甲醇专题：绿色甲醇生产工艺及发展前景

专题报告 甲醇专题 2024年07月04日 国务院发布的《2024—2025年节能降碳行动方案》旨在推动行业绿色低碳转型，实现节能减排和碳中和目标，特别强调控制化石能源消费。中国甲醇产业需探索如绿色甲醇等更可持续和环保的生产技术。绿色甲醇生产技术，包括生物质转化和二氧化碳催化加氢，正成为新趋势，有望在未来生产中占主导地位；绿色甲醇也因其减排潜力和广泛应用前景，在全球能源转型中日益受到重视。 李国洲liguozhou@cmschina.com.cnF3021097Z0020532 “降碳”背景：国务院在2024年5月29日发布的《2024—2025年节能降碳行动方案》是一项全面计划，旨在通过一系列具体措施推动各行业的绿色低碳转型，以达成节能减排和“碳达峰”、“碳中和”的国家目标。该方案特别强调了对化石能源消费的控制，尤其是对煤炭消费的严格限制，因此甲醇产业需要积极探索新的原料来源和生产技术，如绿色甲醇等，有助于甲醇产业在未来实现更加可持续和环境友好的发展。 ❑绿色甲醇生产工艺：目前我国甲醇生产工艺依然以传统化石燃料制甲醇为主，但传统工艺往往伴随着高二氧化碳排放。因此面对全球气候变化和可持续发展的挑战，绿色甲醇工艺成为了未来发展的重点。目前常见的绿色甲醇生产工艺包括生物质制甲醇和二氧化碳制甲醇。 ❑绿色甲醇的发展及应用：绿色甲醇的应用前景广阔，它在海运、道路交通和航空等多个领域均有潜力替代传统高碳排放的能源。绿色甲醇因其环境友好性和广泛应用前景正成为全球能源转型的重点，受到市场需求增长、国际趋势、政策支持和技术进步的共同推动。 风险提示：绿色甲醇项目投产不及预期；绿色甲醇成本高居不下 正文目录 一、“降碳”背景...................................................................................................................................................4二、绿色甲醇生产工艺.......................................................................................................................................5（一）传统甲醇生产工艺（高碳）.............................................................................................................5（二）生物质制甲醇（低碳）.....................................................................................................................6（三）二氧化碳制甲醇（低碳）.................................................................................................................8三、绿色甲醇的发展及应用..............................................................................................................................10 图表目录 图1：传统煤制甲醇工艺流程....................................................................................................................................5图2：生物质和MSW生产生物甲醇工艺流程...........................................................................................................7图3：电解工艺生产绿色甲醇工艺流程.....................................................................................................................8图4：生产甲醇的CO2原料.......................................................................................................................................9图5：绿色甲醇生态示意图......................................................................................................................................10图6：世界航空和航运对氢及其衍生物的需求........................................................................................................10 表1：国内化石化工行业“降碳”相关政策文件............................................................................................................4表2：2024年部分绿色甲醇项目.............................................................................................................................11 一、“降碳”背景 2024年5月29日国务院发布了《2024—2025年节能降碳行动方案》的通知，针对各领域各行业提出了一系列具体措施和目标，旨在推动该行业的绿色低碳转型，以实现节能减排和“碳达峰”、“碳中和”目标。