内蒙古碳中和产业协会邀您共同了解甲醇的“前世今生”

文摘   2024-11-04 09:36   内蒙古  
何谓甲醇?

甲醇,又名木精、木醇,英文名为Methanol或Methyl Alcohol,为无色、略带醇香气味的挥发性液体,能溶于水,在汽油中有较大的溶解度,易燃、有毒,其蒸汽与空气可以形成爆炸混合物,属于危险化学品。


甲醇大体上可以分为工业甲醇、燃料甲醇和变性甲醇三种,市场以工业甲醇为主。根据国标GB338-2004指标的不同,工业甲醇分为优等品、一等品和合格品三种。郑州商品交易所甲醇基准交割品是符合国标GB338-2004要求的优等品工业甲醇


此外,燃料甲醇指粗甲醇经脱水精制成为可以作为燃料使用的无水甲醇;加入了甲醇变性剂的燃料甲醇或者工业甲醇,属变性甲醇。

甲醇,学名为羟基甲烷。因为1个甲醇分子只有1个碳原子,而汽油有6-12个,柴油有10-22个,因此甲醇被称作“清洁的煤”“廉价的油”等。能源领域有一个“不可能三角”理论,指的是一种能源无法同时满足清洁环保、使用安全、价格低廉三种条件。甲醇被业界认为最有望打破“不可能三角”理论。2023年杭州亚运会主火炬塔燃料就是甲醇。杭州亚运会使用的零碳甲醇经过技术迭代,利用焦炉气中的氢气,与从工业尾气中捕集的二氧化碳合成,每生产一吨这种零碳甲醇可以消纳1.375吨的二氧化碳,实现了二氧化碳资源化利用,废碳再生。
图片来源:郑商所。▼

甲醇是由合成气生产的重要化学品之一,既是重要的化工原料,也可作为燃料,应用广泛,可以用来生产烯烃、甲醛、二甲醚、醋酸、甲基叔丁基醚(MTBE)、甲胺、氯甲烷、对苯二甲酸二甲脂、甲基丙烯酸甲脂、合成橡胶等一系列化工产品。


在医疗领域,甲醇用于制造含氧化铝的抗酸药物,同时还具有一定消毒、解毒作用。在食品领域,甲醇作为食品添加剂,用于防霉、保鲜、味道调味等方面。在交通领域,甲醇是优良的燃料,可以加入汽油掺烧或代替汽油作为动力燃料,在燃料电池、汽车、航空等领域具有广泛的应用前景。


近年来,甲醇制烯烃技术发展势头强劲,成为甲醇重要的下游需求。此外,一碳化学(C1化学)得到发展,由甲醇出发合成乙二醇、乙醛、乙醇等工艺路线(现多由乙烯出发制得)日益受到关注。


甲醇是一种有毒物质,长期接触对人体造成危害,在使用和处理甲醇的过程中,必须遵守严格的安全操作规程。

甲醇的由来

甲醇的出现最早可以追溯到古埃及和古希腊,当时人们已经开始使用葡萄酒和其他酒精类饮料。不过,由于当时还缺少进行化学实验的工具和知识,甲醇并没有被发现。


中世纪,欧洲的炼金术士们开始进行各种实验,其中不乏涉及酒精和甲醇的研究。


17世纪,法国化学家波义耳首次提出甲醇这个概念,并在实验中成功制得甲醇。波义耳首先对木材进行干馏得到一种油状物质,也就是木焦油,随后通过对木焦油进行提纯,发现了甲醇。由于甲醇最初来源于木材,因此甲醇俗称为木精。


19世纪,随着化学技术的不断进步,人们对甲醇的认识和研究逐渐深入。1834年,法国化学家杜马和皮里哥确定了甲醇的元素组成,并描述了其性质和特点

用果胶质多的原料来酿制白酒,酒中会含有多量的甲醇,饮用过多,甲醇在体内有积蓄作用,由于它在体内的代谢产物是甲酸和甲醛,所以会引起慢性中毒。因此饮酒不能过量,以免对人体健康有害。此外,甲醇会损害视神经。“醉瞎”(blind drunk)一词是禁酒令时期的俚语,指的就是饮用过多私酒贩子勾兑了甲醇的谷物酒后带来的视觉伤害。
图片来源:Pixabay。▼

20世纪初,美国化学家埃尔西•富兰克林以及德国化学家弗朗茨•费舍尔和汉斯•特罗普什对甲醇进行了重要的研究和开发,为甲醇的工业化生产奠定基础。


1923年,德国BASF公司第一次实现以CO和H2为原料、以锌/氧化铬为催化剂在特定温度和较高压强的条件下工业化合成生产甲醇


二战期间,甲醇得到广泛应用,被用于制造合成橡胶、塑料等。二战后,随着石油价格的上涨,人们开始重视甲醇作为替代能源的潜力,发展了甲醇燃料电池等技术。


上世纪八九十年代,甲醇的工业化生产得到进一步推广和发展,并被广泛应用于化工、医药、食品等领域。


近年来,随着环保和能源危机日益突出,甲醇作为绿色能源的潜力再次受到重视

全球产业现状

从全球范围来看,世界主要的甲醇生产地有中国、中东、美洲、欧洲和东南亚等;世界主要甲醇消费地是东北亚(其中以中国为主)、欧洲和北美


近年来,随着美国页岩油革命、中国 CTO/MTO 等需求的发展,全球甲醇产能不断释放。虽由于种种因素制约,释放速度减弱,然而甲醇产能仍处于扩张中,其中以中国、伊朗和美国等为代表。


