第一節(jié) 2008-2012年甲醇行業(yè)相關(guān)政策展望
一、國家“十一五”產(chǎn)業(yè)政策發(fā)展態(tài)勢
站在國家安全的角度上看，“甲醇”不僅是一個(gè)經(jīng)濟(jì)詞匯，更是一個(gè)政治詞匯。甲醇過剩不過剩、甲醇產(chǎn)業(yè)有沒有未來，并不取決于市場，而是取決于國家能源政策。
甲醇能登上我國歷史舞臺，是因?yàn)槲覈茉丛庥隽硕倘蔽C(jī)。這個(gè)與國家能源安全聯(lián)系在一起的化工產(chǎn)品，也因此被賦予了一種特殊身份，變成了一種“準(zhǔn)戰(zhàn)略物資”。于是有了與這個(gè)符號相關(guān)聯(lián)的中國“十一五”期間4500萬噸/年甲醇的戰(zhàn)略規(guī)劃，以及接踵而至的對產(chǎn)能過剩的擔(dān)憂。
甲醇如果作為替代燃料大面積推廣使用，甲醇的產(chǎn)能過剩將成過去時(shí)。
從國家替代能源的戰(zhàn)略高度來看，二甲醚對緩解我國進(jìn)口石油液化氣的需求壓力將起到巨大的調(diào)節(jié)作用。如果在城市周邊生產(chǎn)二甲醚直接供給城市管網(wǎng)，其社會效應(yīng)將非?？捎^。但是，這些社會效益的產(chǎn)生必然會對既有的利益分配格局構(gòu)成影響，單靠市場的力量顯然難以推動。
美國對替代能源戰(zhàn)略也曾熱情有加。后來，國際石油價(jià)格持續(xù)下跌，使得這場轟轟烈烈的替代能源運(yùn)動銷聲匿跡。不過，對中國而言，現(xiàn)在的石油環(huán)境與美國不可同日而語。居高不下的石油價(jià)格也為甲醇作為替代能源留下了巨大的空間。
二、甲醇相關(guān)行業(yè)政策發(fā)展態(tài)勢
讓甲醇企業(yè)看到希望的是，發(fā)展替代能源已經(jīng)被提到國家戰(zhàn)略的高度。這也意味著，這個(gè)過程將和國家政策的支持力度緊密相連。這種聯(lián)系也給了甲醇生產(chǎn)企業(yè)一個(gè)空前絕后的戰(zhàn)略空間——如果沒有政府政策的支持，企業(yè)要想在這個(gè)空間生存發(fā)展將變得非常艱難。畢竟，我國目前既有的能源供給體系已經(jīng)形成，對高度壟斷的市場格局的一點(diǎn)點(diǎn)改變，將付出驚人的成本，遠(yuǎn)非一個(gè)企業(yè)所能承載。
第二節(jié) 宏觀因素影響
一、國家產(chǎn)業(yè)政策對甲醇行業(yè)發(fā)展的影響
中國石化協(xié)會醇醚專業(yè)委員會秘書長陳衛(wèi)國日前表示，禁止新建或擴(kuò)建天然氣制甲醇項(xiàng)目以及以天然氣代煤制甲醇項(xiàng)目，有助于節(jié)約使用寶貴的天然氣資源，同時(shí)，對于已建成的甲醇企業(yè)來說，有助于保證其天然氣供應(yīng)。近日，國家發(fā)改委發(fā)布《天然氣利用政策》禁止以天然氣生產(chǎn)甲醇。
《天然氣利用政策》主要是為了緩解我國天然氣供需矛盾，優(yōu)化天然氣使用結(jié)構(gòu)，促進(jìn)節(jié)能減排，促進(jìn)天然氣利用市場健康有序發(fā)展。
該政策規(guī)定，我國天然氣利用由國家統(tǒng)籌規(guī)劃，考慮天然氣產(chǎn)地的合理需求；堅(jiān)持區(qū)別對待，確保天然氣優(yōu)先用于城市燃?xì)?。對于已建的用氣?xiàng)目，政策稱將維持供氣現(xiàn)狀，特別是國家批準(zhǔn)建設(shè)的化肥項(xiàng)目，要確保長期穩(wěn)定供應(yīng)。天然氣供應(yīng)嚴(yán)重短缺而又有條件的地方，可實(shí)施煤代氣項(xiàng)目改造。對在建或已核準(zhǔn)的用氣項(xiàng)目，若供需雙方已簽署長期供用氣合同，按合同執(zhí)行。新上用氣項(xiàng)目一律嚴(yán)格按該政策執(zhí)行。
國家新的天然氣使用政策對于已經(jīng)建成的甲醇企業(yè)來說實(shí)際是一件好事。這有助于提高行業(yè)門檻。對甲醇生產(chǎn)企業(yè)來說，天然氣供應(yīng)不足是常事?，F(xiàn)在，政府禁止新上天然氣制甲醇項(xiàng)目，一方面，是為了保證有限的天然氣資源得到合理使用，另一方面，客觀上也為甲醇生產(chǎn)企業(yè)的天然氣供應(yīng)設(shè)了一個(gè)門檻，有助于緩解天然氣供應(yīng)不足的矛盾。
二、我國環(huán)保政策對甲醇行業(yè)發(fā)展的影響
由于采用煤氣化技術(shù)，使煤中的污染物如硫、氮、氯、汞等雜質(zhì)可以集中完全脫除，因而降低了直接燃料煤炭所造成的污染，而合成過程幾乎沒有污染物排放，因此，燃料甲醇的生產(chǎn)是一種煤的潔凈利用技術(shù)，對環(huán)境的污染較小，特別是采用多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)后，能源利用和資源利用得到進(jìn)一步提高。
