甲醇产品发展价值及工艺路线研究

2019-01-16王利军

中国设备工程 2019年23期

王利军

（大庆油田化工有限责任公司甲醇分公司，黑龙江大庆 163000）

1 甲醇化工的发展价值

1.1 甲醇生产能力不断增强，需求量逐步增大

甲醇是我国化工企业的重要产品，随着甲醇系列产品以及甲醇应用空间的不断开发，甲醇全球市场需求量早已突破1600 万吨，并以每年3%的速度稳步上涨，具有巨大的开发潜力以及经济价值。现阶段我国多数甲醇生产企业现有的生产设备以及生产线规模，无法满足日渐增长的甲醇产品生产量需求。让甲醇产品的供给量一度紧张，甲醇产品价格也逐渐上涨。产品销售形势一片大好。

1.2 甲醇消费市场逐步改善，生产效益极为客观

甲醇系列产品经过不断的开发扩展，日渐丰富，在各个行业领域都有着广泛的应用，产品市场巨大，销售形势一片大好。如基于甲醇作为主要生产原料的甲基叔丁基醚机密产品被广泛应用于汽油添加剂的制作中，甲醇拨基化制醋酸产量突破238 吨，基于甲醇的合成汽油产品、细胞蛋白产品、异丁烯等产品具有着广泛的应用空间和前景。这都进一步刺激了甲醇产品市场的良性发展，我国应进一步加强甲醛产品的开发工作，提高甲醇的消费空间，全面促进甲醇行业发展。近年来我国在生物产品中对甲醇的应用研究取得了突破性的进展，基于甲醇合成的人造蛋白，在一定程度上替代了进口鱼粉，减少了我国对鱼粉产品的过分依赖，提高了国家的出口创汇能力。

1.3 能源需求量日益加大，煤化工发展良好

石油资源短缺问题已经成为世界性难题，近年来，伴随着我国石油资源的不断开采，多数油田已经出现资源匮乏趋势。根据资料显示，全球以探明可开采石油资源储量为2700亿吨，按年消耗60 亿吨石油资源来看，全球石油资源最多可以维持50 年的消耗，能源危机逐渐凸显。基于我国能源现状，我国煤炭资源储量十分丰富，对煤炭资源利用以及开发技术的研究可以从根本上缓解我国石油资源短缺造成的能源危机。而甲醇化工合成气等技术，是煤炭能源转换的关键技术，对其开发研究具有重要的意义。

2 甲醇产品的生产现状

2.1 直接产品

甲醇的直接产品主要分为甲醚、甲基叔丁基醚、二甲基亚砜三种。其中，甲醚是我国化工企业生产中不可缺少的化工原料，是重要的中下游甲醇产品。在很多有机化工产品的制造生产中，甲醚都是主要原料之一。如在防水以及房屋施工中，应用广泛的酚醛树脂以及各类黏合剂产品，均为甲醚作为原料的有机化工产品。同时，下游甲醇产品仍在不断的开发中，产品的类型逐渐丰富，对甲醇的需求量也逐渐增加。甲基叔丁醚产品是汽油产品以及汽油添加剂产品的重要原料，最为典型的产品是无铅汽油、丁基橡胶、聚异丁烯、甲级丙烯酸等等。二甲基亚砜是重要的极性质子溶液之一，在沉淀学以及地质学的研究中有重要的应用价值。同时，二甲基亚砜在化工生产中有广泛的应用空间，一般被用作有机溶剂和反应价值，在染色剂、杀虫剂、清蜡剂、改性剂等化工产品的生产中都有着重要的应用。

2.2 间接产品

甲醇的间接产品主要有乙二醇、pva、二甲基甲酰三种。其中，乙二醇是甲醇的直接产品甲醛作为原材料生产的产品之一，乙二醇在我国化工生产领域应用较为广泛，是聚酯类产品以及防冻剂等化学制剂的重要原料，在我国能源、汽车、以及航空航天领域均有应用。Pva 是一种有机化合物，一般以固体形态存在，他是现阶段工业用黏合剂、高强度胶水以及多种耐热耐腐蚀建材的主要生产原料。在建筑、煤炭、石油化工领域有较多应用。二甲基甲酰是一种工业用有机溶剂，在化工生产中常作为分析及使用。对乙烯树脂、乙炔等制剂有良好的溶解效果，其功能潜力较大，用途范围仍在不断扩展中。

