Современное состояние и прогнозы производства и применения метанола

В связи с повышением цены на нефть меняются сырьевые приоритеты для многих отраслей промышленности, прежде всего — для топливной и химической. На первый план выдвигаются источники сырья, альтернативные нефти: природный газ, уголь, битуминозные пески, сланцы. Первым в ряду продуктов их химического превращения стоит синтез-газ — основа для получения обширного ассортимента продуктов, в настоящее время получаемых из нефти. Самым масштабным из них является производство метанола.

В таблице (по данным Jim Jordan Corp., 2004) приведены данные по потреблению метанола в мире по состоянию на начало 2004 года с прогнозом на 2007 и 2010 годы и с расшифровкой наиболее многотоннажных направлений его применения.

Однако резкое повышение цены на нефть после 2003 года вносит существенные коррективы в прогноз потребления метанола. Так, по данным фирмы «Лурги» (2004 г.), многие продукты, ранее получаемые из нефти, не выдерживают конкуренции с аналогичными продуктами, получаемыми из метанола, при цене на природный газ на уровне 0,5—0,75 долларов за миллион БТЕ и при цене на нефть 20 долларов за баррель.

Таким образом, складывающаяся экономическая конъюнктура вызывает заинтересованность промышленного бизнеса к производству метанола и удешевлению его производства.

Предполагается (данные CMAI, 2005) значительный прирост производства (на 18 млн. т уже в 2009 году) и потребления метанола. При этом существенно меняется количественное соотношение направлений его применения.

Так, по-видимому, будет увеличиваться норма по добавлению метанола в бензины, которая в настоящее время составляет в бензинах США 5%, в странах ЕС и России — 3%, поскольку добавление его в бензины до 15—20% не требует изменений в конструкции автомобильных двигателей. В топливе для специально сконструированных двигателей (например, для гоночных автомобилей) содержание метанола может достигать 95%. Перспективным направлением также считается его применение для автомобильных двигателей на топливных элементах, разлагающих метанол (т.е. собственно топливом для таких двигателей является водород).

Предполагается также расширение производства бензина из метанола («Mobil-процесс»). Таким путем получают бензин в странах, где нет запасов нефти, но имеется уголь (Австралия, Новая Зеландия, ЮАР), намечается строительство «Mobil-установок» в Индонезии, Индии, Китае и в других странах АТР.

Расширяются попытки по использованию метанола (или его добавок) в дизельных двигателях, хотя более перспективным считается использование для этой цели диметилового эфира. На международном конгрессе (США, Детройт, 1999) ДМЭ назван топливом XXI века, так как помимо применения в качестве моторного топлива это превосходное бытовое топливо, а также топливо для газовых турбин. Уже в ближайшее время из разряда прочих областей применения он перейдет в разряд основных направлений применения метанола: сообщается о строительстве в Иране установки мощностью 800 тыс. т/год (технология датской фирмы «Хальдор Топсе») и двух установок в Китае мощностью 120 тыс. т/год (2005 г.). Ведутся переговоры ТНК-ВР с фирмой «JET» (Япония) о строительстве по технологии фирмы «Toyo Engineering Corp.» крупного производства ДМЭ в России.

Весьма перспективным является применение метанола для производства олефиновых углеводородов — сырья для обширного ряда разнообразных продуктов, прежде всего — пластмасс. Как «первая ласточка» на заводе фирмы «Statoil» Норвегия) по технологии фирмы «Mega Methanol» сооружена демонстрационная установка по получению пропилена (2004 г).В очереди — строительство подобной установки для получения бензола, в котором в настоящее время в мире ощущается острый дефицит.

В области удешевления производства метанола в первую очередь следует выделить тенденцию к закрытию установок с малой производительностью и в соответствии с увеличивающимся спросом на метанол — к строительству однопоточных с большой единичной мощностью.

В частности, сообщается (2005 г.) о проекте фирмы «Atlas» на строительство в Тринидаде — Тобаго завода по производству 5000 т метанола в сутки (около 1,8 млн. т/год). Особенностью технологии по этому проекту на стадии получения синтез-газа является сочетание паровой конверсии метана с его автотермическим риформингом. По усовершенствованию стадии получения синтез-газа интерес представляют сообщения об использовании в качестве реакторов модифицированных энергетических установок. Например, ПО «Энергомаш» совместно с Балтийским Государственным техническим университетом («ВОЕНМЕХ») предлагают получать синтез-газ парциальным окислением природного газа в аппаратах на основе ракетных технологий.

Ключевым моментом удешевления производства метанола является преодоление термодинамических затруднений при проведении равновесной реакции синтез-газ -> метанол, что обуславливает невысокий выход метанола при больших объемах синтез-газа, циркулирующего в системе (отсюда — высокие капитальные вложения и энергозатраты на производство).

Одним из вариантов снижения объемов циркулирующего газа является использование каталитической системы, позволяющей совместить синтез метанола с его превращением в ДМЭ. В опытно-промышленном пробеге, проведенном на ОАО «Азот» (г. Новомосковск) при участии ГНПИ (г. Северодонецк) и Ивановского ГТУ в условиях действующего производства (давление 30 МПа), получен катализат с соотношением метанол: ДМЭ = 3,9 (с учетом всех потерь). Но при этом ожидаемого снижения кратности циркуляции синтез-газа не отмечено, возможно, из-за неоптимального состава синтез-газа.

Госстандартом РФ Р 51 866−2002 (ЕН 228−99) для производства бензинов, соответствующих Евростандартам допускается добавление в бензины 3% метанола с добавлением стабилизаторов, препятствующих расслаиванию в условиях низких температур и при контакте с влажным воздухом. Наилучшими стабилизаторами являются втор-бутанол, изобутанол и изомерные амиловые спирты.