甲醇產(chǎn)品發(fā)展價(jià)值及工藝路線研究

王利軍

（大慶油田化工有限責(zé)任公司甲醇分公司，黑龍江 大慶 163000）

1 甲醇化工的發(fā)展價(jià)值

1.1 甲醇生產(chǎn)能力不斷增強(qiáng)，需求量逐步增大

甲醇是我國(guó)化工企業(yè)的重要產(chǎn)品，隨著甲醇系列產(chǎn)品以及甲醇應(yīng)用空間的不斷開(kāi)發(fā)，甲醇全球市場(chǎng)需求量早已突破1600 萬(wàn)噸，并以每年3%的速度穩(wěn)步上漲，具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。現(xiàn)階段我國(guó)多數(shù)甲醇生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備以及生產(chǎn)線規(guī)模，無(wú)法滿足日漸增長(zhǎng)的甲醇產(chǎn)品生產(chǎn)量需求。讓甲醇產(chǎn)品的供給量一度緊張，甲醇產(chǎn)品價(jià)格也逐漸上漲。產(chǎn)品銷售形勢(shì)一片大好。

1.2 甲醇消費(fèi)市場(chǎng)逐步改善，生產(chǎn)效益極為客觀

甲醇系列產(chǎn)品經(jīng)過(guò)不斷的開(kāi)發(fā)擴(kuò)展，日漸豐富，在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)品市場(chǎng)巨大，銷售形勢(shì)一片大好。如基于甲醇作為主要生產(chǎn)原料的甲基叔丁基醚機(jī)密產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于汽油添加劑的制作中，甲醇撥基化制醋酸產(chǎn)量突破238 噸，基于甲醇的合成汽油產(chǎn)品、細(xì)胞蛋白產(chǎn)品、異丁烯等產(chǎn)品具有著廣泛的應(yīng)用空間和前景。這都進(jìn)一步刺激了甲醇產(chǎn)品市場(chǎng)的良性發(fā)展，我國(guó)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)甲醛產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工作，提高甲醇的消費(fèi)空間，全面促進(jìn)甲醇行業(yè)發(fā)展。近年來(lái)我國(guó)在生物產(chǎn)品中對(duì)甲醇的應(yīng)用研究取得了突破性的進(jìn)展，基于甲醇合成的人造蛋白，在一定程度上替代了進(jìn)口魚(yú)粉，減少了我國(guó)對(duì)魚(yú)粉產(chǎn)品的過(guò)分依賴，提高了國(guó)家的出口創(chuàng)匯能力。

1.3 能源需求量日益加大，煤化工發(fā)展良好

石油資源短缺問(wèn)題已經(jīng)成為世界性難題，近年來(lái)，伴隨著我國(guó)石油資源的不斷開(kāi)采，多數(shù)油田已經(jīng)出現(xiàn)資源匱乏趨勢(shì)。根據(jù)資料顯示，全球以探明可開(kāi)采石油資源儲(chǔ)量為2700億噸，按年消耗60 億噸石油資源來(lái)看，全球石油資源最多可以維持50 年的消耗，能源危機(jī)逐漸凸顯。基于我國(guó)能源現(xiàn)狀，我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量十分豐富，對(duì)煤炭資源利用以及開(kāi)發(fā)技術(shù)的研究可以從根本上緩解我國(guó)石油資源短缺造成的能源危機(jī)。而甲醇化工合成氣等技術(shù)，是煤炭能源轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)其開(kāi)發(fā)研究具有重要的意義。

2 甲醇產(chǎn)品的生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1 直接產(chǎn)品

甲醇的直接產(chǎn)品主要分為甲醚、甲基叔丁基醚、二甲基亞砜三種。其中，甲醚是我國(guó)化工企業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的化工原料，是重要的中下游甲醇產(chǎn)品。在很多有機(jī)化工產(chǎn)品的制造生產(chǎn)中，甲醚都是主要原料之一。如在防水以及房屋施工中，應(yīng)用廣泛的酚醛樹(shù)脂以及各類黏合劑產(chǎn)品，均為甲醚作為原料的有機(jī)化工產(chǎn)品。同時(shí)，下游甲醇產(chǎn)品仍在不斷的開(kāi)發(fā)中，產(chǎn)品的類型逐漸豐富，對(duì)甲醇的需求量也逐漸增加。甲基叔丁醚產(chǎn)品是汽油產(chǎn)品以及汽油添加劑產(chǎn)品的重要原料，最為典型的產(chǎn)品是無(wú)鉛汽油、丁基橡膠、聚異丁烯、甲級(jí)丙烯酸等等。二甲基亞砜是重要的極性質(zhì)子溶液之一，在沉淀學(xué)以及地質(zhì)學(xué)的研究中有重要的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，二甲基亞砜在化工生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用空間，一般被用作有機(jī)溶劑和反應(yīng)價(jià)值，在染色劑、殺蟲(chóng)劑、清蠟劑、改性劑等化工產(chǎn)品的生產(chǎn)中都有著重要的應(yīng)用。