國際石油市場的高價(jià)位正在催發(fā)中國推廣替代燃料使用試點(diǎn)的進(jìn)程。去年２月１０日，國家發(fā)改委聯(lián)合八部委共同印發(fā)了《關(guān)于印發(fā)〈車用乙醇汽油擴(kuò)大試點(diǎn)方案〉和〈車用乙醇汽油擴(kuò)大試點(diǎn)工作實(shí)施細(xì)則〉的通知》。通知要求，黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽５省及湖北襄樊等９個(gè)地市、山東濟(jì)南等７個(gè)地市、河北石家莊等６個(gè)地市、江蘇徐州等５個(gè)城市的范圍內(nèi)逐步擴(kuò)大試點(diǎn)，并于２００５年年底在８個(gè)試點(diǎn)省基本實(shí)現(xiàn)車用乙醇汽油醇替代其他汽油（軍隊(duì)特需、國家和特種儲備用油除外），形成全國推廣的局面。國家發(fā)改委明確指出：“推廣使用車用乙醇汽油是我國的一項(xiàng)戰(zhàn)略性舉措。
業(yè)內(nèi)人士稱，此前我國陸續(xù)在河南、吉林和黑龍江的部分城市進(jìn)行使用車用乙醇汽油的試點(diǎn)工作和此次如此大的范圍推廣試點(diǎn)很可能是中國全面推廣車用乙醇汽油的前奏。
三、加入WTO對我國甲醇行業(yè)發(fā)展的影響
今年內(nèi)，我國終將加入WTO，我國化學(xué)工業(yè)將在WTO的體制下，既承擔(dān)規(guī)定的義務(wù)，又享有所賦予的各種權(quán)利，在相對公平的條件下參與國際競爭，挑戰(zhàn)與機(jī)遇將并存。
1、甲醇市場將面臨的挑戰(zhàn)
長期以來，我國政府依靠高關(guān)稅壁壘和市場準(zhǔn)入制度以及非關(guān)稅壁壘即配額，許可證制度，保護(hù)民族化學(xué)工業(yè)的健康發(fā)展，但是加入WTO后，這種情況將會發(fā)生根本性的改變，2/3的中間體協(xié)調(diào)關(guān)稅將降到5．5％，制成品協(xié)調(diào)關(guān)稅將降到6．5％。我國甲醇工業(yè)始于1957年，截至1999年約有生產(chǎn)企業(yè)180余家，2000年的生產(chǎn)能力約為340萬t，產(chǎn)量約198．7萬t，開工率僅58．4％，我國甲醇生產(chǎn)能力大于9萬t/a的僅有10家，26萬t/a的39家，12萬t/a的45家，其余的均在1萬t/a以下。2000年國內(nèi)最大的甲醇廠大慶油田甲醇廠和上海焦化有限公司產(chǎn)量僅為15萬t/a左右，2000年我國甲醇表觀消費(fèi)量329．3萬t，其中，國內(nèi)產(chǎn)量198．56萬t、進(jìn)口130．65萬t，出口452萬t。2000年我國甲醇進(jìn)口量為表觀消費(fèi)量的40％。
世界最大甲醇生產(chǎn)公司Methanex公司生產(chǎn)能力約748萬t/a，約占世界甲醇供應(yīng)市場的40％－50％，其生產(chǎn)裝置分布在美國、加拿大、智利、特立尼達(dá)和新西蘭。目前，世界大廠規(guī)模年生產(chǎn)能力達(dá)百萬噸，2000年伊朗66萬t以及特立尼達(dá)與多巴哥的85萬t甲醇生產(chǎn)裝置也已投產(chǎn)。相比之下，我國甲醇工業(yè)規(guī)模小，工藝技術(shù)落后，原料和能耗高，成本高，再加上管理水平低，已無法與國外技術(shù)先進(jìn)的大型生產(chǎn)裝置競爭。加入WTO后，各種保護(hù)政策沒有了，進(jìn)口關(guān)稅降低了，我國的甲醇市場將面臨巨大的沖擊。
2、加入WTO后的機(jī)遇
加入WTO后，國內(nèi)市場將逐步與國際市場接軌，有利于國內(nèi)市場規(guī)范化，有利于引進(jìn)外資、技術(shù)、設(shè)備與管理方法；企業(yè)可進(jìn)口成本較低的原材料，提高產(chǎn)品競爭力。我國有豐富的煤炭資源和天然氣資源，可吸引外資在原料產(chǎn)地建設(shè)大型甲醇裝置和下游一體化裝置，將甲醇出口到日本、韓國、臺灣及東南亞地區(qū)，因?yàn)檫@些地區(qū)天然氣資源不足，我國甲醇產(chǎn)品可充分在這些國家與地區(qū)參與國際市場的競爭。略……
第三節(jié) 甲醇生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀分析
一、世界甲醇合成工藝的發(fā)展趨勢
