1、 石油工程学院第十二届科技论文报告会作品比赛类别：社科类作者姓名；邢攀，魏浩联系方式：13296645781，13487074635指导老师：董磊，李秀珍求实 进取 创业 报国第 2 页 共 7 页浅谈能源界后起之秀-甲醇作者：邢攀，魏浩指导老师：董磊，李秀珍摘要：甲醇是一种来源广，可再生，辛烷值较高，能够逐渐摆脱对石油和天然气等传统化石原料的依赖的新兴能源。本文主要介绍甲醇的生产制造过程，主要来源，在工业生产和实际生活的广泛应用，以及它与传统化石能源在热值，生产加工，经济效益，市场动态等方面所具有的优势特征。最后将阐述它对一个国家的经济和未来的发展所具备的重要意义。关键词：甲醇，石油，来源广
2、，清洁，环保，低耗，低成本，可再生，经济效益高。引言：能源是人类社会向前发展的不懈动力，是人类创造幸福生活的基石，是地球留给人类的宝贵财富。自从我们远古祖先使用火来取暖，烹饪和进行其他许多必须的生产活动以来，人类的生存便和不断上升的能源需求紧密地联系在一起。从燃烧木材，植被、泥煤，石油和天然气，人类不断通过利用各种资源得到了繁衍壮大。而目前，全世界每天石油的耗用量已超过 1200 万吨。我们地球上化石燃料资源的不可再生性及其有限储量，与全球持续的人口增长和不断增加的能源消耗量之间，形成了日益突出的矛盾。1998 年 6 月 7 日，美国洛杉矶时报发表题为即将来临的石油危机真正的危机的文章认为，
3、今后 10 年左右，世界石油供应似乎是充足的。在今后 20 年左右的时间，全球石油产量可能开始持续下降。虽然市场力量和石油生产技术的改进可能使石油供应继续保持到 21 世纪，但是石油危机的到来可能比一般人的设想早得多。在 21 世纪，人类需要寻求对这一问题的解决办法，从而可以维持目前发达工业国家已具备，其它发展中国家正在努力接近的较高的生活水平。目前，甲醇是人类已知的最合适的新型能源的接班人。一甲醇的性质（一）甲醇的物理性质物态 液体颜色 透明,无色气味 纯品清淡,类似乙醇,粗品刺激难闻熔点 -98,C(lit,)沸点 64,564,7,C(lit,)密度 0,791,g/mL,at,25,C
4、闪点 52,F（约 11,C）蒸气密度 1,11,(大气压=1)求实 进取 创业 报国第 3 页 共 7 页-0,69蒸气压 127,mm,Hg(25,C)410,mm,Hg(50,C)折射率 n20/D,1,329(lit,)爆炸上限%(V/V)44.0爆炸下限,%(V/V)5.5沾染量 CH3OH CO2+3H2CH3OH+H2O CO2+H2CO+H2O 现有的全部工艺采取铜基催化剂这种催化剂具有极高的活性和选择性。现代化甲醇工厂对甲醇的选着性高于 99，能源利用效率在 70以上。求实 进取 创业 报国第 4 页 共 7 页2.2.2 甲烷不经合成器直接氧化生成甲醇其缺点是耗能过大，目前
5、无工艺成功达到高产率，高选择性和催化剂高稳定性的联合。此处不做过多介绍。2.2.3 利用生物质制取甲醇在上述甲醇来源可知，生产原料丰富，能够充分利用木材废料，农作物及其无用废物，城市固态垃圾，动物粪便以及水生植物藻类。生物质原料需要研磨呈细小颗粒状物质便于气化其利用。其优点是含硫量低，利于保护环境。目前技术上的缺陷是在气化的第一阶段，干燥的生物质原料难以完全转化为混合气，产物中木炭含量占原始燃料的质量的 1025。与生物质对应的是生物气。厌氧菌在缺氧的条件下分解有机物产生生物气。在厌氧消化池中产生的气体取决于原料和工艺的效率，它由5070的甲烷和以 CO2 为主的余气组成。目前主要用于发电和供
6、热，同时可用作生产甲醇的原料气。2.2.4 用 CO2 生产甲醇到目前为止，我们所谈论的都是由化石燃料和生物质出发生产甲醇。化石燃料或任何含碳的天然合成产品（包括甲醇在内）燃烧都会产生 CO2 和水。一项日益重要的伟大挑战是使这个过程逆向发生，以用 CO2 和水通过化学再生转化（也即循环回收）有效且经济地生产燃料，合成烃类和相关的衍生产品。（摘自跨油气时代甲醇经济2011.7）为避免过量产生 CO2 并排入大气，开发出了多种基于化石燃料生产甲醇及衍生物同时又能减少甚至完全不生成新的 CO2 的技术，其应用势必会越来越广泛。在由一种布鲁克海文国家实验室开发的叫“carnol”的工艺中，通过甲烷的
