甲醇制汽油可行性报告.docx
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甲醇制汽油可行性报告
甲醇制汽油可行性报告
正文目录
一、甲醇概述
1.甲醇简介--------------------------------------------------------------------3
2.甲醇物化性质--------------------------------------------------------------------4
3.甲醇的用途--------------------------------------------------------------------4
4.甲醇制法--------------------------------------------------------------------4
5.甲醇对人体的危害--------------------------------------------------------------------4
二、国内生产情况和分析
1.甲醇市场分析--------------------------------------------------------5
2.2006年10万吨以上的甲醇生产企业------------------------------------6
3.拟在建100万吨以上的甲醇项目----------------------------------------7
三、甲醇制二甲醚
1.二甲醚物化性质------------------------------------------------------8
2.甲醇气相法制二甲醚的反应原理----------------------------------------8
3.工艺流程------------------------------------------------------------9
4.JH202催化剂的工业应用----------------------------------------------10
5.甲醇气相与液相催化性能比较-----------------------------------------11
6.二甲醚作为清洁能源必将代替民用燃料---------------------------------11
7.二甲醚与LPC相比的经济性-------------------------------------------12
四、甲醇制汽油生产技术
1.甲醇制汽油的时代背景-----------------------------------------------13
2.市场竞争迫使开发甲醇下游产品------------------------------------15、17
3.甲醇制汽油的工艺----------------------------------------------------17
4.甲醇制汽油的操作条件和产品------------------------------------------18
5.烃类产品组成--------------------------------------------------------19
6.甲醇消耗------------------------------------------------------------19
7.经济效益比较--------------------------------------------------------19
8.甲醇制汽油的原料及公用工程消耗--------------------------------------20
9.工艺技术设计费用----------------------------------------------------20
一、甲醇概述
1、甲醇是什么
甲醇系结构最为简单的饱和一元醇，化学式CH3OH，又称“木醇”。
是无色有酒精气味易挥发的液体。
有毒，误饮5～10毫升能双目失明，大量饮用会导致死亡。
甲醇易燃，其蒸气与空气能形成爆炸混合物，甲醇完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，同时放出热量。
方程式：
2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O工业制法和储备工业上用一氧化碳和氢气的混合气（合成气）在一定的条件下制备甲醇。