現(xiàn)行的工業(yè)化甲醇合成工藝基本上是氣相合成法.從60年代至今,除了在反應(yīng)器的放大上及催化劑的研究方面有些進(jìn)展外,其合成工藝基本上沒有大的突破.鑒于氣相合成存在的一系列問題,從70年代起人們把甲醇合成工藝研究開發(fā)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到液相合成法,并且初步實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的生產(chǎn).進(jìn)入90年代后我國也將開發(fā)高效節(jié)能的合成甲醇工藝和裝置列為技術(shù)開發(fā)的重點(diǎn)。
1、氣相甲醇合成工藝
甲醇合成的原料氣主要是CO,CO2,H2及少量的N2和CH4,早期主要是以煤為原料制造.進(jìn)入40年代以后隨著天然氣的大量發(fā)現(xiàn),以煤為原料的甲醇生產(chǎn)受到冷落.但是在南非以煤為原料的甲醇工業(yè)化生產(chǎn)從未中斷過.考慮到未來能源的發(fā)展及環(huán)境保護(hù)等方面的因素,以煤為原料的甲醇生產(chǎn)工藝又重新受到人們的重視。
現(xiàn)在世界許多公司都以天然氣,煤或重油為原料來生產(chǎn)甲醇.以天然氣居多,約占90%以上.根據(jù)操作壓力可分為高壓法,中壓法和低壓法.高壓法因技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)落后而淘汰.包括中壓法在內(nèi)的低壓法主要以ICI和Lurgi兩公司技術(shù)為代表.所用的催化劑基本上是以銅和氧化鋅為主加入鋁或鉻的氧化物.工藝設(shè)計(jì)大同小異,差異之處是在反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和操作單元的組合上.氣相法工藝流程主要有以下幾種。
1）ICI低壓甲醇合成流程
由H2,CO,CO2及少量CH4組成的合成氣經(jīng)過變換反應(yīng)以調(diào)節(jié)CO/CO2比例,然后用離心壓縮機(jī)升壓到5MPa,送入溫度為270℃冷激式反應(yīng)器,反應(yīng)后的氣體進(jìn)行冷卻分離出甲醇,未反應(yīng)的氣體經(jīng)壓縮升壓與新鮮原料氣混合再次進(jìn)入反應(yīng)器,反應(yīng)中所積累的甲烷氣作為馳放氣返回轉(zhuǎn)化爐制取合成氣.低壓操作意味著出口氣體中的甲醇濃度低,因而合成氣的循環(huán)量增加.但是,要提高系統(tǒng)壓力,設(shè)備的壓力等級也得相應(yīng)提高,這樣將會造成設(shè)備投資加大和壓縮機(jī)的功耗提高。
熱穩(wěn)定性和溫度分布是反應(yīng)器設(shè)計(jì)的兩個(gè)至關(guān)重要的參數(shù),所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該使反應(yīng)氣體分布盡可能均勻,以防止催化劑床層局部過熱,導(dǎo)致催化劑燒結(jié)失活.同時(shí)還要考慮到開車時(shí)的升溫設(shè)施以及催化劑裝卸的方式.低壓工藝生產(chǎn)的甲醇中含有少量水,二甲醚,乙醚,丙酮,高碳醇等雜質(zhì),需要蒸餾分離才能得到精甲醇。
日本三菱瓦斯公司(MitsubishiGasChemical)也提出了與ICI類似的MGC低壓合成工藝,使用的也是銅基催化劑,操作溫度和壓力分別為200～280℃與5～15MPa.反應(yīng)器為冷激式,外串一中間鍋爐以回收反應(yīng)熱.該流程以碳?xì)浠衔餅樵?脫硫后進(jìn)入500℃的蒸汽轉(zhuǎn)化爐,生成的合成氣冷卻后經(jīng)離心壓縮與循環(huán)氣體相混合進(jìn)入反應(yīng)器。
分段冷激雖然可使反應(yīng)器內(nèi)的催化劑床溫度趨于均勻,避免了反應(yīng)中局部溫度過高燒壞催化劑,但同時(shí)也降低了反應(yīng)器單位體積的轉(zhuǎn)化率,造成循環(huán)氣量增加,壓縮功耗加大,反應(yīng)熱的回收利用效率也降低。
2）Lurgi低壓甲醇合成工藝
Lurgi低壓甲醇合成工藝與ICI的最大區(qū)別是,它采用列管式反應(yīng)器,CuO/ZnO基催化劑裝填在列管式固定床中,反應(yīng)熱供給殼程中的循環(huán)水以產(chǎn)生高壓蒸汽,反應(yīng)溫度由控制反應(yīng)器殼程中沸水的壓力來調(diào)節(jié),操作溫度和壓力分別為250～260℃和5～6MPa.合成氣由甲烷,石腦油用蒸汽轉(zhuǎn)化法或部分氧化法制取,它與循環(huán)氣一起壓縮,預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)器.Lurgi工藝可以利用反應(yīng)熱副產(chǎn)一部分蒸汽,能較好地回收能量,其經(jīng)濟(jì)性和操作可靠程度要好一些。
3）TEC的新型反應(yīng)器