2.2 間接產(chǎn)品

甲醇的間接產(chǎn)品主要有乙二醇、pva、二甲基甲酰三種。其中，乙二醇是甲醇的直接產(chǎn)品甲醛作為原材料生產(chǎn)的產(chǎn)品之一，乙二醇在我國(guó)化工生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，是聚酯類產(chǎn)品以及防凍劑等化學(xué)制劑的重要原料，在我國(guó)能源、汽車、以及航空航天領(lǐng)域均有應(yīng)用。Pva 是一種有機(jī)化合物，一般以固體形態(tài)存在，他是現(xiàn)階段工業(yè)用黏合劑、高強(qiáng)度膠水以及多種耐熱耐腐蝕建材的主要生產(chǎn)原料。在建筑、煤炭、石油化工領(lǐng)域有較多應(yīng)用。二甲基甲酰是一種工業(yè)用有機(jī)溶劑，在化工生產(chǎn)中常作為分析及使用。對(duì)乙烯樹(shù)脂、乙炔等制劑有良好的溶解效果，其功能潛力較大，用途范圍仍在不斷擴(kuò)展中。

3 生產(chǎn)形勢(shì)存在弊端

我國(guó)對(duì)基于甲醇產(chǎn)品的研究起步較晚，制造工藝水平以及產(chǎn)品寬度與西方先進(jìn)國(guó)家相比都存在一定的不足。但近年來(lái)，我國(guó)化工行業(yè)對(duì)甲醇產(chǎn)品需求量逐漸加大，我國(guó)加強(qiáng)對(duì)甲醇產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝研究，制造工藝突飛猛進(jìn)，取得了許多研究成果。但也逐漸凸顯出一些生產(chǎn)問(wèn)題。其一，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題。我國(guó)甲醛產(chǎn)品的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)存在一定的不足與弊端，首先受技術(shù)、資金以及人力資源等生產(chǎn)條件的限制，我國(guó)甲醇產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)在新產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)，生產(chǎn)線工藝技術(shù)升級(jí)擴(kuò)展等方面的阻力較大，嚴(yán)重制約了我國(guó)甲醇產(chǎn)品制造業(yè)的良性發(fā)展，許多企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到豐富甲醇產(chǎn)品類型對(duì)企業(yè)發(fā)展的重要性，并有建立多條不同生產(chǎn)線的設(shè)想，但受上述原因決定，許多發(fā)展方案不具備可行性，最終導(dǎo)致我國(guó)甲醇產(chǎn)品結(jié)構(gòu)仍相對(duì)單一，產(chǎn)品種類較窄。其二，生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題。根據(jù)前文所示，我國(guó)對(duì)甲醇產(chǎn)品的制造技術(shù)研究起步較晚，同時(shí)對(duì)進(jìn)口技術(shù)較為依賴，截至目前，我國(guó)甲醇產(chǎn)品制造行業(yè)，僅僅在直接產(chǎn)品的制造工藝上相對(duì)成熟。在間接產(chǎn)品的制造商配套技術(shù)體系不夠完善，缺乏精細(xì)化的生產(chǎn)管理手段，產(chǎn)品種類單一，質(zhì)量一般。同時(shí)與先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)甲醇間接產(chǎn)品的生產(chǎn)成本普遍較高，企業(yè)經(jīng)濟(jì)獲取能力較低，發(fā)展緩慢。同時(shí)，我國(guó)甲醇產(chǎn)品沒(méi)有形成規(guī)模化生產(chǎn)，缺少統(tǒng)一的產(chǎn)品規(guī)范制度，沒(méi)有統(tǒng)一的運(yùn)營(yíng)模式，造成了我國(guó)甲醇制造行業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力較差，生產(chǎn)處于無(wú)序狀態(tài)，產(chǎn)品質(zhì)量也難以保證，不利于甲醇產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)的平穩(wěn)可持續(xù)發(fā)展。

