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甲醇經濟:新一代能源化工體系

   2013-11-04 中化新網李小亮 錢江騰

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    “未來的某一天,鳥語花香的甲醇工廠從空氣中回收二氧化碳;與此同時,管道輸送來可再生能源或原子能從水中獲取的氫,在裝置中‘會師’合成甲醇。甲醇一部分被注入汽車當作能源使用,另一部分去用于化工廠生產生活所需的各種產品。最后所有的這些重新被分解成二氧化碳和水重新回到了大自然。”諾貝爾化學獎得主、著名有機化學家喬治A•奧拉為人類描繪了應對后油氣時代能源緊缺問題的一條解決途徑 ,首次提出了“甲醇經濟”理念。


    那么,目前甲醇經濟進展如何?中國甲醇經濟現狀與未來怎樣?甲醇能否成為替代能源?由中國化工報社、中國五礦化工進出口商會甲醇分會和深圳石油化工交易所聯合主辦“2013中國甲醇經濟發展峰會”上,專家學者對上述問題給出了各自的見解和建議。

 

 “甲醇經濟”應是能源過渡時代的主體


    甲醇經濟就是通過利用目前還可獲得的礦物燃料資源以及對二氧化碳進行加氫還原來生產甲醇,這是一種切實可行而且方便的儲存能量的方法。而能量可以來自于各種資源,如太陽能、水能、風能、地熱能、原子能等可再生能源。


    任何事物的發展都要經過不同階段,實現從量變到質變的嬗變,甲醇經濟也不例外。從短期內來看,甲醇生產新方法有:利用目前可獲得的天然氣和煤炭等自然資源來高效合成甲醇,還可對工業廢氣中的二氧化碳進行加氫轉化成甲醇。從長遠來看,對從空氣中的二氧化碳進行俘獲和回收利用,同時與利用任意一種能源從水制得的氫一起轉化為甲醇。甲醇本身就是一種優秀燃料,可用于未來的內燃機或燃料電池;同時還能進一步轉化為各類化工產品。由此可見,甲醇不僅具有能源屬性,還可替代石油進入石油化工領域。


    “鑒于我國有著豐富的甲醇資源,清潔的二次能源,三烯三苯、一碳化工的含氧化合物等等的基礎能源化工產品就能輕而易舉地制造。中國立足于“甲醇經濟”過渡與銜接新能源時代完全可行,既符合‘以煤為主,多元發展’的能源戰略,又符合科學的客觀規律。”面對記者的提問,國家化工行業生產力促進中心總工程師方德巍作出了上述表述,他認為:“甲醇經濟”應是能源過渡時代的主體。


    方德巍告訴記者,甲醇能源化工體系不僅可以全面替代三烯、三苯物質體系的石油化工,且尚可做到石油化工所不能及的一碳化工系統,如醇、醛、酸、醚、酯含氧化物類的重要系列產品及其重要的衍生物。從資源利用、環境友好的角度論已優于石油化工。還將徹底地打破煤、石油、天然氣能源化工產業的固有結構,實現資源、能效、環境的高效利用。


    中國五礦進出口商會甲醇分會秘書長張二紅表示,隨著科學技術的不斷發展,甲醇原料結構將不斷變化:比如可以用鋼鐵、水泥等熱加工產業產生伴生氣、再生氣,以及礦區開采產生的氣體等作為生產甲醇的原料;還能以各種秸稈、油性植物等生物質氣化產生的氣體作原料;以大氣中二氧化碳捕捉回收作為碳來源;甚至在30-50年后,水資源及大氣可能會作為甲醇原料主要來源。


    當化學回收自然界或工業二氧化碳資源制甲醇及其衍生物被廣泛實施,通過“碳中和”與再生使用,甲醇經濟的全部潛力將得以實現。這將使我們能夠減少與全球氣候變暖相關的嚴重環境問題。


    因此,發展甲醇經濟具有“一石二鳥”的作用,即可解決人類一直惴惴不安的能源枯竭問題,又為當前日益嚴重的環境問題提供心得思路。


    此外,方德巍認為,在未來實現了可控核聚變,靠2000℃以上高溫熱解水或電解水提供氘、氚為核燃料外,多余的氫與CO2在高度發展的科學技術掌握下,可做到碳源的取之不盡,用之不竭。故物質世界必將千秋萬代的不斷發展和延續。


    張二紅則向記者描繪了如下景象:進入甲醇工廠,空氣清新,鳥語花香,甲醇生產裝置不斷優化,工藝流程簡化,催化活性顯著提高,水、電、氣高效利用,甲醇單程轉化率達到90%以上,各種能耗逐步靠近理論消耗水平。

 

 “甲醇經濟”符合我國能源發展戰略


    近些年來,中國甲醇經濟發展迅速。相關數據統計,2012年底,甲醇經濟產值達到1936億元左右,占整個石油化工行業產值的1.5%左右。其中甲醇產值683億元,占甲醇經濟產值的35.3%。


    目前,我國已初步確立了新一代煤基能源化工體系,與之相伴的甲醇經濟也嶄露頭角。2008-2012年,我國甲醇產能平均每年以25.7%的速度遞增,2012年底產能達到5052萬噸。甲醇投資還在如火如荼的進行中,特別是中西部地區,大型裝置投資還在加快。據張二紅預計,“十二五”期間,甲醇裝置投資達2214億元,年均增長率在25.8%左右。未來15年中國甲醇產能將突破2億噸以上,甲醇經濟產值將達到1萬億左右,占整個石油和化學工業產值的7%左右。