甲醇合成工藝一般由造氣,凈化,合成(轉(zhuǎn)化)及分餾4個(gè)主要部分構(gòu)成.而合成部分的反應(yīng)器對于提高原料氣的轉(zhuǎn)化率,降低壓縮功耗及控制產(chǎn)品的質(zhì)量更為重要.但是多年來反應(yīng)器的設(shè)計(jì)基本上是ICI冷激式和Lurgi列管式,一直沒有大的突破,直到進(jìn)入90年代以后TEC公司才在此方面向前邁進(jìn)一步.該公司開發(fā)的MRF-Z新型反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)是反應(yīng)器為圓筒狀,有上下兩個(gè)端蓋,下端蓋可以拆卸以方便催化劑裝填和內(nèi)部設(shè)施檢修;反應(yīng)器內(nèi)裝有一直徑較小的內(nèi)膽用以改變物料流向;反應(yīng)器的中心軸向安裝一帶外殼的列管式換熱器,換熱器的外殼上開有直徑小于催化劑顆粒的小孔,換熱器內(nèi)管束間設(shè)有等距離的折流擋板,以使原料氣體在管間均勻分布,沿徑向從外殼上的小孔流出,管束內(nèi)通過反應(yīng)后的高溫氣體.反應(yīng)器內(nèi)還有沿軸心均布的冷卻管束和催化劑托架.冷卻管束為雙層同心管,沸水從內(nèi)管導(dǎo)入內(nèi)外管間的環(huán)隙吸引反應(yīng)熱后生成高壓蒸汽驅(qū)動蒸汽透平;催化劑填裝在反應(yīng)器內(nèi)零部件的空隙當(dāng)中.物料流向是冷的合成氣從反應(yīng)器的上下兩個(gè)端口同時(shí)進(jìn)入換熱器的管束間,受折流板的作用沿徑向通過催化劑床層,在催化劑的作用下進(jìn)行合成反應(yīng),反應(yīng)后溫度較高的氣體折入催化劑托架與內(nèi)膽的環(huán)隙間,從內(nèi)膽的下部返回?fù)Q熱器的管束內(nèi),在此與溫度較低的原料氣換熱,然后沿著內(nèi)膽與反應(yīng)器壁的環(huán)隙間從反應(yīng)器的底部流出。
由于氣體沿徑向流動催化劑床層壓降小,氣體循環(huán)所需要的動力大幅度減少,反應(yīng)器制作時(shí)軸向長度可以加大,由于反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有換熱器和冷卻器易于使催化劑床層的溫度均勻一致,甲醇生成的濃度和速度可大幅度提高,反應(yīng)溫度容易控制,催化劑用量減少,反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)緊湊.據(jù)TEC稱,該裝置易于從現(xiàn)在的2500～2800t/d放大到5000t/d,并且已在我國某廠得到采用.但是,此項(xiàng)工藝的反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,零部件較多,其長期運(yùn)行的穩(wěn)定性及發(fā)生故障后檢修的難易程度等,還有待于在使用中考察。
4）緊湊式轉(zhuǎn)化器的甲醇新工藝
Kvaemer公司組合BP阿莫科Kvaemer緊湊式轉(zhuǎn)化器與低壓甲醇合成的甲醇新工藝將于2004年推向工業(yè)化.BP阿莫科計(jì)劃將緊湊式轉(zhuǎn)化器的驗(yàn)證試驗(yàn)裝置建于阿拉斯加,2002年投運(yùn).應(yīng)用于3000t/d裝置的新甲醇工藝,投資費(fèi)用比常規(guī)蒸汽轉(zhuǎn)化的裝置節(jié)約3000萬美元.緊湊式轉(zhuǎn)化器采用模塊化管式反應(yīng)器設(shè)計(jì),它將一側(cè)的燃燒與另一側(cè)的催化蒸汽轉(zhuǎn)化緊密地組合在一起.由于有大的內(nèi)部熱循環(huán),緊湊式轉(zhuǎn)化器的熱效率超過90%,而常規(guī)裝置為60%-65%。
5）魯奇和Synetix公司的LCM工藝
LCM工藝的目標(biāo)之一是要完全取消蒸汽發(fā)生系統(tǒng),工藝用蒸汽用一個(gè)飽和器回路來回收低等級熱發(fā)生蒸汽.在LCM甲醇工藝中,飽和器回路的30%-40%熱源來自甲醇合成系統(tǒng).因此,LCM工藝的另一個(gè)特點(diǎn)是易于啟動和停工。
Methanex公司將在新西蘭的莫圖努伊建一座材料驗(yàn)證裝置,用全尺寸轉(zhuǎn)化器管進(jìn)行各種材料試驗(yàn),以用于甲醇生產(chǎn)或天然氣煉油.此裝置于2001年第4季度投產(chǎn),初期試驗(yàn)計(jì)劃在18個(gè)月內(nèi)完成.LCM工藝將用于可能在2006年投產(chǎn)的6500t/d裝置。
此外,魯奇公司開發(fā)了采用氣冷反應(yīng)器和水冷反應(yīng)器的聯(lián)合轉(zhuǎn)化合成工藝,水冷反應(yīng)器催化劑用量可減少50%,可省去原料預(yù)熱器并可減少其他設(shè)備,合成部分的投資可節(jié)省40%。
2、液相法甲醇合成工藝
