以焦炉气为原料合成甲醇项目可行性研究报告 - 图文

山西灵石中煤北方化工有限责任公司以焦炉气为原料合成甲醇项目 T06349-EC03

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2市场及价格分析预测

2.1产品性质及用途 2.1.1产品性质

甲醇是无色、透明、易挥发的有毒易燃液体，能完全溶解于水、丙酮、醇类、酯类及卤代烷类，其性质如下表2-1-1。 甲醇物性表 表2-1-1 CH3OH 分子式 32.04 分子量 沸点 64.5℃～64.7℃ 闪点 16℃（开口容器）、12℃（闭口容器） 自燃点 473℃（空气中） 240℃ 临界温度 79.54×105Pa 临界压力 1.2897×104Pa 蒸气压 比重 0.7913（d4） 密度 0.81g/ml（0℃） 比热 2.470～2.533J/g℃（20～25℃） 粘度 0.5945厘泊（20℃） 2.09×103J/cm.s.K 导热系数 22.55×10-5N/cm 表面张力 蒸发潜热 35.295KJ/mol（64.7℃） 折射率 1.32874（20℃） 3.169 KJ/mol 熔融热 燃烧热 727.038 KJ/mol（25℃液体） 生成热 273.79KJ/mol（25℃液体） 爆炸极限 6～36.5体积%（空气中） 2.1.2产品用途

（1）甲醇作为基本化工原料，可生产许多重要的有机化合物，其深加工产品目前已达120多种，我国以甲醇为原料的一次加工产品已有30种。以甲醇为原料采用羰基化法生产醋酸，是目前最具竞争力的生产醋酸的方法。由醋酸可进一步生产出极具商业价值的二、三醋酸纤维素。由甲醇生产的其它重要有机化合物有甲醛、甲胺、甲烷氯化物、甲酸、甲酸甲酯、甲酸胺、甲基丙烯酸甲酯、二甲基甲酰胺、二甲基亚枫、碳酸二甲酯、二甲醚、聚乙烯醇、醋酸乙烯等。

（2）甲醇可作为新一代燃料。由甲醇和异丁烯合成的MTBE（甲基叔丁基醚）是高辛烷值汽油添加剂，甲醇还可掺烧汽油（如M15）或直接用作汽车燃料，是新一代的能源替代品。

（3）甲醇是精细化工与高分子化工的主要原料。由甲醇为基础原料制得的聚甲醛塑料是一种性能优良的工程塑料，可替代金属使用，在汽车工业及电器工业中有广泛的用途。而甲醇直接催化转化成烯烃的技术（MTP和MTO）也已具备了工业化的条件，这将进一步拓展甲醇在石油化工领域中的重要性及其应用领域。

（4）由甲醇可生产单细胞蛋白（甲醇蛋白）。甲醇蛋白有许多优点，蛋白转化率高、发酵速度快、无毒性、价格便宜，其生产不受地理位置、气候条件的限制。我国饲养业对蛋白质的需求量很大，发展甲醇蛋白很有前途。

甲醇是一种性能优异的清洁燃料，随着世界石油资源的日渐枯竭、环保呼声的日趋高涨，甲醇掺烧汽油及甲醇燃料越来越受到人们的重视，国内许多地区已开始大面积推广。由甲醇生产二甲醚

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来替代柴油及石油液化气目前也已成为国内研究和投资的热点，这为我国甲醇工业的发展提供了更大的空间。

甲醇是一种重要的有机化工基本原料，被广泛应用于有机合成、染料、农药、医药、涂料等行业，其消费量仅次于乙烯、丙烯和苯。

甲醇可以用于生产甲醛、甲基叔丁基醚（MTBE）、醋酸、甲酸甲酯、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酯、丙烯酸甲酯、烯烃和二甲醚等有机化工产品。甲醇消费的新途径、新领域、世界各国都在竞相开发，从而促进了甲醇生产的迅速发展。