根据中宇资讯数据,截至2022年底,全球甲醇总产能达1.89亿吨,同比增长3.3%。其中,中国占全球总产能的一半以上


除中国以外,全球产能最大的国家是伊朗,紧随其后的是美国,2022年总产能维持在千万吨以上。不过,因受能源价格大幅波动、经济走软需求不振等影响,国外装置停车情况频发,整体产能利用率相对较低

全球甲醇贸易流向图。
图片来源:郑商所。▼

国际上,生产甲醇的原材料主要是天然气。中东、美洲等地区天然气资源丰富,价格低廉,天然气转化技术成熟可靠,是世界主要的甲醇生产地。


从全球需求分布来看,目前全球甲醇消费集中于东北亚地区,其中主要为中国。近年来,欧洲、北美以及东南亚的甲醇消费量也比较大。


从消费结构来看,国际甲醇消费的结构与国内市场有很大不同。国内甲醇下游消费中,CTO/MTO的占比不断增大,已经成为国内甲醇最重要的下游需求之一。然而,国际甲醇消费仍以甲醛、MTBE、醋酸等传统下游需求为主。

国内产业现状

20世纪60年代,我国自主研发联氨生产甲醇的工艺,解决合成氨原料气精制问题的同时,也充分利用了合成氨的生产装置。1995年12月我国自主设计的甲醇生产装置在上海顺利投产。


进入21世纪,我国甲醇产业步入快速发展的轨道。我国甲醇市场受下游需求强力拉动,甲醇生产企业纷纷扩产和新建装置,使得我国甲醇产能急剧增加,产量大幅增长。经过多年发展,2015 年开始我国甲醇行业进入调整、转型、升级时代,企业间兼并重组,行业往大型化发展


从地域分布来看,山东、河南等属于传统的甲醇生产大省,重庆、四川等天然气制甲醇企业较多。近年来,我国甲醇产能布局有向资源地集中的趋势,内蒙古、陕西、宁夏、新疆等西北地区凭借其资源优势,成为甲醇生产企业青睐的地区,也是目前我国甲醇产能最大的地区。

中国甲醇内贸流向图。我国的甲醇市场一般划分为华东、华南、华北、华中、东北、西北和西南等区域性市场。总体而言,华东地区作为我国甲醇的主流消费地和集散地,市场活跃程度高,价格具有较强的代表性。甲醇期货价格以华东甲醇现货价格为基准。
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从供求上来看,随着国内甲醇产能、产量的提升,我国甲醇消费量也经历了一个迅速提升的过程。根据中宇资讯数据,截至2022年底,我国拥有甲醇产能11306万吨,有效产能10000万吨左右。2022年全球新增甲醇产能集中于中国,2022年我国甲醇新增产能554.5万吨。


从甲醇的消费区域来看,华东、西北、山东三地的需求量位居前列,主要原因是华东、西北和山东地区均有较多大型的CTO/MTO 装置,其中西北地区多为一体化煤制烯烃装置,而华东及山东多为外采甲醇制烯烃装置。


从行业竞争格局来看,我国甲醇生产企业近年来不断向大型化方向发展,行业集中度持续提高。根据中宇资讯数据,截至2022年底,企业产能排行榜中100万吨/年以上规模的达到23家,产能共计超4400万吨,约占我国甲醇总产能的四成。

目前,我国甲醇的生产工艺主要有煤制甲醇、焦炉气制甲醇、天然气制甲醇等。由于我国拥有丰富的煤炭资源,生产甲醇的最主要原料为煤炭。
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从进出口上来看,根据《中国甲醇行业发展趋势研究与投资前景预测报告(2023-2030年)》统计,2015-2022年我国甲醇进口量由553.86万吨增长至1219.3万吨,进口金额由15.62亿美元增长至41.65亿美元。从甲醇进口结构来看,中东是主要进口来源,美洲出口至我国的货量有所减少。目前,国产甲醇几乎全部面向国内市场,出口较少。2022年我国甲醇出口量为17.30万吨,出口额为0.66亿美元。


随着产业整合和技术的迭代升级,我国甲醇企业将以百万吨以上的甲醇制烯烃一体化装置为主流,绿碳等新兴工艺作为补充。甲醇制芳烃、甲醇制汽油等随着产业规模的扩大、供应逐步增加而获得新的发展机遇


来源:内蒙古碳中和产业协会摘抄整理
编辑:内蒙古碳中和产业协会编辑部
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