盡管現(xiàn)行商業(yè)的甲醇合成工藝均為氣相合成,但它存在合成效率低,能耗高等多種缺陷.所以人們對甲醇的合成研究,無論是在催化劑的研制,還是在合成工藝路線的開發(fā)上,一直沒有停止過。
由于甲醇的合成是一個(gè)比較強(qiáng)的放熱反應(yīng)過程,從熱力學(xué)的角度來看,降低溫度有利于反應(yīng)朝生成甲醇的方向移動.采用原料氣冷激和列管式反應(yīng)器很難實(shí)現(xiàn)等溫條件的操作,反應(yīng)器出口氣中甲醇的含量偏低,一般體積分?jǐn)?shù)只能維持在4.5%～6.0%.因而使得反應(yīng)氣的循環(huán)量加大,例如當(dāng)出口氣中甲醇體積分?jǐn)?shù)為5.5%時(shí),循環(huán)氣量幾乎是新鮮原料氣的6倍.在70年代初,英國的ICI,丹麥的Nissui-Topsoe和日本的JGC等幾家公司試圖在使用高性能的催化劑基礎(chǔ)上提高合成反應(yīng)的壓力來提高甲醇的產(chǎn)率,但似乎都沒能取得顯著的效果。
受F-T漿態(tài)床的啟發(fā),Sherwin和Blum于1975年首先提出甲醇的液相合成方法.液相合成是在反應(yīng)器中加入碳?xì)浠衔锏亩栊杂徒橘|(zhì),把催化劑分散在液相介質(zhì)中.在反應(yīng)開始時(shí)合成氣要溶解并分散在惰性油介質(zhì)中才能到達(dá)催化劑表面,反應(yīng)后的產(chǎn)物也要經(jīng)歷類似的過程才能移走.這是化學(xué)反應(yīng)工程中典型的氣-液-固三相反應(yīng)。
液相合成由于使用了熱容高,導(dǎo)熱系數(shù)大的石蠟類長鏈烴類化合物,可以使甲醇的合成反應(yīng)在等溫條件下進(jìn)行,同時(shí),由于分散在液相介質(zhì)中的催化劑的比表面積非常大,加速了反應(yīng)過程,反應(yīng)溫度和壓力也下降許多。
由于氣-液-固三相物料在過程中的流動狀態(tài)不同,三相反應(yīng)器主要有滴流床,攪拌釜,漿態(tài)床,流化床與攜帶床5種.目前在液相甲醇合成方面,采用最多的主要是滴流床和漿態(tài)床。
1）漿態(tài)反應(yīng)器在甲醇合成中應(yīng)用
在漿態(tài)床反應(yīng)器中,催化劑粉末懸浮在液體中形成漿液,氣體在攪拌槳或是氣流的攪動作用下形成分散的細(xì)小氣泡在反應(yīng)器內(nèi)運(yùn)動.美國化學(xué)系統(tǒng)公司(ChemSystem,Inc.)在1975年提出開發(fā)液相法甲醇合成工藝的新概念(Liquid-PhaseMethanolSynthesis).于90年代與美國空氣與化學(xué)產(chǎn)品公司(AirProductsandChemicals,Inc.)一起開發(fā)出使用液升式漿態(tài)反應(yīng)器的LPMEOHTM工藝.早期在能源部的Texas的Laporte做過小試,與現(xiàn)行的甲醇合成方法相比,催化劑在高熱容的礦物油中形成料漿,反應(yīng)所產(chǎn)生熱量被惰性液體介質(zhì)所吸收,因而反應(yīng)能夠在等溫下進(jìn)行.由于細(xì)顆粒催化劑的利用率很高,出口氣中甲醇含量可以從傳統(tǒng)的氣固相催化工藝的5%提高到15%.這種反應(yīng)器可以在很寬的H2/(CO+CO2)比例范圍內(nèi)操作,并且在低的H2/(CO+CO2)比例下催化活性不會降低,因而特別適用于用煤造氣的低H2/(CO+CO2)比的原料氣.但是這種料漿反應(yīng)器催化劑的裝填量有一定的限度,所以操作中空速不能太大。
二、中國甲醇合成工藝的發(fā)展趨勢
我國將合成甲醇節(jié)能流程及高效催化劑作為技術(shù)發(fā)展重點(diǎn),國內(nèi)的科研院?；蚴歉櫤透倪M(jìn)國外技術(shù),或是進(jìn)行獨(dú)立開發(fā),在甲醇合成方面進(jìn)行了一系列的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究工作.中科院成都有機(jī)所于1998年開發(fā)出新工藝,首次在無攪拌釜式反應(yīng)器中,在低溫低壓條件下合成甲醇和甲酸甲酯,合成氣的單程轉(zhuǎn)化率大于90%,反應(yīng)選擇性強(qiáng),并可制得無水甲醇.華東理工大學(xué)也準(zhǔn)備將其三相床合成甲醇的實(shí)驗(yàn)室研究工作實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,中科院煤化所進(jìn)行了漿態(tài)床一體化低溫合成甲醇的研究,在80～180℃下甲醇與合成氣中的CO羰基化生成甲酸甲酯,氫解生成甲醇.合成氣的單程轉(zhuǎn)化率為90%,甲醇的選擇性高達(dá)94%～99%.天津大學(xué)對三相攪拌釜內(nèi)甲醇合成動力學(xué)進(jìn)行了研究。