《2024—2025年节能降碳行动方案》中明确了对于化石能源消费的要求，要求严格控制煤炭消费，同时致力于提升煤炭的清洁高效利用，推动煤电行业的低碳化改造，包括煤电节能降碳、灵活性提升以及供热系统的改进，实现这三项改造的协同效应。在大气污染防治的关键区域，需要严格执行煤炭消费总量的控制措施，尤其要减少非电力领域的煤炭使用。 该方案的发布将一定程度上影响甲醇的生产。由于目前国内甲醇生产原料依然采用传统的化石燃料，其中煤炭占比超70%，因此方案中对于煤炭消费的严格控制将影响煤制甲醇这一生产工艺，甲醇生产企业可能需要调整产能，减少对煤炭的依赖，未来甲醇新增产能中煤制甲醇占比将降低。 5月30日，在SMM主办的第九届中国国际新能源产业博览会的氢能产业发展高峰论坛上，上海环境能源交易所总经理助理沈轶发表了对碳市场未来发展趋势的洞见。他指出，预计碳市场的控制排放规模将会持续扩大，碳交易市场与碳税的结合使用将成为未来的主流趋势，同时全球碳市场的整合进程也在加速推进。 此外，根据克拉克森的数据，2023年全年全球甲醇燃料船的订单量达到了130艘，与前一年相比，增幅达到了惊人的202.3%。这一数据显示了甲醇作为船用燃料的日益增长的受欢迎程度。在2023年的所有燃料船型新订单中，甲醇船舶的占比约为13%（以船舶吨位计）。在替代燃料船型的新订单中，甲醇船舶的占比更是高达28%（同样以船 舶吨位计），仅次于LNG燃料船的56%，显示出甲醇作为清洁能源在海运领域的潜力和重要性。 二、绿色甲醇生产工艺 （一）传统甲醇生产工艺（高碳） 在当前的中国能源化工领域，甲醇作为一种重要的基础化工原料，其生产方式依然以传统的工艺为主导。传统生产工艺主要包括煤制甲醇、天然气制甲醇及焦炉气制甲醇三种形式。基于中国丰富的煤炭资源，煤制甲醇在国内甲醇生产中占据了主导地位，形成了以煤炭为基础的甲醇生产格局。 煤制甲醇工艺依托于国内庞大的煤炭储量，通过先进的煤气化技术将煤炭转化为合成气，再经过一系列的化学反应和提纯过程，最终合成甲醇。这一工艺不仅技术成熟，而且在成本控制方面具有明显优势，为国内甲醇市场提供了稳定的供应源。与此同时，天然气制甲醇利用国内和进口的天然气资源，通过蒸汽转化等工艺，将甲烷转化为合成气，进而合成甲醇。尽管天然气制甲醇在成本上可能略高于煤制甲醇，但其较低的碳排放和清洁的生产过程符合国家绿色发展和节能减排的政策导向。焦炉气制甲醇则是利用钢铁厂炼焦过程中产生的副产品——焦炉气，通过特殊的净化和合成工艺，转化为甲醇。这种工艺实现了资源的循环利用，减少了废气排放，提高了资源的综合利用效率。 资料来源：公开资料整理，招商期货 煤制甲醇的生产过程开始于将煤炭通过气化生成合成气，这是一种主要由一氧化碳（CO）和氢气（H2）组成的混合物。以煤炭作为生产甲醇的原料，其工艺流程主要通过固定床气化技术来制备水煤气，进而作为合成甲醇的基础原料。这一过程可以采用两种不同的 技术路线：（1）单醇技术：这是一种专门用于生产甲醇的技术，其特点是规模相对较小，年产量通常不超过10万吨。这种技术专注于甲醇的单独生产，适用于小规模或特定需求的市场。（2）合成氨联产甲醇工艺：联产甲醇工艺不仅生产合成氨，还能同时联产甲醇，但其生产规模也相对较小，一般不超过10万吨/年。该种联产方式能够提高资源的利用效率，实现产品多样化。 此外，还包括采用气流床气化技术的生产工艺，利用水煤浆气化方法来制备水煤气作为合成甲醇的原料。这种方法的单套装置规模较大，能够达到20万吨/年以上的产量，并且正在向更大规模的方向发展，以满足市场对甲醇不断增长的需求。 以煤为原料生产甲醇的主要工艺流程包括以下几个关键步骤：（1）气化：在气化炉中，煤炭与气化剂反应生成以一氧化碳和氢气为主的水煤气。（2）净化：对生成的水煤气进行净化处理，去除杂质，确保后续合成反应的顺利进行。（3）甲醇合成：在催化剂的作用下，将净化后的水煤气转化为甲醇。（4）甲醇精制：对合成得到的甲醇进行进一步的提纯，以满足不同应用领域对甲醇纯度的要求。 目前煤制甲醇的工艺流程的设计旨在优化资源利用，提高生产效率，并确保产品质量，以适应不断变化的市场需求。随着技术的进步和规模的扩大，以煤为原料的甲醇生产正朝着更加高效的方向发展。 （二）生物质制甲醇（低碳） 随着国家对环保和可持续发展的重视，传统的甲醇生产工艺也在不断地进行技术革新和升级。例如，通过采用更加高效的催化剂、优化反应条件、引入先进的环保处理技术等措施，以提高甲醇生产的能效和降低环境污染。此外，甲醇产业也在积极探索新的原料来源和生产技术，如生物质制甲醇等，以实现原料多元化和生产过程的绿色化，有助于甲醇产业在未来实现更加可持续和环境友好的发展。 中国拥有极为丰富的生物质资源，所占世界生物质能源供应总量的比例最大，占比约为15%，同时我国生物质源储量仅次于煤炭。我国目前已在生物质气化技术领域取得了显著的进展，该技术已被广泛应用于供暖、供气和发电等多个关键领域，并带来了积极的经济效益和环境改善。 然而，尽管在这些领域取得了进展，我国在利用生物质气化技术生产甲醇方面的研究尚处于起步阶段，这一领域仍待深入开发。目前，我国的甲醇生产主要依赖于煤炭，占总生产量的70%以上，天然气和焦炉气分别占11%和13%。煤炭虽然是一种成本较低的原料，但由于