甲醇可用做溶剂和燃料，也是一种化工原料，主要用于生产甲醛。
甲醇分子中，碳原子以sp3杂化轨道成键，氧原子以sp3杂化轨道成键，为极性子。
主要参数如下：
IUPAC英文名
Methanol
CAS号
67-56-1
RTECS号
PC1400000
SMILES
CO
化学式
CH3OH
摩尔质量
32.04g/mol
外观
无色液体
密度
0.7915g/cm³
熔点
–97.8℃（176K）
沸点
64.8℃（337K）
在水中的溶解度
互溶
酸解离常数
15.5
黏度
0.59mPa.s（20℃）
危险性
警示性质标准词
R11,R23/24/25,R39/23/24/25
安全建议标准词
S1/2,S7,S16,S36/37,S45
闪点
12.22℃
2、理化性质
甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体，略带酒精气味，常温下对金属无腐蚀性（铅、铝除外）。
分子量32.04，相对密度0.7915（20/4℃），熔点-97.8℃，沸点64.8℃，闪点12.22℃，自燃点463.89℃，蒸气密度1.11，蒸气压13.33KPa（100mmHg21.2℃），甲醇蒸气与空气混合物爆炸极限6%-36.5%（体积比），能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂易燃烧。
燃烧反应式为：
2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O。
3、用途
甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。
主要应用于精细化工、塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。
甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，目前甲醇制二甲醚、甲醇制丙烯、甲醇制汽油项目都非常适合中国的国情和社会发展的需要，同时也可加入汽油掺烧。
发展前景十分广阔。
4、甲醇制法
甲醇生产技术及制法主要是合成法，尚有少量从木材干馏作为副产回收。
合成甲醇可以固体（如煤、焦炭）液体（如原油、重油、轻油）或气体（如天然气及其他可燃性气体）为原料，经造气净化（脱硫）变换，除去二氧化碳，配制成一定的合成气（一氧化碳和氢）。
在不同的催化剂存在下，选用不同的工艺条件。
单产甲醇（分高压法和中压法），或与合成氨联产甲醇（联醇法）。
将合成后的粗甲醇，经预精馏脱除甲醚，精馏而得成品甲醇。
高压法为BASF最先实现工业合成的方法，但因其能耗大，加工复杂，材质要求苛刻，产品中副产物多，今后将由ICI低压和中压法及Lurgi低压和中压法取代。
2H2+CO—>CH3OH3H2+CO2—>CH3OH+H2O
5、健康危害
甲醇被大众所熟知，是因为其毒性。
工业酒精中大约含有4%的甲醇，被不法分子当作食用酒精制作假酒，而被人饮用后，就会产生甲醇中毒。
甲醇的致命剂量大约是70毫升。
甲醇有较强的毒性，对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。
急性中毒症状有：
头疼、恶心、胃痛、疲倦、视力模糊以至失明，继而呼吸困难，最终导致呼吸中枢麻痹而死亡。
慢性中毒反应为：
眩晕、昏睡、头痛、耳鸣、视力减退、消化障碍。
甲醇摄入量超过4克就会出现中毒反应，误服一小杯超过10克就能造成双目失明，饮入量大造成死亡。
致死量为30毫升以上，甲醇在体内不易排出,会发生蓄积，在体内氧化生成甲醛和甲酸也都有毒性。
在甲醇生产工厂，我国有关部门规定，空气中允许甲醇浓度为50mg/m3，在有甲醇气的现场工作需戴防毒面具，废水要处理后才能排放，允许含量小于200mg／L。
二、国内生产情况和分析
1.甲醇市场分析
20世纪50年代，甲醇生产作原料主要是煤、焦炭、焦炉气。
到20世纪60年代，天然气逐步成为制造甲醇的主要原料，因为它简化了流程，便于输送，降低了成本。
从甲醇生产的实际情况核算，采用天然气为原料要比采用煤为原料投资降低35%，成本降低50%。
目前国际上甲醇总产量中约有70%左右是以天然气为原料。
但是，随着能源的紧张，我国已禁止新企业采用天然气制甲醇，以煤为原料生产甲醇的比例将会上升，因为从世界能源结构来看，世界煤的贮藏量远远超过天然气和石油，中国情况更是如此。
2007年9月国家发改委发布《天然气利用政策》，政策规定我国将优先发展城市燃气、禁止以天然气为原料生产甲醇。