自60年代開始使用銅基催化劑以后,工業(yè)化的甲醇合成技術(shù)逐步得到規(guī)范化,低壓甲醇合成工藝已在幾家大型甲醇廠得到應(yīng)用.自70年代以來甲醇?xì)庀嗪铣杉夹g(shù)主要集中在催化劑的研究方面,工藝開發(fā)進(jìn)展不大.從總的發(fā)展趨勢來看,雖然氣相合成工藝技術(shù)研究開發(fā)仍在進(jìn)一步進(jìn)行,但因受化學(xué)熱力學(xué)平衡和反應(yīng)動力學(xué)的限制,其低轉(zhuǎn)化率和高壓縮功耗問題似乎很難解決.國外一些公司曾經(jīng)試圖在新催化劑的基礎(chǔ)上,重新提高系統(tǒng)壓力(～10MPa)的方法來獲得高轉(zhuǎn)化率,最終也未能取得如期的目標(biāo).可以認(rèn)為,甲醇?xì)庀嗪铣晒に囈炎叩搅思夹g(shù)壽命的最高峰.而液相合成工藝在不遠(yuǎn)的將來會與氣相合成工藝在工業(yè)上競爭使用并趨于完善,循著類似低壓法代替高壓法的歷程逐漸取代氣相合成。
從企業(yè)發(fā)展的角度著眼,國內(nèi)外在液相甲醇合成工藝的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究方面已做了比較充分的前期工作.利用科研院所的這些成果,共同開發(fā)出自有或共有知識產(chǎn)權(quán)的新的甲醇合成工藝路線是完全可能和十分必要的。
我國的甲醇工業(yè)目前采用氣相合成法,原料以煤(焦炭)和重油為主,以天然氣為原料的約占20%左右.主要采用高壓法和低壓法兩種工藝.多數(shù)仍襲用國外早已淘汰的高壓法.低壓法以四川維尼綸廠,齊魯石化公司兩套引進(jìn)裝置和國產(chǎn)化的上海焦化總廠裝置為代表.其中川維引進(jìn)ICI技術(shù),齊魯石化采用Lurgi技術(shù)。
我國催化劑水平已與國外先進(jìn)水平相當(dāng).如西南化工研究院的C302甲醇合成催化劑各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于GL104和C79-4GL水平,并在國內(nèi)大型低壓甲醇裝置中應(yīng)用.但缺乏成套技術(shù)和下游產(chǎn)品的開發(fā),總體水平與國外相比還有較大的差距.主要表現(xiàn)在:能耗高.平均每噸甲醇能耗達(dá)(38～35)×106KJ,比國外技術(shù)高出50%以上(國外29×106KJ/t);裝置規(guī)模小,經(jīng)濟(jì)效益較差。
第四節(jié) 天然氣和煤制甲醇兩種技術(shù)路線成本對比分析
煤、天然氣和原油轉(zhuǎn)化為甲醇的成本比較
第四節(jié) 煤制甲醇技術(shù)路線研究
一、三條煤化工產(chǎn)業(yè)鏈分布圖
煤炭的傳統(tǒng)應(yīng)用在電力和取暖、城市煤氣等領(lǐng)域，而煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的延伸拓寬了煤炭應(yīng)用的空間。煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的延伸主要有三條：傳統(tǒng)的焦化和電石乙炔化工、煤氣化和煤液化。通過這幾條產(chǎn)業(yè)鏈，煤炭可以在石化產(chǎn)品、化工產(chǎn)品和燃料油等多個(gè)領(lǐng)域替代石油和天然氣。而煤化工的成本優(yōu)勢來自于煤炭價(jià)格的優(yōu)勢和煤炭能源轉(zhuǎn)化效率的優(yōu)勢。三條產(chǎn)業(yè)鏈中煤化油技術(shù)壁壘最高，而煤氣化應(yīng)用最廣泛，幾乎是所有煤化工產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。
1、焦化和電石乙炔化工
最傳統(tǒng)的煤炭利用方法是煤炭高溫焦化，這是最古老的煤炭中提取液體的方法，但此工藝下，焦炭是主要產(chǎn)品，而焦?fàn)t煤氣和富含烴類液體的焦油是焦化的副產(chǎn)物。主要產(chǎn)品焦炭可以用來生產(chǎn)電石（CaC2），而電石可以用來生產(chǎn)大量的化工產(chǎn)品，包括聚氯乙?。≒VC）、醋酸乙烯、聚乙烯醇、1,4丁二醇（BDO）和氯丁橡膠等。
煤焦油只占煉焦產(chǎn)物的5%以下，比例很低，煤焦油中可以提取苯、甲苯、二甲苯以及萘、蒽醌和吡啶等芳香或稠環(huán)烴，這些化學(xué)品作為煉焦的副產(chǎn)物，占整個(gè)化工品比例很低。焦?fàn)t煤氣主要成分為一氧化碳，可以用來合成氨和甲醇等下游化工品。
2、煤氣化
