煤制甲醇大有可为

张振刚

摘 要：甲醇是一种重要的化工原料，也是有望代替汽油和柴油的洁净燃料。介绍了甲醇的性质和用途、合成甲醇技术的发展过程，认为以煤为原料生产甲醇前景广阔，大有可为。

关键词：甲醇；甲醇燃料；煤制甲醇

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.076

甲醇是一种重要的化工原料，也是有望代替汽油和柴油的洁净燃料。目前，石油资源日趋紧张，价格节节攀生，大力发展甲醇燃料等替代能源已成为共识。

生产甲醇的原料有天然气、石油、和煤炭等，但从资源、环保以及工艺角度分析，煤制甲醇前景广阔，必将大有可为。

1 甲醇的性质

无色易燃液体，发热量22704KJ/Kg，低于汽油；密度791Kg/m3，沸点65℃，熔点-93.9℃；能与水和大多数有机溶剂混溶，但和汽油互溶性差，需添加助溶剂；甲醇毒性很大，误服少量（约10ml）即可因对视神经的永久破坏而导致失明，多量（约30 ml）可能导致死亡； 甲醇对燃料系统的金属材料和橡胶材料具有一定的腐蚀性。

2 甲醇的用途

（1）甲醇是一种重要的化工原料，广泛用作工业溶剂以及生产塑料、合成橡胶、合成纤维、农药、医药、染料、醋酸等化工产品的原料。

（2）甲醇还是一种重要的燃料，它具有辛烷值高（研究辛烷值RON110），燃烧性能好，能量利用率高，燃烧后污染物排放量比汽油少等特点，是公认的代替汽油和柴油的洁净燃料，受到各国重视。

甲醇燃料应用和正在开发的方式有：

1）掺烧甲醇。将甲醇以较低的比例直接掺入汽油或者柴油之中，生产甲醇汽油等，一般以掺入的比例来表示，如：掺入15%甲醇简称为M15。世界各国根据不同国情，研发了M3、M5、M15、M20等不同摻和比例的甲醇汽油。据我国试验和使用表明，使用较低比例甲醇汽油（M3、M5、M15），对汽车部件和油路没有损害，排放也优于汽油，可以直接使用，简便易行。高掺和比例的甲醇汽油（M50、M85、M100），需要调整和改造汽车发动机，同时还要解决混合燃料互溶和防腐蚀等问题，技术复杂，现正在研发之中。

2）将甲醇转化为汽油燃料。以美国Mobil公司开发的MTG工艺为代表，该工艺将甲醇通过ZSM-5沸石分子筛催化脱水、低聚和异构化，转化为C11以下的烃类，其中75%左右为C5—C11烃（汽油）。

3）生产汽油添加剂甲基叔丁基醚（MTBE）。 MTBE是提高汽油抗爆性能的添加剂，汽油中加入10%--15%的MTBE，可使马达辛烷值MON增加2—5单位。MTBE沸点低（55℃），能增加汽油的挥发性，其化学性质稳定，不易生成过氧化物，而且减少废气中CO生成。同烃类铅添加剂不同，MTBE不会引起空气污染，无毒，环保。

4）低碳混合醇燃料 由于甲醇汽油燃料互溶性不佳，需添加助溶剂，发展低碳混合醇燃料是一种趋势。低碳混合醇以甲醇为主，含有少量的C2—C6醇，这种混合醇可直接与汽油相溶，用于汽油掺烧，也可直接作为汽油的代用品或发电。

3 合成甲醇的发展过程

1830年，在木材干馏过程中获得甲醇，当时称木醇。

1923年，德国的BASE公司采用高压合成法实现甲醇生产的工业化。

1966年，英国ICI公司和德国Lurgi公司先后成功地开发了中低压甲醇合成工艺，将操作压力降为5-10Mpa。

两者相比，高压法合成甲醇操作压力高，动力消耗大，产品质量差，经济效益低于低、中压法。目前合成甲醇工艺普遍采用ICI法和Lurgi法。

4 煤制甲醇，大有可为

（1）煤制甲醇，资源丰富。在人类拥有的化石资源中，煤最为丰富。国际能源署、世界能源理事会（WEC）和BP石油公司等机构指出，未来世界能源消费增长将更多的依赖煤炭。以目前的开采速度计算，全球石油储量可供生产40年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和162年。我国的国情与别国不同，煤是最丰富的能源：石油还可以开采20年；天然气可开采年限会长一些，但超过70年的可能性不大；煤炭的开采年限数据有两个。按地质部门统计的储量，可开采500年，而按世界通行方法计算的储量，只可开采100年。并且分布相对广泛，全国2100多个县中，1200多个有预测储量，已有煤矿进行开采的县就有1100多个，占60%左右。因此，煤制甲醇在相当长的时期内无后顾之忧。

（2）煤制甲醇，有利于煤的洁净利用。煤是我国最重要的能源，煤炭消费占一次能源消费总量的60%--70%，并且这种以煤为主的消费格局基本稳定。煤给人类带来了光明和温暖，但也给人类赖以生存的环境造成了破坏。煤在燃烧过程中产生大量有害于环境的气体，如：二氧化硫、氮氧化合物和二氧化碳，同时产生大量悬浮微粒。这些有害气体不仅直接影响人体健康，又是构成污染范围更广、危害更大的酸雨的主要成分。酸雨的危害是使土壤酸化，腐蚀建筑物，影响动植物生长和人体健康。二氧化碳是导致全球变暖的温室效应气体。在我国，因煤炭燃烧每年排放的烟尘超过1000万吨、二氧化硫近2000万吨，分别占全国排放总量的70%、75%，燃煤产生的二氧化碳占全国排放总量的75%左右。所以，煤制甲醇，有利于减少煤的直接燃烧，开辟煤的转化利用新途径，进一步提高煤的洁净利用程度，减小对环境的破坏。

（3）煤制甲醇，技术成熟。从合成甲醇的发展过程我们可以看出，由一氧化碳和氢气合成甲醇已经走过了几十年，无论是工艺还是设备以及管理已相对成熟，而由煤气化制备煤气，经过净化获得较纯净的一氧化碳和氢气又是煤化工产业传统的加工方向，煤制甲醇技术比较成熟。

市场对能源的巨大需求，促进了煤制甲醇的快速发展。全国各地甲醇项目纷纷上马，遍地开花。

现阶段，煤制甲醇的主要用途之一是生产甲醇汽油。而现实是还没有国家统一的甲醇燃料标准，以致地方各自为政，市场混乱，竞争无序；又由于甲醇具有腐蚀性和一定的毒性，甲醇的掺和比例不高。只有尽快出台国家标准，解决甲醇的腐蚀性等技术问题，甲醇汽油才会全面进入消费领域，甲醇燃料的优越性才能真正发挥，到那时，煤制甲醇才真正做到大有可为。

参考文献：

[1]曾蒲君等.煤基合成燃料工艺学[M].中国矿业大学出版社，P55-56.

[2]肖瑞华等.煤化学产品工艺学[M].冶金工业出版社，P260.