煤制甲醇大有可為

張振剛

摘 要：甲醇是一種重要的化工原料，也是有望代替汽油和柴油的潔凈燃料。介紹了甲醇的性質和用途、合成甲醇技術的發展過程，認為以煤為原料生產甲醇前景廣闊，大有可為。

關鍵詞：甲醇；甲醇燃料；煤制甲醇

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

甲醇是一種重要的化工原料，也是有望代替汽油和柴油的潔凈燃料。目前，石油資源日趨緊張，價格節節攀生，大力發展甲醇燃料等替代能源已成為共識。

生產甲醇的原料有天然氣、石油、和煤炭等，但從資源、環保以及工藝角度分析，煤制甲醇前景廣闊，必將大有可為。

1 甲醇的性質

無色易燃液體，發熱量22704KJ/Kg，低于汽油；密度791Kg/m3，沸點65℃，熔點-93.9℃；能與水和大多數有機溶劑混溶，但和汽油互溶性差，需添加助溶劑；甲醇毒性很大，誤服少量（約10ml）即可因對視神經的永久破壞而導致失明，多量（約30 ml）可能導致死亡； 甲醇對燃料系統的金屬材料和橡膠材料具有一定的腐蝕性。

2 甲醇的用途

（1）甲醇是一種重要的化工原料，廣泛用作工業溶劑以及生產塑料、合成橡膠、合成纖維、農藥、醫藥、染料、醋酸等化工產品的原料。

（2）甲醇還是一種重要的燃料，它具有辛烷值高（研究辛烷值RON110），燃燒性能好，能量利用率高，燃燒后污染物排放量比汽油少等特點，是公認的代替汽油和柴油的潔凈燃料，受到各國重視。

甲醇燃料應用和正在開發的方式有：

1）摻燒甲醇。將甲醇以較低的比例直接摻入汽油或者柴油之中，生產甲醇汽油等，一般以摻入的比例來表示，如：摻入15%甲醇簡稱為M15。世界各國根據不同國情，研發了M3、M5、M15、M20等不同摻和比例的甲醇汽油。據我國試驗和使用表明，使用較低比例甲醇汽油（M3、M5、M15），對汽車部件和油路沒有損害，排放也優于汽油，可以直接使用，簡便易行。高摻和比例的甲醇汽油（M50、M85、M100），需要調整和改造汽車發動機，同時還要解決混合燃料互溶和防腐蝕等問題，技術復雜，現正在研發之中。

2）將甲醇轉化為汽油燃料。以美國Mobil公司開發的MTG工藝為代表，該工藝將甲醇通過ZSM-5沸石分子篩催化脫水、低聚和異構化，轉化為C11以下的烴類，其中75%左右為C5—C11烴（汽油）。

3）生產汽油添加劑甲基叔丁基醚（MTBE）。 MTBE是提高汽油抗爆性能的添加劑，汽油中加入10%--15%的MTBE，可使馬達辛烷值MON增加2—5單位。MTBE沸點低（55℃），能增加汽油的揮發性，其化學性質穩定，不易生成過氧化物，而且減少廢氣中CO生成。同烴類鉛添加劑不同，MTBE不會引起空氣污染，無毒，環保。

4）低碳混合醇燃料 由于甲醇汽油燃料互溶性不佳，需添加助溶劑，發展低碳混合醇燃料是一種趨勢。低碳混合醇以甲醇為主，含有少量的C2—C6醇，這種混合醇可直接與汽油相溶，用于汽油摻燒，也可直接作為汽油的代用品或發電。

3 合成甲醇的發展過程

1830年，在木材干餾過程中獲得甲醇，當時稱木醇。

1923年，德國的BASE公司采用高壓合成法實現甲醇生產的工業化。

1966年，英國ICI公司和德國Lurgi公司先后成功地開發了中低壓甲醇合成工藝，將操作壓力降為5-10Mpa。

兩者相比，高壓法合成甲醇操作壓力高，動力消耗大，產品質量差，經濟效益低于低、中壓法。目前合成甲醇工藝普遍采用ICI法和Lurgi法。

4 煤制甲醇，大有可為

（1）煤制甲醇，資源豐富。在人類擁有的化石資源中，煤最為豐富。國際能源署、世界能源理事會（WEC）和BP石油公司等機構指出，未來世界能源消費增長將更多的依賴煤炭。以目前的開采速度計算，全球石油儲量可供生產40年，天然氣和煤炭則分別可以供應65年和162年。我國的國情與別國不同，煤是最豐富的能源：石油還可以開采20年；天然氣可開采年限會長一些，但超過70年的可能性不大；煤炭的開采年限數據有兩個。按地質部門統計的儲量，可開采500年，而按世界通行方法計算的儲量，只可開采100年。并且分布相對廣泛，全國2100多個縣中，1200多個有預測儲量，已有煤礦進行開采的縣就有1100多個，占60%左右。因此，煤制甲醇在相當長的時期內無后顧之憂。

（2）煤制甲醇，有利于煤的潔凈利用。煤是我國最重要的能源，煤炭消費占一次能源消費總量的60%--70%，并且這種以煤為主的消費格局基本穩定。煤給人類帶來了光明和溫暖，但也給人類賴以生存的環境造成了破壞。煤在燃燒過程中產生大量有害于環境的氣體，如：二氧化硫、氮氧化合物和二氧化碳，同時產生大量懸浮微粒。這些有害氣體不僅直接影響人體健康，又是構成污染范圍更廣、危害更大的酸雨的主要成分。酸雨的危害是使土壤酸化，腐蝕建筑物，影響動植物生長和人體健康。二氧化碳是導致全球變暖的溫室效應氣體。在我國，因煤炭燃燒每年排放的煙塵超過1000萬噸、二氧化硫近2000萬噸，分別占全國排放總量的70%、75%，燃煤產生的二氧化碳占全國排放總量的75%左右。所以，煤制甲醇，有利于減少煤的直接燃燒，開辟煤的轉化利用新途徑，進一步提高煤的潔凈利用程度，減小對環境的破壞。

（3）煤制甲醇，技術成熟。從合成甲醇的發展過程我們可以看出，由一氧化碳和氫氣合成甲醇已經走過了幾十年，無論是工藝還是設備以及管理已相對成熟，而由煤氣化制備煤氣，經過凈化獲得較純凈的一氧化碳和氫氣又是煤化工產業傳統的加工方向，煤制甲醇技術比較成熟。

市場對能源的巨大需求，促進了煤制甲醇的快速發展。全國各地甲醇項目紛紛上馬，遍地開花。

現階段，煤制甲醇的主要用途之一是生產甲醇汽油。而現實是還沒有國家統一的甲醇燃料標準，以致地方各自為政，市場混亂，競爭無序；又由于甲醇具有腐蝕性和一定的毒性，甲醇的摻和比例不高。只有盡快出臺國家標準，解決甲醇的腐蝕性等技術問題，甲醇汽油才會全面進入消費領域，甲醇燃料的優越性才能真正發揮，到那時，煤制甲醇才真正做到大有可為。

參考文獻：

[1]曾蒲君等.煤基合成燃料工藝學[M].中國礦業大學出版社，P55-56.

[2]肖瑞華等.煤化學產品工藝學[M].冶金工業出版社，P260.