目前煤化工應(yīng)用和發(fā)展比較成熟，也是最廣泛的是煤氣化，即在缺氧條件下使煤炭不完全燃燒成為氣體（工業(yè)上成為合成氣Syngas），該氣體中主要含有一氧化碳、氫氣和二氧化碳等，可以用來合成合成氨和甲醇以及其它包括尿素等各類氮肥、硝酸、聯(lián)堿、二甲醚、烯烴和醋酸等。
3、煤液化
煤化油中的間接液化即先將煤炭氣化成合成氣，然后再通過費(fèi)－托反應(yīng)（Fischer－Tropschreaction，過程中一氧化碳和氫反應(yīng)生產(chǎn)烷烴和水）以及蒸餾分離得到石腦油、柴油和汽油等終端產(chǎn)品。
另外一條煤利用途徑是煤炭的直接液化工藝，目前國際上已經(jīng)開發(fā)出多種直接液化工藝，原理上都比較類似：即在高溫高壓條件下，在溶劑中將較高比例的煤溶解，然后加入氫氣和催化劑進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)，在通過蒸餾分離出油品。
二、甲醇在煤化工產(chǎn)業(yè)鏈條的位置和相關(guān)評價(jià)
煤化工的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈
三、甲醇在煤化工技術(shù)路線的生產(chǎn)成本
石油價(jià)格的持續(xù)高位增加了石油化工的生產(chǎn)成本，提高了煤化工產(chǎn)品的競爭力。據(jù)有關(guān)專家測算，當(dāng)石油價(jià)格高于40美元／桶時(shí)，在缺油、少氣、富煤的地區(qū)，使用煤化工路線生產(chǎn)甲醇、烯烴、二甲醚、甲醛、尿素等化工產(chǎn)品，生產(chǎn)成本較石化路線低5%~10%，具有較強(qiáng)的競爭力和較好的經(jīng)濟(jì)效益。
三種工藝均為兩段法，首先用天然氣制備合成氣，再合成甲醇，收率相差范圍不大，在5%以內(nèi)。天然氣工藝投資成本較低，30萬t/a甲醇裝置僅需4億元，是煤氣化工藝的1/4。
可見，天然氣制甲醇的優(yōu)勢在當(dāng)前煤價(jià)居高的情況下顯現(xiàn)，生產(chǎn)成本比煤氣化工藝低約50元/t。目前甲醇市場價(jià)格約2500元/t，甲醇行業(yè)利潤率高達(dá)40%。但能源價(jià)格多變的起因并不全是市場行為，近期內(nèi)大量投產(chǎn)的甲醇裝置能否趕上利潤豐厚的快車，還不得而知。略……
第五節(jié) 2008-2010年中國甲醇產(chǎn)量分析
一、中國甲醇總產(chǎn)量分析
2006-2007年甲醇產(chǎn)量對比圖
三、中國甲醇產(chǎn)量10萬噸以上企業(yè)分布情況
我國現(xiàn)有的甲醇生產(chǎn)裝置大都在10萬噸／年左右，即使已經(jīng)規(guī)劃了一些60萬噸／年以上，甚至百萬噸以上的甲醇裝置，那都是規(guī)劃論證的規(guī)模，開工建設(shè)時(shí)會因資金等各方面原因，采取統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施的方式，實(shí)際上也沒有實(shí)現(xiàn)大型化，難以形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模。
中國甲醇產(chǎn)量10萬噸以上企業(yè)分布
第六節(jié) 2008-2010年中國甲醇價(jià)格及未來價(jià)格走勢預(yù)測
一、中國甲醇價(jià)格變動分析
近期亞洲甲醇市場供應(yīng)緊張價(jià)格上漲。目前東南亞地區(qū)甲醇到岸價(jià)格230-240美圓/噸，高端比上周上漲5美圓/噸；韓國甲醇到岸價(jià)格250-260美圓/噸，高端比上周上漲5美圓/噸；臺灣甲醇到岸價(jià)格在233-235美圓/噸，低端比上周上漲3美圓/噸；西亞地區(qū)甲醇到岸價(jià)格245-255美元/噸，比上周上漲5美圓/噸；中國甲醇到岸價(jià)230-240美圓/噸，高端比上周上漲5美圓/噸。美國市場因供應(yīng)緊張，價(jià)格繼續(xù)上漲，美國海灣現(xiàn)貨離岸價(jià)為83-85美分/加侖（折合276-283美元/噸），比上周上漲1.5美分/加侖。西北歐甲醇CIF鹿特丹價(jià)格持穩(wěn)在235-240美元/噸。
二、中國五大地區(qū)甲醇價(jià)格分析