这一政策将对我国甲醇生产原料路线产生较大的影响。
近几年来，国内甲醇在下游需求及油价飞涨的驱使下，保持较高的增长速度，价格居高不下。
在客观的利润回报驱使下，甲醇装置新建及扩产愈演愈烈，甲醇产能仍然保持着较高的增长速度。
从地域分布特点来看，华北、华东、华中作为国内生产重地，三地总产能占到全国产能的70%，随着河南龙宇煤化工、中原大化等大规模装置的集中投产，华中地区2008年总产能较2007年增加约200万吨，成为2008年全国扩产最多的地区。
2008年中国甲醇新扩建产能近800万吨，增速较2007年上扬33个百分点。
我国共有甲醇生产企业约230家，产能合计2800万吨/年；产量为1126.3万吨，同比增长6.4%。
2008年，国内甲醇表现消费量同比增长13.4%，达到1232.9万吨，其中净进口量为143.4万吨。
进入2008年下半年以来，受全球金融危机的影响，国内外甲醇市场需求锐减。
上半年，国内甲醇市场整体呈现持续弱势震荡，国内甲醇行业开工率在30%左右，1-7月份，国内甲醇产量为590.5万吨，同比下降10.4%。
就在国内甲醇市场低迷的境况下又遭遇国外低价甲醇的大量涌入。
2009年1-7月份统计数据显示，我国进口甲醇387万吨，与2008年同期相比增加了4.5倍多；并且进口甲醇的平均价格为每吨不足200美元，与2008年同期相比降低了58.3%。
就2009年上半年，进口甲醇占到我国甲醇消费总量的60%以上。
2、2006年10万吨以上的甲醇生产企业
2006年我国甲醇产量10万吨以上的生产企业。
据资料显示，2006-2007年我国拟建、在建甲醇项目有100个以上，其中包括在产厂家的扩建改造，焦炉煤气制甲醇等。
2006年我国甲醇产量10万吨以上的生产企业
序号
公司名称
生产工艺
生产能力
（万吨/年）
产量
/万吨
1
愉林天然气化工有限责任公司
天然气
45.0
36.220
2
上海焦化有限公司
煤
35.0
35.668
3
沪天化（集团）有限公司
天然气
40.00
33.268
4
中国石化集团四川维尼纶厂
乙炔尾气
天然气
35.00
23.917
5
蓝天集团光山化工有限公司
联醇
20.00
23.917
6
兖矿国泰化工有限公司
煤
24.0
23.406
7
河南蓝天集团有限公司逐平
化工厂
联醇
20.0
20.532
8
山西丰喜肥业（集团）股份
有限公司
联醇
20.0
19.952
9
大庆油田化工有限公司
天然气
20.0
19.623
10
山东省联盟化工集团有限公司
联醇
15.0
18.559
11
陕西神木化学工业有限公司
煤
20.0
18.355
12
苏里格天然气化工股份有限
公司
天然气
18.0
17.980
13
河南蓝天集团有限公司中原
甲醇厂
天然气
40.0
17.445
14
宁津县永兴化工有限责任公司
中原甲醇厂
联醇
20.0
17.016
15
湖北宜化集团有限责任公司
联醇
20.0
15.863
16
中国天然气股份公司青海分
公司
天然气
40.0
15.437
17
兖矿鲁南化肥厂
联醇
15.0
15.309
18
中国石油建滔化工有限公司
煤
60.0
14.953
19
河南省煤气（集团）有限公司
义马气化厂
煤
14.0
13.469
20
巨化集团公司
联醇
10.0
11.439
21
哈尔滨气化厂
焦炉气
14.0
11.301
22
长庆油田公司
天然气
10.0
10.301
3、拟在建100万吨以上的甲醇项目
单位：
万吨/年
企业名称
规模
原料
预计
建设周期
全部
一般
中国神华煤制油有限公司
180
180
煤
2010
中天合创
420
420
煤
2007-2010
赤峰泽楷能源化工有限公司
180
60
煤
2008-2010
山东新汶矿业集团有限责任公司
230
60
煤
兖矿煤业榆林能化公司
230
60
煤
陕西中化益业能源投资有限公司
240
60
煤
山西华运煤电股份有限公司
180
煤
鹤岗华鹤煤化股份有限公司
240
120
煤
鲁能宝清煤电化项目有限公司
180
180
煤
2007-2011
合计
2210
1260
在这种情况下，国家不得不给疯狂上马的煤化工项目泼冷水。
今年9月底，国务院批准并转发了十部委上报的《关于抑制部分行业产能过剩和重复建设引导产业健康发展的若干意见》。
国家发改委产业协调司表示，今后对煤化工行业项目管理将实施严格审批，已批未建的要停。
今后三年要停止审批单纯扩大产能的焦炭、电石、甲醇等煤化工项目。
三、甲醇制二甲醚