根据专家对未来汽车代用能源的预测，甲醇和液态氢将起到重要作用，因此，甲醇产业的发展前景还是比较乐观的。

2.1.2.1甲醇燃料的特点及其发展趋势 （1）车用甲醇燃料

车用甲醇燃料有两种类型：（a）以汽油为主，掺入5~15%的甲醇，如M5、M10、M15；（b）以甲醇为主，掺入少量汽油，如M85和M100。 各种车用燃料的物理化学特性 表2-1-2 液化 压缩 汽油 甲醇 乙醇 柴油 二甲醚 石油气 天然气 CH3OCHC7H15 CH3OH C2H5OH C3H9 CH4 C15H28 典型组成 3 99 32 46 45 16 208 46 平均分子量 C 84.9 37.5 52.2 80.0 75.0 86.1 52.2 H 15.1 12.5 13.0 20.0 25.0 13.9 13.0 组分m% O 0 50.0 34.8 0 0 0 34.8 0.740 0.795 0.790 0.540 - 0.840 0.668 液态比重kg/L 42.5 19.7 26.8 46.0 47.7 42.7 28.4 低热值MJ/kg ~8.0 56.4 33.8 8.6 - ~6.0 14.4 蒸发热kj/MJ 95 115 113 ~100 ~130 - - 辛烷值RON - - - - - 45~55 ＞55 十六烷值 73.3 70.0 71.5 63.8 57.7 74.2 67.5 CO2排放g/MJ 甲醇在作运输动力燃料有多种利用途径： →低比例掺烧——汽油中添加3%或5%甲醇即M3、M5，发动机勿需改动 →中比例掺烧——汽油中添加15%甲醇即M15，发动机需作改动、并添加助溶剂 →高比例甲醇——M70、M85、M100需对发动机改装优化 甲醇： →制MTBE——作为代替四乙铅作抗爆剂，添加量约10% →甲醇裂解——供甲醇催化裂解或等离子裂解后在汽缸中贫氧燃烧 →制DME——二甲醚代替柴油以减少CO、CH、NOx及颗粒物排放 →甲醇燃料电池——未来汽车甲醇转化为电能驱动电动汽车 甲醇作为动力燃料的优点是：（a）汽车排放废气中CO、NOx等均可比汽油有大幅度降低；（b）现有使用汽油的汽车对掺合少量甲醇的M5、M10无需改动即可使用，对中等添加量或以甲醇为主的M85甚至M100则需对汽车稍作改动就可使用甲醇燃料；（c）1999年下半年起，国际市场原油价格飙升，国内已多次调高汽油价格，使甲醇燃料在价格竞争中处于有利地位。

低比例掺烧甲醇有、M10和M5甲醇汽油，国内已有成熟技术，对发动机不需作任何改动，且能提高汽油辛烷值，在欧洲曾作为清洁汽油大量销售。

中比例添加的M15和M25甲醇汽油还需添加助溶剂以解决汽油和甲醇不互溶问题。德国和瑞典均进行过1000辆汽车的行车试验，他们的结论是：技术上可行，经济上优越性不突出，还需解决燃料分层、材料腐蚀、发动机调整改进问题，因而未能推广，而转向M100纯甲醇燃料的开发。

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高浓度M85甲醇汽油实际上甲醇含量仅85%，烃类及脂肪族醚含量14%～16%。美国添加10%～15%汽油，而德国则加终馏点125℃左右的轻质烃。国内近年在山西和河南安排数百辆中巴客车、货车进行M85甲醇汽油的长期营运，排放尾气中CO及HC含量也以多点电喷车型最低。 另外，醇醚燃料在我国存在着潜在的巨大市场。醇醚燃料是指用甲醇和二甲醚按一定比例混合配制而成的新型液体燃料，燃烧效率和热效率均高于液化气。由于二甲醚的挥发性好，此燃料可有效地克服甲醇燃料不易点燃，需空气充压和外加预热以及安全运输方面的一些缺点。醇醚燃料不仅是一种符合国情、使用安全方便、价格适中、值得推广的民用燃料，而且可以用作汽车优质代用燃料、煤气化发电的高能燃料、工业窑炉燃料等，这些应用领域潜力巨大。 目前我国已经建设投产多套万吨级醇醚燃料装置。生产所用二甲醚可由甲醇制取；对甲醇产品的质量要求不高，粗甲醇即可作为原料。该产品在广大城乡居民中作为燃气需求量大，可使工厂获得良好的经济效益，市场容量和开发前景广阔。 （2）MTBE汽油添加剂

