路上扬 ,目前达 1 900～2 100 元/ t ,东北市场达 2 000～2 300 元/ t 。 3 　建议 (1)我国石油资源短缺 ,煤炭资源丰富 ,应大力 发展煤化工 ,由煤制合成气生产燃料甲醇 ,符合国家 能源政策 ,可实现持续发展。 (2)对燃料甲醇和甲醇汽车 ,国内特别是山西做 了大量的前期工作 ,从甲醇生产布局、汽车发动机改 造、点火装置改进、甲醇汽车的试运行、试运行期间 环保数据测定等等 ,取得大量数据和经验 ,为燃料甲 醇大规模推广使用奠定了基础 ,时机已经成熟 ,前景 广阔。 (3)对以常压固定床工艺生产合成氨的中小氮 肥厂 ,要进行产品结构调整 ,在现在我国合成氨能力 过剩情况下 ,联产甲醇不失是一个好的选择。但要 注意规模 ,降低生产成本。应有一个行业的统一规 划 ,防止一哄而上。 参考文献 : [1 ] 　杜铭华 1 我国煤炭液化技术产业化前景展望[J ]1 现代 化工 ,2002 , (9) :1231 [2 ] 　马志高 1 加快实施国家能源重化工基地规划 ,促进榆 林经济发展[ C]1 陕西省化工学会能源化工专业委员 会成立暨学术研讨会论文集 1 西安 :陕西省化工学会 , 20021 [3 ] 　王乐意 1 燃料甲醇推广应用蓄势待发 [ N ]1 中国化工 报 ,2002203227 (一) 1 [4 ] 　王乐意 1 山西将建成中国燃料甲醇和甲醇汽车第一大 省[ N ]1 中国化工报 ,2002203228 (一) 1 [5 ] 　洪仲苓 1 化工有机原料深加工[ M ]1 北京 :化学工业出 版社 ,19971 Prospect of the fuel methanol L IU Guo2pi ng ( The Northwest Research Institute of Chemical Industry ,Lintong 710600 ,China) Abstract :The chemical industry of coal is playing more and more important role in the structure of the energy in2 dustry in our country. A large number of data were cited in order to illuminate the fact that the fuel methanol , a new type fuel used in the automobile , can be produced using the existing methanol and ammonia production units. The development of the applied market for the fuel methanol is of great practical and immediate signifi2 cance. Key words :fuel methanol ; co2product ammonia and methanol ; methanol automobile ; methanol production 3第 2 期 刘国平 :浅论燃料甲醇的前景