4 幾種甲醇化工產(chǎn)品工藝路線分析

4.1 甲醇羰基化制成醋酸

該醋酸合成法打破了傳統(tǒng)醋酸合成原材料價(jià)格加高、合成工藝復(fù)雜緩慢等諸多弊端。由美國(guó)孟山都化工公司與20世紀(jì)70 年代率先提出。經(jīng)過(guò)10 余年的不斷完善，與1985年在美國(guó)德克薩斯州建設(shè)了大規(guī)模生產(chǎn)線，開(kāi)始批量生產(chǎn)，并將工藝技術(shù)在全球推廣。該技術(shù)采用甲烷、甲醇、碘、一氧化碳作為主要的生產(chǎn)原料，在35atm 的壓力以及200℃的高溫環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)，并采用銠系化合物作為符合催化劑，促進(jìn)反應(yīng)的發(fā)生。實(shí)現(xiàn)原材料向醋酸的轉(zhuǎn)換，綜合轉(zhuǎn)換效率極高，其中甲醇轉(zhuǎn)換概率接近99%。反應(yīng)產(chǎn)物僅為少量甲烷和二氫。在英國(guó)石油化學(xué)品公司對(duì)其進(jìn)行二次優(yōu)化后，該工藝的反應(yīng)環(huán)境要求更低，轉(zhuǎn)化效率也得到了進(jìn)一步的提高，逐漸演變成了現(xiàn)階段工業(yè)醋酸生產(chǎn)主要使用的bp 工藝。

4.2 甲醇羰基化制成醋酐

甲醇羰基化制成醋酐也是甲醇間接產(chǎn)品制造基礎(chǔ)的重要應(yīng)用，該技術(shù)打破了原有醋酐制造技術(shù)生產(chǎn)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)工藝安全風(fēng)險(xiǎn)較高的弊端。美國(guó)首次進(jìn)行大規(guī)模投產(chǎn)，年產(chǎn)量高達(dá)22.7 萬(wàn)都。該技術(shù)工藝原理如下，首先采用甲醇和醋酸作為主要的反應(yīng)原料，在25atm 和150℃溫度下結(jié)合銠系催化劑進(jìn)行反應(yīng)，在得到初步產(chǎn)物后，基于醋酐的物理特點(diǎn)采用精餾的方式進(jìn)行二次加工和提純，最終得到了醋酐產(chǎn)品。該工藝打破了傳統(tǒng)生產(chǎn)中成本高、反應(yīng)緩慢同時(shí)生產(chǎn)廢棄物腐蝕程度較高的弊端，在全面提升醋酐產(chǎn)品的同時(shí)，也降低了生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 甲醇撥基化法生產(chǎn)醋酸乙烯

基于甲醇羰基化制成醋酐的方法，美國(guó)哈爾康科學(xué)設(shè)計(jì)公司推出了醋酸乙烯的生產(chǎn)路線（1982 年）。上述工藝路線中，無(wú)須使用乙烯或醋酸，有甲醇、H2等原料即可。這就表明，我們可將煤作為原料，采用羰基化法來(lái)制成醋酸乙烯，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程無(wú)須使用石油。由于我國(guó)有著大量的煤炭資源，所以該種方法具有極高的使用和推廣價(jià)值。

4.4 甲基叔丁基醚（MTBE）

該工藝主要是通過(guò)甲醇、異丁烯反應(yīng)而成。其具體的工藝路線為：將液態(tài)混合丁烯（其中，異丁烯占比約為45%）與新鮮甲醇（20%以上）一同倒入反應(yīng)器（固定床管式）中，并添加適量催化劑。反應(yīng)溫度控制在40 ～90℃，壓力控制在21atm。用精制塔過(guò)濾反應(yīng)而成的混合物，可得到高純度 MTBE（98%），同時(shí)還有部 分甲醇。實(shí)踐表明，每0.37 噸甲醇，即可制成1 噸MTBE。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，甲醇行業(yè)在我國(guó)的發(fā)展前景日漸明朗，甲醇化工將成為現(xiàn)代社會(huì)化工發(fā)展的主流趨向，在能源、基本有機(jī)化工生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。甲醇具有廣闊的市場(chǎng)前景，我國(guó)應(yīng)對(duì)甲醇化工及其工藝路線展開(kāi)深入研究，以推動(dòng)社會(huì)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。