甲醇的工业用途及焦炉气生产甲醇的发展前景:焦炉气制甲醇

　　摘 要：甲醇在工业上的用途非常广泛，比如生产有机化工产品甲醛、醋酸、甲胺，除此之外，也有人用其作为燃料电池，或者与汽油调制成甲醇汽油，还有人在用它作为生产饲料——甲醇蛋白。甲醇的制取方法较多，而焦炉气生产甲醇则是一种变废为宝的做法，非常有发展前景。
　　关键词：甲醇；工业用途；焦炉气
　　甲醇无色透明，易挥发，可燃，是略带醇香味的有毒液体，20℃时的比重是0.793，沸点是64.5-64.7℃。甲醇是一种基本的有机化工原料之一，既可以用于制造甲醛、醋酸、甲胺、二甲醚等一系列有机化工产品，又可以掺入汽油作燃料，因此甲醇在化学工业、轻工业、医药工业、运输工业、建筑工业、农业等领域都有广泛的用途。
　　生产甲醇的方法有很多，可以采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇；也可以用天然气作为原料制甲醇；还可以用石脑油和重油制甲醇；也有用煤、焦炭制甲醇。
　　结合我国“煤多、油少、气少”的国情，因此，用煤制甲醇将是一种以煤为基础，解决能源问题的新路径。
　　1.1甲醇用于生产有机化工产品
　　1.1.1生产甲醛
　　目前，甲醛是甲醇的最主要的，也是最重要的下游产品，有40%的甲醇用于生产甲醛。甲醛则可以生产三羟甲基丙烷、4,4"-二氨基二苯基甲烷、多聚甲醛、1,4-丁二醇、1,4-二羟基-2-丁烯、丁炔二醇、炔丙醇、季戊四醇、3-苯氧基苯甲醇、苄硫醇和氯甲基甲醚等化工产品，还是生产各种合成树脂不可少的原料。近年来我国甲醛消费增长速度很快，由2000 年的207万吨增至2006年的830 万吨，年均增长26%。预计2011 年全球甲醛需求量将达到3384 万吨，2016 年需求量将达到3680 万吨。而甲醛的需求量的增加，无疑将提高甲醇的需求量。
　　1.1.2生产醋酸
　　目前在工业生产上有四种生产醋酸的工艺方法，它们分别为：酒精法，乙烯法，低压甲醇法，UOP/Chiyoda。在我国，用UOP/Chiyoda法生产的装置还没有投产，醋酸的生产工艺路线主要是酒精法、乙烯法和甲醇法。用酒精法和乙烯法生产醋酸的成本跟醋酸的市场价格基本上相差不大，不能获得比较大的利润，而用UOP/Chiyoda法生产醋酸的成本比较低，但时目前我国的装置还没有投产，建设规模也很小。因此，由于成本低的原因，用甲醇法生产醋酸已经成为醋酸企业发展的一种趋势。另外，我国还拥有低压甲醇法工艺的完全自主知识产权，可以建设相对来说规模比较大的生产装置，加上目前国际上石油和粮食的紧缺，低压甲醇法装置的优势明显。而乙烯法和酒精法醋酸装置由于规模小和成本高的问题，将会面临关停或转产的风险。
　　而用甲醇法进行生产的话，则具备一定的优势。甲醇羰基合成法属于较先进的技术，这种方法以煤为原料，而目前甲醇又处于产能大量过剩的状态，原料成本不会太高，而且收益率相对来说也比较高。
　　1.1.3 用于生产甲胺
　　目前甲胺生产的主要方法是甲醇胺化法[1]，反应压力一般为0.5-5.0Mpa，反应温度一般为250-500℃。在催化剂作用下，甲醇和氨气在绝热式固定床活塞流动反应器中经高温催化脱水反应生成。甲胺类化合物是重要的有机化工原料，广泛用于农药、**、染料、溶剂表面活性剂、橡胶助剂等，甲胺最主要是用于农药行业，据不完全统计，我国的27种有机磷家药和胺基甲酸甲酯类农药都用到甲胺[2]。
　　1.1.4 用于生产二甲醚
　　以甲醇为原料生产二甲醚（DME）目前主要有两条途径：甲醇液相法和甲醇气相法。前者是在浓硫酸存在下，加热甲醇脱水生成二甲醚，该方法对设备腐蚀严重，操作条件恶劣，因此逐渐被淘汰；后者则是将甲醇蒸汽通过固体酸催化剂床层，发生非均相反应脱水而得到二甲醚，该工艺由于生产技术成熟，流程相对简单，操作控制容易，无腐蚀等优点而被广泛采用[3]。
　　二甲醚既可作为液化石油气的代用品，又可作为民用燃料和气焊的切割剂，还可作为燃料替代柴油，具有清洁、动力性能好、污染少、十六烷值高、易贮存等燃料性能，被誉为“21世纪的绿色燃料”。在日用化工、农药、染料、制药、涂料等方面具有广泛的用途[4]。
　　1.2 甲醇燃料电池的发展
　　甲醇为燃料，以甲醇和氧的电化学反应将化学能自发地转变成电能的发电技术，称为直接甲醇燃料电池，简称DMFC。这种发电技术最大的优点就是甲醇不经过预处理可直接应用于阳极反应产生电流，同时生成水和二氧化碳。其反应原理如下：
　　碱性条件下：
　　总反应式：2CH4O + 3O2 = 2CO2 + 4H2O
　　正极：3O2 + 12e- + 6H2O→ 12OH-
　　负极：2CH4O - 12e- + 12OH-→ 2CO2 + 10H2O
　　酸性条件下：
　　总反应式：2CH4O + 3O2 = 2CO2 + 4H2O
　　正极：3O2 + 12e- + 12H+ → 6H2O
　　负极：2CH4O - 12e- + 2H2O → 12H+ + 2CO2
　　甲醇燃料电池（DMFC）可用于笔记本电脑，汽车等。该燃料电池是以甲醇为燃料，氧气的氧化剂，电解质可以是质子交换膜（可传导氢离子），也可以是固体氧化物（可传导氧离子），甲醇和氧气分别在多孔金属电极上发生反应，从而将化学能直接转化为电能。这种甲醇燃料电池体积小巧，燃料使用便利，洁净无污染，发展前景非常好。
　　1.3 甲醇汽油的发展
　　甲醇汽油是在现有的汽油中加入甲醇,掺入量一般为5％～20％，常掺入15％制成M15甲醇汽油。我国的山西省早前就开展甲醇汽油产业研究了，并已经从“试验示范阶段”进入到“产业化推广阶段”。
　　甲醇汽油有诸多优点：1、甲醇与汽油的相溶性较好且可提高其抗爆性能；2、随着甲醇的加入量增加，汽油的其辛烷值（RON）增高，马达法辛烷值（MON）则不受影响，两者调和效应好；3、甲醇汽油不但生产成本低，而且更为清洁，可改善汽车尾气；4、使用方便，无需改动装置，既可以单独作用，也可以与石油产品装置同时混合使用。诸多的优点，使得甲醇汽油通过“以煤代油”这条路径，替代汽油，实现对原油的部分替代，从而缓解我国乃至世界能源紧张的局面因此，不难看出，甲醇汽油具备较强的市场竞争力，发展前景良好。