    據張二紅介紹,我國甲醇經濟突顯低碳環保發展理念,主要體現在以下方面:


    一是以煤為原料制甲醇采用了環保高效的潔凈煤氣化工藝。我國煤制甲醇企業187家,采用潔凈煤氣化工藝企業50家,占煤制甲醇企業總數的26.7%,產能2559萬噸,占煤制甲醇總產能的68.6%。


    二是我國甲醇生產獨具特色,綜合廢氣利用成為潮流。比如,焦炭企業生產焦炭過程中產生的焦爐尾氣制甲醇發展較快,目前該類企業達57家,占甲醇生產企業總數的20.7%,產能為901萬噸,占甲醇總產能的15.8%,成為我國甲醇生產的第三力量。還有合成氨聯產甲醇既凈化了合成氣,又減少了精煉再生氣的排放,同時副產了甲醇。目前合成氨聯醇有122家,產能815萬噸,占甲醇總產能的14.3%。


    三是隨著甲醇經濟優化發展,能量高效利用和工藝調整更加合理。


    四是多聯產循環發展成為時尚。甲醇與化肥、焦炭、建材、發電、冶金等行業聯系在一起。IGCC能量循環利用技術及能化共軌技術等多聯產技術應時而生。


    目前,我國的甲醇經濟朝兩大方向演進:其一是以醇醚燃料為主的能源方向,特別是甲醇燃料和甲醇汽車生產技術,產業化水平已位居世界前列。另一方向是以甲醇制“三烯”、“三苯”等化工產品的高值利用。甲醇制烯烴、芳烴技術已經成功開發,標志著甲醇替代石油進入石油化工領域的取得重大突破。


    當前我國甲醇的能源屬性基本樹立,產業化進程化正在加快。國家已決定在上海、陜西和山西三地開展甲醇汽車試點工作。甘肅、貴州等省市自主開展甲醇汽車的推廣應用。


    據張二紅介紹,我國甲醇燃料即甲醇汽車技術研發開始于上世紀80年代,并曾經與美國麻省理工學院,美國通用汽車公司,德國大眾等有過合作。在甲醇燃料生產、儲存、速配、防腐、安全使用等形成多項使用技術,有效解決甲醇燃料遇水分存、排放控制等問題,甲醇燃料產業化基本不存在大的技術障礙。據統計預測,2013年全國甲醇燃料達290萬噸左右,超過乙醇燃料替代量,并呈穩步增長趨勢。


    與此同時,甲醇已經突破石油化工領域。2010年神華包頭煤化工有限公司甲醇制烯烴投產,標志著我國甲醇向能源化工發展的新開端。張二紅透露,近幾年來我國甲醇制烯烴發展迅速,2013年底我國甲醇制烯烴產能將達到266萬噸,未來五年,甲醇制烯烴將突破1000萬噸。


    2012年世界首套萬噸級甲醇制芳烴工業試驗裝置在華電煤業陜西榆林煤化工基地建成。這是甲醇替代石油進入石油化工領域的又一重大突破。作為大宗基礎有機化工原料,芳烴是化纖、工程塑料及高性能塑料等的關鍵原料,廣泛用于服裝面料、航空航天、交通運輸等領域,與我們的生活息息相關。

 

發展“甲醇經濟”需要國家的政策支持


    任何行業的健康、有序發展都離不開國家相應政策的大力支持,與會專家、學者及企業代表都對記者表達了這一觀點:發展甲醇經濟必須得到國家相應的政策支持。


    首先、需制定中國甲醇經濟發展規劃


    我國能源化工發展主要有石油化工、天然氣化工和煤化工,天然氣化工和石油化工受地理資源條件影響,后期發展空間增幅很難放大。而當前,煤化工主要是以甲醇為主體,且以甲醇燃料以及甲醇替代石油化工為重點發展方向。甲醇原料來源廣泛,甲醇產業的發展已經突破了石油化工發展路線。不斷完善的甲醇相關技術為甲醇經濟發展提供了可靠依據,因此,建議國家相關部門推動制定中國甲醇經濟發展規劃,為中國甲醇經濟發展提供可靠的政策依據。


    其次、應加快推進甲醇經濟發展相關標準的執行


    針對京津冀地區灰霾嚴重現象,在《大氣污染防治行動計劃》中,對京津冀地區提出了更嚴厲的要求。在污染物排放、能源結構、科學應對、加強監督等方面制定了明確指標,預計到2017年底,京津冀地區細顆粒物濃度下降25%。甲醇、二甲醚作為無雜環烴、無硫清潔能源,是走我國特色清潔能源發展道路的可靠保障。國家相關部門可推進甲醇燃料、二甲醚摻混等相關標準的施行。


    第三、建議國家相關部門制定甲醇貿易相關政策


    目前,中國甲醇外貿大多是民營企業,實力還不強大,對外經營能力較弱,建議國家給予更方便、靈活的政策支持,鼓勵民營企業做大做強。一方面,建議行業商會經常組織企業加強與國際同行的溝通交流,邀請國家相關部門對企業走出去進行培訓指導;另一方面,建議甲醇企業與東南亞等周邊國家合作,用中國成熟的甲醇裝備技術、設備在有資源的地區建廠,并將生產出來的甲醇供應中國沿海貨源緊缺地區。同時,對這些合資或獨資公司生產、運往中國的甲醇在增值稅、關稅等稅收方面給予支持等。
 

 
 
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