1、物化性质
二甲醚简称DME，在常压下是一种无色气体，具有轻微醚香味，具有优良的溶解性，易溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等有机溶剂；易燃，燃烧时火焰略带光亮；常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀，无致癌性，毒性，蒸汽有刺激和麻醉作用。
由于二甲醚易压缩、易储存、燃烧效率高，污染低，可替代液化石油气（LPG）、煤气作民用燃料。
下表比较,城镇燃气二甲醚、柴油、液化石油气（LPG）和压缩天然气（CNG）的物化特性。
二甲醚、柴油、LPC和CNG的物化特性比较
性质
二甲醚
柴油
LPG
CNG
化学式
CH3OCH3
C7HY
C3H8、C4H10
CH4
相对分子质量
46.07
190-220
44-56
16.04
液态密度/（kg/m3）
667
820-880
501
445
沸点/℃
-24.9
175-360
-42
-162
十六烷值
55-60
40-55
＜10
＜10
自然温度/℃
235
250
470
650
低位发热量（气态）/（MJ/kg）
28.9
42.5
46.4
50.0
汽化潜热/（KJ/kg）
467.7
250-300
426.0
510
理论空气比/（kg/kg）
9.0
14.6
13.5
17.3
动力粘度（20℃）/mpa.s
0.15
2-4
0.15
-
爆炸极限（空气中）/%
3.4-17
0.6-0.65
2.1-9.4
4.7-15
2007年8月21日，建设部关于发布行业产品标准《城镇燃气二甲醚》的公告，批准《城镇燃气用二甲醚》为城镇建设行业产品标准，编号为CJ/T259-2007，自2008年1月1日起实施。
该标准的实施表明，二甲醚作为液化气的替代燃料已具合法身份，将正式作为替代燃料推广。
不仅如此，国家标准管理委员会还建议将《城镇燃气用二甲醚》行业标准上升为国家标准。
2、甲醇气相法制二甲醚
甲醇气相法是将甲醇蒸气通过固体酸催化剂床层，发生非均相反应脱水制得二甲醚。
甲醇脱水反应的化学反应式为：
2CH3OH→CH3OCH3+H2O
CH3OCH3→CH4+H2+CO
CO+H2O→CO2+H2
该工艺生产技术成熟，工艺流程相对较简单，具有规模大，操作控制容易，无腐蚀等优点，是目前我国使用最多的二甲醚工业生产方法。
3、甲醇气相法制二甲醚液化气工艺流程
来自甲醇原料罐的原料甲醇经甲醇计量泵按设定的流量进入甲醇汽化塔内被加热升温（蒸汽压力1.0mpa），甲醇蒸汽压力0.7mpa，温度150℃进入换热器经开工电炉升温至240℃进入反应器，高温甲醇蒸汽在催化剂上转化为二甲醚和水，期间脱水反应是放热反应，开通冷激气（150℃）将反应器温度维持在350-380℃之间。
从反应器出口的高温物料＞360℃，经气体换热器、甲醇预热器、粗甲醚预热器、粗甲醚冷凝器，逐步降温冷却成常温进入粗甲醚储罐。
液相为二甲醚、甲醇和水的混合物，经泵加压送到精馏塔进一步分离，得到二甲醚产品。
气相为一氧化碳、二氧化碳、甲烷和其他少量不凝性气体，经洗涤液洗涤后不凝性气体放空，液体回粗甲醚罐重新利用。
精馏塔塔顶气相为二甲醚，二甲醚和少量甲醇进入回流罐，当液位上至50%时开启回流泵打全回流，精馏塔塔顶温度维持在40℃左右，一个小时后分析二甲醚纯度即为99.9%。
尾气
产品二甲醚
甲醇
粗甲醚
废水甲醇回收
4、甲醇制二甲醚催化剂应用情况介绍
１）公司基本情况
河北凯跃集团化工有限公司经过十几年的发展，现已形成以化肥、甲醇、甲醛等煤化工产业为主体，木业、房地产、煤炭销售等产业为辅助的综合性大型民营企业集团。
现有员工近千名，拥有的甲醛、甲醇、碳酸氢铵、1370宽幅冷轧薄板精整、全氢罩式退火炉、高密度板、中密度板、三聚氰胺贴面板等数十条具有国内先进水平的生产线，各种生产设备2400多台套，数公里的专用铁路线，5万平方米的专用火车货站，5万平方米商品房、50万平方米的厂区及20万平方米的厂房。
其下属的甲醛公司，以年产32万吨甲醛的生产能力，成为中国最大的甲醛企业。
并在化肥、甲醇、木业等三个产业进入了中国行业百强。
２）二甲醚项目建设的意义
二甲醚是世界公认的理想的清洁燃料。
性质与液化石油气相近，是潜在的液化气替代品，且无需对使用设备作任何改造。
对环境无污染，对人体无致癌作用，对金属无腐蚀、性能稳定，其安全性要高于丙烷和丁烷。
二甲醚本身含氧34.8%，二甲醚的十六烷值大于55，比柴油高，代替柴油燃料有利于减少燃烧过程中产生的烟雾和颗粒，降低氮氧化物排放，而且燃烧产物不含硫、尾气中不含甲醛。