随着我国政府对环境保护措施的日益加强，汽油无铅化的呼声不断高涨，MTBE作为重要的无铅汽油添加剂也日益受到重视。我国政府规定，2000年基本实现汽油的无铅化，首先在北京、上海等几个大城市已经陆续出台了地方性法规，限制低标号汽油的使用。在现有高标号汽油的配方中，尚没有更好的抗爆剂替代品，近期内MTBE仍是首选品种。国内MTBE投入规模化生产始于20世纪80年代初，其生产能力迅速增长。1990年，我国MTBE能力近8.5万吨/年左右，到2002年装置能力已接近111万吨/年，开工率78%，用于MTBE生产消费的甲醇达到34万吨。因此，今后几年我国MTBE需求量将有一定的增长，但增长幅度不会太大。

预计到2007年，国内MTBE生产将达150万吨左右，约消耗57万吨甲醇。到2015年，国内MTBE生产将达210万吨左右，约消耗80万吨甲醇。 （3）甲醇燃料电池

甲醇燃料电池分为直接甲醇燃料电池和间接甲醇燃料电池两种。

燃料电池最早是以纯氢为燃料的，但氢气输送及贮存不便，因此，一般采用间接制氢，制氢原料可以是甲醇、汽油等。甲醇氢含量高，裂解制氢的温度低，因此，甲醇燃料电池的发展很快。间接甲醇燃料电池是目前最为成熟的燃料电池技术。

直接燃料电池是甲醇与水在阳极发生电化学反应，产生CO2、H+和e-，H+通过离子交换膜迁移到阴极，并与O2反应生成水，电池端电压为0.6~0.7V，功率可达500~600mw/cm2。直接燃料电池是一类有发展前途的燃料电池，其发展方向是提高甲醇转化率，减少甲醇的渗透和提高催化剂的利用率。目前直接甲醇燃料电池尚处研究阶段。

目前世界各国汽车公司都在进行甲醇燃料电池的研究，以间接燃料电池技术为主。

Daimler Chrysler公司是燃料电池汽车的典型代表，该公司已开发出NECAR3型汽车，目前已发展到NECAR5型，采用以甲醇为液体燃料经重整后转化为氢，计划于2004年生产出10万辆甲醇燃料电池商用车，还与甲醇生产商MATHENEX和STATOIL联合进行推广。该公司经评估后认为甲醇燃料电池是非公共汽车最好的代用燃料。

美国为促进甲醇电池汽车的技术开发和市场推广，在1999年9月由总统签署法案，以低税率和政府补贴的方式对甲醇燃料电池汽车给予支持。

甲醇燃料电池改进了空气质量，相对于传统的汽柴油燃料，对水的污染小，毒性低，作用安全性高，减少对石油资源的依赖程度。预计今后十年，甲醇燃料电池将有飞速发展。 2.1.2.2甲醇作为有机化工基本原料 （1）甲醛

甲醛是甲醇的重要下游产品，其消耗量目前为甲醇用量的35%～60%，且多年来基本稳定不变。甲醛主要用于生产热固性树脂，以及丁二醇、MDI（甲苯二异氰酸酯）和聚甲醛。脲醛（UF）树脂、酚醛（PF）树脂和聚甲醛树脂占甲醛总需求量60%，UF和PF树脂占需求的50%以上，主要用于民用和建筑业等。

预计到2007年，我国甲醛的年需求量为330万吨，届时年需求甲醇152万吨。到2015年，我国年需求甲醇约为210万吨。

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（2）乙酸

乙酸是消耗甲醇的重要产品之一，其消耗量约占甲醇用量的7%～8%。1997年后，以7.5%的平均年增长率递增。乙酸可生产乙酸乙烯、乙酸纤维和乙酸酯等，其需求与涂料、粘合剂和纺织等方面的需求密切相关。2002年，甲醇羰基合成法乙酸产量44.8万吨，消费甲醇约25万吨。“十五”期间，随着乙酸乙烯，乙酸酯，乙酐/乙酸纤维素和PTA的需求量增长，乙酸的需求量也进一步的增长，因此，我国现有甲醇羰基合成法乙酸装置的改扩建以及新装置的建设都在积极进行之中。