近期華東地區(qū)甲醇市場供應(yīng)緊張價(jià)格走勢穩(wěn)健，市場主流報(bào)價(jià)2400-2520元/噸，與上周基本持平。價(jià)格方面，目前國內(nèi)甲醇送到華東港口價(jià)在2450元/噸，進(jìn)口貨源因是前期合同，價(jià)格上漲不明顯，但上海焦化11月甲醇合同價(jià)上調(diào)100元/噸，有效地支撐了市場心態(tài)，因此甲醇價(jià)格仍在高位運(yùn)行。就市場情況看，行情基本上進(jìn)入盤整階段，短期沒有明顯上揚(yáng)跡象。目前寧波地區(qū)甲醇市場供應(yīng)緊張，主流報(bào)價(jià)在2500-2520元/噸，低端比上周上漲30元/噸，大單交易價(jià)格略低。江陰地區(qū)主流報(bào)價(jià)在2400-2430元/噸，高端比上周下滑20元/噸，南通港口基本沒有存量貨源，導(dǎo)致持貨商報(bào)價(jià)上漲到2470-2500元/噸，但實(shí)際成交很少。近期山東地區(qū)甲醇市場總體比較平穩(wěn)。目前北部地區(qū)甲醇的主流出廠價(jià)在2150-2200元/噸，與上周持平。東部地區(qū)供應(yīng)平穩(wěn)，廠家主流報(bào)價(jià)2200-2250元/噸，與上周持平。南部地區(qū)廠家主流出廠價(jià)在2250-2300元/噸，高端比上周上漲20元/噸。臨沂市場目前市場主流報(bào)價(jià)2200-2260元/噸，比上周上漲了80-90元/噸。安徽地區(qū)甲醇目前主流出廠價(jià)2270-2300元/噸，比上周上調(diào)了20元/噸。
近期華南地區(qū)甲醇市場價(jià)格高位盤整。目前國產(chǎn)貨送到價(jià)在2500-2550元/噸，與進(jìn)口價(jià)格接近，華東市場價(jià)格走勢的穩(wěn)健，繼續(xù)支撐著貿(mào)易商的信心。目前市場主流報(bào)價(jià)在2550-2600元/噸，與上周報(bào)價(jià)持平，實(shí)際成交在2530-2560元/噸。
近期華中地區(qū)甲醇行情穩(wěn)步小漲。目前河南北部地區(qū)因尉氏總產(chǎn)8萬噸/年的甲醇裝置早已停車檢修，恢復(fù)運(yùn)行約在10天以后，以及多套裝置產(chǎn)量較低，市場供應(yīng)緊張，廠家報(bào)價(jià)上調(diào)，主流出廠價(jià)在2150-2200元/噸，比上周上漲50元/噸；西部地區(qū)主流出廠價(jià)在2180-2200元/噸，比上周上調(diào)20-30元/噸；南部地區(qū)目前主流出廠價(jià)在2250元/噸，低端比上周上漲50元/噸。湖南甲醇市場目前主流報(bào)價(jià)在2400-2450元/噸，比上周上調(diào)了50元/噸，湖北地區(qū)甲醇廠家銷售順暢，主流出廠價(jià)在2250-2300元/噸，與上周持平。江西地區(qū)甲醇多發(fā)運(yùn)華南，廠家出貨順暢，主流出廠價(jià)在2450-2500元/噸，比上周上調(diào)了50元/噸。
近期華北地區(qū)甲醇市場現(xiàn)貨偏緊，價(jià)格小幅波動，主流出廠報(bào)價(jià)1950-2240元/噸，高端比上周上漲10元/噸。目前河北地區(qū)市場價(jià)格仍然小幅上漲，文安主流成交價(jià)格在2220-2240元/噸，低端比上周上漲20元/噸。廠家報(bào)價(jià)方面，北部地區(qū)廠家報(bào)價(jià)在2200-2250元/噸，低端為新開工廠家報(bào)價(jià)；南部地區(qū)廠家出貨順暢，少數(shù)裝置停車后重啟報(bào)價(jià)較低，但主流出廠價(jià)在2200-2230元/噸，與上周持平。山西地區(qū)主流出廠報(bào)價(jià)在1950-2150元/噸，低端比上周上漲50元/噸。
近期東北地區(qū)甲醇廠家控制出貨，價(jià)格保持穩(wěn)定。目前大慶化工甲醇廠沒有達(dá)到滿負(fù)荷生產(chǎn)，據(jù)聞開工率在90%左右，運(yùn)行正常，出廠價(jià)執(zhí)行2450-2700元噸（低端為關(guān)外價(jià)格，高端為本地價(jià)格），與上周持平。哈氣化生產(chǎn)正常，甲醇出廠價(jià)到2450-2650元/噸（低端為關(guān)外價(jià)格，高端為本地價(jià)格），與上周持平。
三、2008-2010年中國甲醇價(jià)格走勢預(yù)測
1998～2000年，我國甲醇最低價(jià)格曾到過800～1000元/t。2003年，石油化工行業(yè)進(jìn)入景氣高峰期，甲醇價(jià)格一直處于較高位置，生產(chǎn)企業(yè)盈利水平大為提高。2003～2005年，甲醇最高價(jià)格一度超過3000元/t。進(jìn)入2006年甲醇市場價(jià)格有所回落，但9月以來，甲醇價(jià)格又開始回升，華東和華南地區(qū)甲醇價(jià)格達(dá)到3000～3100元/t。
隨著化工行業(yè)景氣高峰期的離去（預(yù)計(jì)在2008年前后）以及甲醇產(chǎn)能的迅速增長，預(yù)計(jì)甲醇價(jià)格將會逐漸回落。預(yù)計(jì)2008～2010年，甲醇價(jià)格將下降到2000～2500元/t。略……
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