7、热分解产生氢气和固态炭。产生的氢气然后和从燃烧化石燃料的发电厂，工业废弃或者大气中回收的 CO2 反应生产甲醇。总之，这种工艺的 CO2 净排放量接近零，因为当甲醇被用作燃料时从存在的排放源释放的 CO2 循环利用。三.甲醇的应用3.1 甲醇的化学应用如今，甲醇主要作为化学工业的原料，用来生产各种化学产品和材料。甲醇同时也是氯甲烷、甲胺、甲基丙烯酸甲酯和对苯二甲酸二甲酯等的原料。这些化学半成品被用于生产众多我们日常生活所需的物品，包括油漆、树脂、硅树脂、粘合剂、防冻剂和塑料。3.2 甲醇作为运输燃料甲醇具有非常好的燃烧特性，这就使得它成为今天内燃机汽车和柴油发动机的理想燃料。汽油是含有不同碳氢
8、化合物和添加剂的复杂化合物，与之相比甲醇是一种简单的化学物质。它的能量密度是汽油的一半，尽管甲醇的能量密度比较低，但它有着较高的辛烷值，这就允许发动机能以较高的压缩求实 进取 创业 报国第 5 页 共 7 页率工作，因此比汽油发动机更有效。甲醇燃烧时不产生烟雾、炭黑和颗粒物。这一点，以及因甲醇在较低的温室下，产生的碳氧化物排放较低，使得甲醇作为柴油机替代燃料很具吸引力。相对于许多其他的替代燃料，公共汽车已经成为以甲醇为动力的柴油机的主要测试工具。用甲醇取代柴油作为燃料还可以是尾气排放的微粒及 NOx的数量显著减小。由于甲醇不含硫，因此 SOx 排放而导致的酸雨几乎不会再发生。以甲醇为燃料的柴油
9、机动力的汽车队伍在美国各地，都在使用。相对于传统的柴油动力的汽车，甲醇动力的汽车具有更高的维护成本，这是由于发动机燃料系统有一些技术上的难题和引擎需要测试。这些技术上的难题不是不可避免的，可以通过进一步研究来解决。3.4 直接甲醇燃料电池 3,3 甲醇重整制氢用于燃料电池甲醇和 DME 蒸汽重整装置可以在 250-350下运行，虽然这种操作系统很昂贵，但更适合于实际应用。甲醇和 DME 中存在的碳碳单键很难被破坏，这极大地方便了它以 80%-90%效率转化为氢的反应，而且甲醇和 DME 中都不含硫这种可以使燃料电池致污的物质。1997 年，戴姆勒公司生产了第一台甲醇作为燃料的 FCV， Nec
10、ar3，它装备有可以提供 50kw 的燃料电池并且可以连续行驶 400km，与氢燃料电池相比，直接甲醇燃料电池不依赖氢的生产，比如电解水、天然气或者碳氢化合物的重整过程。与普通的燃料电池相比，甲醇理论上有相对较高的体积能量密度。这对于小的便携式的仪器至关重要。东芝公司开发了一个有望为笔记本使用的 DMFC 电堆。这个电堆平均输出功率为 12w，使用一个 50ml 的甲醇储藏罐。为了减少储藏罐的体积，电池收集产生的水已与甲醇混合。四油气及其他新能源现状的现状4.1 日益减少的油气储备，目前世界上已探明的石油储备在 1 万亿1.2 万亿桶之间，而随着经济发展的需求以及人口的增长，原油正以每年 30
11、0 亿桶并往上增长的消耗速度，石油的储备供应应能维持 3040 年。某些经济学家对未来石油的前景所持乐观态度，是那些坚信市场价格的关键作用和勘探，钻井和生产技术的提高必能在未来的许多年里保证有足够的石油产量，那些人所拥护的。而事实上在石油快枯竭之前，石油的生产商就会停止开采。当勘探和开采的成本变得过高，这时的石油将会被其他能源所替代。4.2 其他能源的现状水能和地热能已经得到了最大限度的利用，即使在发展中国家，也已经不大可能再找到新的可利用的大型水能和地热能的地区。太阳能，风能，海洋的波浪能等也有巨大的潜力，正在越来越多的被开发利用。其局限性在于极易受到自然环境，地理位置，天气状况等不确定因素
12、限制。若以这些能源作为化石燃料的替代物大规模使用，对我们可预见将来的能源框架只能产生渐进的影响。氢能虽以清洁能源闻名，但自然界中并未有含量丰富的单质氢。其主要来源于电解水，在电解水求实 进取 创业 报国第 6 页 共 7 页的过程中，会消耗大量的电能，而这些电能多是以燃烧煤炭等对环境破坏更大的化石燃料为代价，从某角度上说，在生产过程中，氢能算不上清洁能源。核能蕴藏着巨大的能量，这几年，在发达国家得到了充分利用，尤其是在核电方面。在日本福岛核电站发生核泄露事件后，人们对此寄予了广泛的关注，与此同时反核电的呼声越来越高。核废料的处理，仍是世界上一大难题。并且热核反应在目前人工是无法控制的，这些因素限制了核能的发展。结论:甲醇作为一种清洁环保，热值高，易储运，来源广的环境友好型，可持续发展的能源，它将在未来的能源格局中脱颖而出，在能源经济领域中接替不可再生的传统化石能源经济。参考文献：跨油气时代甲醇经济2011.7石油安全牵动一个国家的安全 ，石油工业出版社，2011.5求实 进取 创业 报国第 7 页 共 7 页
