煤炭气化合成甲醇技术工艺及未来发展现状

煤炭气化合成甲醇技术工艺及未来发展现状1．产品性质及用途甲醇是极为重要的基础化工原料，在化工、医药、轻工、纺织及运输业等国民经济各部门中具有广泛的用途。在世界基础有机化工原料中，甲醇消费量仅次于乙烯、丙烯和苯而居第四位。近年来，随着技术的发展和能源结构的改变，甲醇在很多领域有了广阔的应用前景，甲醇工业已成为化学工业和能源工业的一个重要的领域。目前甲醇的主要用途是用于化工合成，生产各种甲醇衍生物，包括甲醛、甲基叔丁基醚（MTBE）、醋酸、甲酸甲酯、氯甲烷、二甲醚（DME）等。甲醇不仅是重要的化工原料，还被认为是性能优良的替代燃料，也是最简单的可以大规模人工合成的清洁液体燃料，其特性和汽油相似，可以方便地贮存、运输和添加等，在内燃机机动车的洁净替代燃料中，甲醇具有无可比拟的优越性。随着经济发展，中国石油后备资源不足的问题已充分显现，而甲醇是中国能源结构向多元化发展的重要方向之一。未来甲醇燃料市场巨大，远远超过甲醇化学品市场。此外，目前国际上甲醇制烯烃（MTO、MTP）工艺开发已臻成熟，这也成为甲醇应用的发展方向之一。2．原料结构目前生产甲醇的原料有煤、天然气、焦炭、石油液体烃及含有H2+CO的工业尾气等。国外基本上都是采用天然气为原料来制取甲醇，中国生产甲醇原料路线则以煤为主，2003年中国甲醇生产的原料结构中煤为65.6%，天然气为29.5%，其他为4.9%。3．合成气生产工艺天然气、石脑油采用蒸汽转化技术，重油采用部分氧化技术，焦炉煤气采用纯氧转化技术。煤基甲醇合成，首先通过常压或加压下煤气化得到以CO和H2为主的合成气，然后在一定的温度、压力及催化剂的作用下合成甲醇。气化方法包括固定床气化、流化床气化、气流床气化等，气化工艺有鲁奇加压气化、湿法料浆加压气化（Texaco）、干煤粉加压气化（Shell、GSP）等。4．甲醇合成工艺合成气（CO/CO2+H2）在一定的温度、压力和催化剂条件下，通过合成反应生成甲醇，一般有高压、中压和低压三种方法。目前以中压法和低压法生产的甲醇约占世界甲醇总产量的80%以上。由于低压法在能耗、装置建设及单系列反应器生产能力方面具有明显优势，近三十年来新建装置大多采用低压合成工艺。英国ICI工艺和德国Lurgi工艺技术占据70%以上的国外生产装置，代表了国外甲醇合成生产的技术水平。5．国内甲醇生产2003年，全国甲醇生产能力合计为600万t/a，产量达到300万t/a，生产装置近200套，规模在20万t/a的仅2套，10万t/a以上规模的有9套，5～10万t/a的有15套，其余多为煤头联醇的小甲醇装置。预计2004年国内新增产能在90万t上下，到2006年国内新增产能将会达到390万t。6．国内甲醇消费近年来中国甲醇的表观消费量逐年增加，自1996年至2003年，表观消费量年均增长率高达15.6%。近年来甲醇消费构成中，化工合成仍然是甲醇消费主体（占到60%以上），所不同的是甲醇燃料的应用比例将有较大幅度增长。预计到2010年，国内甲醇需求量分别为：基本有机化工原料方面200万t/a以上，精细化工和高分子化工原料方面约80万t/a，发动机燃料方面达200万t以上，生产甲醇蛋白100万t/a，考虑到甲醇作为替代燃料的应用和基本化工合成的发展，预计需求量将达到800~1000万t/a。7．产品技术经济分析目前国内大型甲醇装置的可行性研究表明：建设100万t/a的煤基甲醇项目工程总投资约为30亿元~40亿元；全部投资内部收益率为8%~15%；投资回收期为7~10年，甲醇产品成本为800~1200元/t，显示了较好的经济效益。8．产品竞争力分析中国的煤炭储量十分丰富，价格也较低，国内两个大型甲醇装置的生产成本只有900~1000元/t，这个成本比以天然气为原料生产甲醇要降低很多，与中东及中南美地区低成本甲醇相比也具有一定竞争力。另外，中国还有一些产煤地区煤价非常低（如陕西榆林地区煤价甚至低至60元/t），如在这些产