二甲醚也可作为精细化工原料，用途广泛具有广阔的市场发展前景。
３）项目建设情况
2006年9月，公司根据市场调研，结合本公司实际情况决定建设10万吨/年二甲醚工程，采用两步法甲醇气相催化脱水生产工艺，该装置于2007年5月底开车一次成功，生产运行情况良好，所用催化剂为公主岭国家农业科技园区三剂化工厂生产的JH202型甲醇制二甲醚催化剂，装填量为13.5吨。
４）工艺路线简要介绍
采用粗甲醇为原料，首先将甲醇加入汽化塔，用再沸器加热甲醇使其汽化，汽化后的甲醇经过换热器与反应器出来的气体换热后进入反应器进行催化脱水反应，脱水后气体中含有甲醇、二甲醚、水及由副反应生成的部分不凝气体，经过冷却冷凝后形成粗二甲醚混合物，不凝气体经过洗涤后排放．粗二甲醚通过精馏得到产品二甲醚，精馏塔釜液中含有部分未反应的甲醇，回收后重新使其中的甲醇用于生产二甲醚。
反应器结构采用两段冷激式固定床反应器，冷激气为甲醇蒸汽．
５）催化剂升温反应
催化剂升温采用电炉为加热源，甲醇蒸汽为载热体对催化剂进行升温．整个升温过程大约需要14小时，大体可分为两个阶段：
一是升温阶段，二是稳定阶段。
第一个阶段约需要6个小时，第二个阶段约需要8个小时。
催化剂升温情况见下表：
催化剂升温阶段控制升温速度在２０℃／h左右，在稳定阶段要注意电炉出口温度，一定要尽量维持温度稳定，勤调电炉加热功率。
催化剂整个升温过程比较平稳顺利，没有出现飞温情况，与预期的情况基本相符。
反应器入口温度达到２２０℃左右时，催化剂上段床层温度超过入口温度，说明催化剂起活进行催化脱水反应．
６）系统运行情况
a、系统压力
甲醇汽化塔顶压力 0.66-0.75MPa
反应器进口压力 0.66-0.70MPa
反应器出口压力 0.64-0.68MPa
精馏塔压力 0.7０-0.78MPa
b、反应器温度
一段进口温度 240-248℃
一段热点温度 372-390℃
二段冷激后温度 360-380℃
二段热点温度 369-382℃
c、产品质量及甲醇消耗情况
产品二甲醚含量～99.8%，甲醇消耗（折纯甲醇）～1.395t/t二甲醚。
７）结论
公主岭国家农业科技园区三剂化工厂生产的JH202型甲醇制二甲醚催化剂，经过近期在我公司的使用情况表明，催化剂用量少，起活温度低，活性好，具有良好的选择性，副产物很少，甲醇消耗指标低于同类催化剂介绍的水平。
5、先进的气相法与液相法的全面比较
比较项目
甲醇气相催化剂脱水法
甲醇液相催化剂脱水法
备注
1
催化剂
固体酸催化剂r-Al2O3
硫酸
2
原料
精甲醇
精甲醇
3
反应压力Mpa
0.5-1.1
0.02-0.15
4
反应温度
230-350℃
130-180℃
5
甲醇单程转化率
85.4%
88-95%
6
反应系统材质
碳钢或普通不锈钢
石墨等耐腐蚀材料
7
甲醇消耗（生产每吨二甲醚）
＜1.40
1.41-1.45
8
水蒸汽消耗（生产每吨二甲醚）
1.40
1.44
9
电力消耗（生产每吨二甲醚）
液相增压，电耗≤10kwh
反应产物气相增压，反应器搅拌混合，电耗≥100kwh
10
产品质量
纯度高，不含酸
纯度较低，含微量无机酸
6、二甲醚作为民用燃料的替代
近年来，二甲醚已进入民用燃料市场，我国二甲醚在民用燃料替代LPG已经成熟。
二甲醚作为民用燃料有其自己的特点：
①可燃性，虽然二甲醚的热值比液化气低，但由于二甲醚本身含氧，在燃烧过程中所需要的理论空气量低于液化气，从而使得二甲醚的预混气热值与理论燃烧温度都高于液化气，其燃烧更充分完全，无碳排出，几乎无残留物，废气无毒，符合卫生标准。
②在同等的温度条件下，二甲醚的饱和蒸汽压低于液化气，其储存、运输等均比液化气安全。
③无毒性。
二甲醚对人体呼吸道、皮肤有轻微刺激作用，但对人体无毒性反应。
④有更高的安全性。
其爆炸下限比LPG高1.3倍，爆炸隐患大大缩小。
⑤二甲醚因其常压下为气体，使用时不需预热，随用随开，快捷方便。
二甲醚单独用作燃料，其压力等级符合液化气的要求，可用现有的液化气罐装设备集中统一灌装。
二甲醚灶具市场已有供应，液化石油气灶具经调整亦可通用。
7、二甲醚与LPG相比的经济性
二甲醚与LPG相比，二甲醚还有一定的经济优势。
生产1吨二甲醚，消耗1.4吨甲醇，在山西甲醇价格＜1800元/吨，每生产1吨二甲醚的成本为2520元，加上生产过程的总成本3000元/吨。
2009年我国液化气价格范围4500-5500元/吨相比则更有优势。
资源短缺是二甲醚代替液
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