预计2002～2015年的年均增长率将高达7.5%。到2007年，用于乙酸生产的甲醇约需87万吨。到2015年，将约需甲醇110万吨。 （3）甲胺

甲胺是一甲胺、二甲胺及三甲胺的统称，甲胺系列产品广泛应用于有机化工原料、医药、农药、染料等各个部门的生产。2002年，国内甲胺能力总计约15万吨/年，产量近12万吨，当年消费甲醇约19万吨。今后，甲胺在农药行业上的消费将会有所下降，而在医药和其他有机化工原料，特别是二甲基甲酰胺等方面的消费将会有较大的增长。

预计2007年，我国甲胺生产需要甲醇量将达到25万吨左右。到2015年，我国甲胺生产需要甲醇将达到34万吨左右。 （4）对苯二甲酸二甲酯

对苯二甲酸二甲酯（DMT）是生产聚酯的重要原料。2001年，我国DMT产量超过30万吨，消费甲醇约14万吨。由于目前及今后新建聚酯装置大多以对苯二甲酸为原料采用直接酯化工艺技术，今后DMT需求甲醇有所下降。因此，“十五”期间，没有DMT扩建和新建的项目计划。预计到2007年，国内DMT生产将基本维持现有的水平，需要消费甲醇量约8万吨。到2015年，需要消费甲醇约3万吨。 （5）甲基丙烯酸甲酯

甲基丙烯酸甲酯约占全球甲醇需求的2%～3%，主要用来生产丙烯酸板材、表面涂料和模塑树脂等，预计发达国家的增长速度比较适中，而亚洲地区的增长速度较快。 （6）甲醇制醋酸

甲醇羰基合成生产醋酸其产物为醋酸。醋酸生产的原料有甲醇和一氧化碳。

醋酸是有机羧酸的一种，是重要的有机化工原料。最主要的用途是生产醋酸乙烯、醋酐、醋酸纤维素、醋酸酯类、对苯二甲酸、氯乙酸和醋酸盐类等。

醋酸也是纺织、轻工、医药、食品、采油等工业不可缺少的重要原料，它可用来生产透明塑料、包装材料、建筑材料、电影胶卷、照相底片、X光片基、香烟滤嘴、合成味精、人造香精、人造革、化妆品、玻璃纸、粘合剂、燃料、涂料、油漆、牙膏等，又可用来制造纸张加工助剂、真丝织物处理剂、塑料增塑剂、橡胶促进剂等，还可用来合成解热药、止痛片、维生素、植物生长激素等。

目前醋酸的用途还在继续开拓中，尤其作电子元件和功能材料等方面的应用正在取得新的进展。因此醋酸的生产不仅关系到化学工业本身的发展，而且和国民经济各行各业休戚相关，直接影响到人民的吃穿住行用各个方面。

我国现有醋酸生产企业大多数采用乙醇乙醛法，该工艺技术落后，原料和公用工程消耗高，大多数已处于停产和淘汰境地。占总生产能力37.8%的乙烯乙醛法醋酸生产厂家由于我国石油制乙烯难以满足其下游产品生产的需要，从长远观点看必将受乙烯原料短缺的制约，该法醋酸产量必将大幅度下降。

甲醇低压羰基合成醋酸方法与其它醋酸生产方法相比具有明显的优势，二十世纪八十年代以来国外新建醋酸装置大部分采用此法。 （7）其他衍生物

甲醇在有机合成中的应用十分广泛，除以上所列产品及医药、农药和溶剂外，还大量用于生产、丙烯酸甲酯、二元醇醚、二甲苯酚、溴甲烷等一系列产品的生产。2002年，这些衍生物生产中消费甲醇约10万吨，预计到2010年，这方面的甲醇消费量将提高到15万吨左右。

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