3 生产形势存在弊端

我国对基于甲醇产品的研究起步较晚，制造工艺水平以及产品宽度与西方先进国家相比都存在一定的不足。但近年来，我国化工行业对甲醇产品需求量逐渐加大，我国加强对甲醇产品的生产工艺研究，制造工艺突飞猛进，取得了许多研究成果。但也逐渐凸显出一些生产问题。其一，生产结构问题。我国甲醛产品的生产结构存在一定的不足与弊端，首先受技术、资金以及人力资源等生产条件的限制，我国甲醇产品生产企业在新产品技术研发，生产线工艺技术升级扩展等方面的阻力较大，严重制约了我国甲醇产品制造业的良性发展，许多企业已经认识到丰富甲醇产品类型对企业发展的重要性，并有建立多条不同生产线的设想，但受上述原因决定，许多发展方案不具备可行性，最终导致我国甲醇产品结构仍相对单一，产品种类较窄。其二，生产技术问题。根据前文所示，我国对甲醇产品的制造技术研究起步较晚，同时对进口技术较为依赖，截至目前，我国甲醇产品制造行业，仅仅在直接产品的制造工艺上相对成熟。在间接产品的制造商配套技术体系不够完善，缺乏精细化的生产管理手段，产品种类单一，质量一般。同时与先进国家相比，我国甲醇间接产品的生产成本普遍较高，企业经济获取能力较低，发展缓慢。同时，我国甲醇产品没有形成规模化生产，缺少统一的产品规范制度，没有统一的运营模式，造成了我国甲醇制造行业的整体竞争力较差，生产处于无序状态，产品质量也难以保证，不利于甲醇产品生产行业的平稳可持续发展。

4 几种甲醇化工产品工艺路线分析

4.1 甲醇羰基化制成醋酸

该醋酸合成法打破了传统醋酸合成原材料价格加高、合成工艺复杂缓慢等诸多弊端。由美国孟山都化工公司与20世纪70 年代率先提出。经过10 余年的不断完善，与1985年在美国德克萨斯州建设了大规模生产线，开始批量生产，并将工艺技术在全球推广。该技术采用甲烷、甲醇、碘、一氧化碳作为主要的生产原料，在35atm 的压力以及200℃的高温环境下进行反应，并采用铑系化合物作为符合催化剂，促进反应的发生。实现原材料向醋酸的转换，综合转换效率极高，其中甲醇转换概率接近99%。反应产物仅为少量甲烷和二氢。在英国石油化学品公司对其进行二次优化后，该工艺的反应环境要求更低，转化效率也得到了进一步的提高，逐渐演变成了现阶段工业醋酸生产主要使用的bp 工艺。

4.2 甲醇羰基化制成醋酐

甲醇羰基化制成醋酐也是甲醇间接产品制造基础的重要应用，该技术打破了原有醋酐制造技术生产周期长、生产工艺安全风险较高的弊端。美国首次进行大规模投产，年产量高达22.7 万都。该技术工艺原理如下，首先采用甲醇和醋酸作为主要的反应原料，在25atm 和150℃温度下结合铑系催化剂进行反应，在得到初步产物后，基于醋酐的物理特点采用精馏的方式进行二次加工和提纯，最终得到了醋酐产品。该工艺打破了传统生产中成本高、反应缓慢同时生产废弃物腐蚀程度较高的弊端，在全面提升醋酐产品的同时，也降低了生产风险。

4.3 甲醇拨基化法生产醋酸乙烯

基于甲醇羰基化制成醋酐的方法，美国哈尔康科学设计公司推出了醋酸乙烯的生产路线（1982 年）。上述工艺路线中，无须使用乙烯或醋酸，有甲醇、H2等原料即可。这就表明，我们可将煤作为原料，采用羰基化法来制成醋酸乙烯，整个生产过程无须使用石油。由于我国有着大量的煤炭资源，所以该种方法具有极高的使用和推广价值。

4.4 甲基叔丁基醚（MTBE）

该工艺主要是通过甲醇、异丁烯反应而成。其具体的工艺路线为：将液态混合丁烯（其中，异丁烯占比约为45%）与新鲜甲醇（20%以上）一同倒入反应器（固定床管式）中，并添加适量催化剂。反应温度控制在40 ～90℃，压力控制在21atm。用精制塔过滤反应而成的混合物，可得到高纯度 MTBE（98%），同时还有部分甲醇。实践表明，每0.37 吨甲醇，即可制成1 吨MTBE。