甲醇燃料在全球復興
* 來源 :《中國石化》雜志2020年第1期 * 發(fā)表時間 : 2020-1-8 0:00:00 * 瀏覽 : 1631
格雷戈里 多蘭 趙凱
摘要：由頁巖帶來的充足和廉價的天然氣為美國帶來了甲醇生產(chǎn)的復興。甲醇作為燃料真正的行動發(fā)生在中國。
甲醇是最簡單的飽和醇類，在全球作為化工原料和燃料被廣泛用于各種領(lǐng)域。傳統(tǒng)的甲醇下游領(lǐng)域包括醋酸，甲醛等各類產(chǎn)品，應用到日程生活中的各個領(lǐng)域；甲醇下游的新興領(lǐng)域是用于石油替代的產(chǎn)品，包括制取烯烴和用于燃料。目前，甲醇的新興用途已經(jīng)超過傳統(tǒng)下游，這種變化是在過去10年內(nèi)發(fā)生的。
甲醇作為燃料的起源
甲醇作為燃料的使用最早可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)，大規(guī)模的技術(shù)開發(fā)和示范最早始于美國上世紀80年代，取得了大量積極的成果。一輛燃用清潔醇類燃料的汽車比同類型的汽油車還便宜2200美元。這就發(fā)生在1996年，美國福特汽車公司就曾銷售一款可以燃用甲醇（或乙醇）和汽油的“金牛座”靈活燃料轎車。在上世紀90年代末，美國加州擁有接近20000輛甲醇轎車和超過100座甲醇燃料加注站。在加州之外，另外14個州還有40座甲醇加注站。
當然，讀者可能更關(guān)心后來發(fā)生了什么，為什么在今天在美國的轎車沒有使用甲醇作為燃料？
首先，上述在美國（也包括歐洲）完成的工作表明，探索使用甲醇作為替代燃料在技術(shù)上是成功的。使用甲醇作為燃料，沒有任何技術(shù)上的障礙。
甲醇最早在上世紀七八十年代被提出作為替代燃料以應對石油漲價的沖擊，但到了1998年，平均油價回落到了12美元/桶。在當時的價格環(huán)境下，甲醇在加油站端失去了競爭力。同時，在改性汽油中使用甲醇的衍生物甲基叔丁基醚（MTBE）作為清潔組份顯著地改善了汽油車的尾氣排放。同樣在20年前，決策者們開始關(guān)注電動車帶來的零排放前景。
回到2019年，由于甲醇在世界各地由不同的原料生產(chǎn)，這主要包括天然氣、煤炭和其他可再生資源，我們正面臨完全不同的多重信號。
頁巖氣革命帶來甲醇燃料復興
在美國，由頁巖帶來的充足和廉價的天然氣為美國帶來了甲醇生產(chǎn)的復興。根據(jù)ADI 分析公司的報告，到2020年總計約120億美元將被投入到美國新建甲醇生產(chǎn)工廠中。這些工廠將帶來5000個永久就業(yè)，19000個臨時建筑性就業(yè)。在許多新建甲醇工廠落地的美國路易斯安那州和德克薩斯州，地方經(jīng)濟將受惠于數(shù)億美元的投資，政府將新增3億美元的稅收。這還不包括利用頁巖開發(fā)產(chǎn)生的伴生和閑置天然氣帶來的額外收益。
2011年，美國麻省理工學院發(fā)布了“天然氣的未來”研究報告，該報告由擔任過奧巴馬總統(tǒng)政府時期美國能源部部長歐內(nèi)斯特?莫尼茲主持。研究發(fā)現(xiàn)將甲醇作為交通燃料是利用美國天然氣驅(qū)動汽車最為經(jīng)濟的路徑。報告呼吁美國政府實施并開放燃料標準，允許汽車生產(chǎn)企業(yè)提供能夠燃用汽油、甲醇和乙醇的汽車。
在歐洲，燃料質(zhì)量法規(guī)許可汽油中含最高3%的甲醇，這意味著整個歐洲大陸的所有轎車都能夠適應低比例的甲醇燃料。一些項目用可再生原料來制備甲醇，如生物質(zhì)和地熱，因此甲醇也被認為是切實可行和未來適用的燃料。德國于今年啟動了閉合碳循環(huán)出行項目，為達到降低溫室氣體排放的目標，通過太陽能、風能等可再生能源生產(chǎn)電制燃料，甲醇是其中的核心燃料和能源介質(zhì)。在意大利，菲亞特克萊斯勒汽集團同意大利的石油和天然氣巨頭埃尼公司在菲亞特 轎車車隊上合作示范“A20”醇類燃料，即15%甲醇、5%乙醇和80%汽油。
從更廣闊的全球視角看，多個國家正在尋求將甲醇作為能源資源用于各類領(lǐng)域。2016年，以色列正式發(fā)布了M15國家標準-即15%甲醇和85%汽油的摻混，并正在甲醇燃料輕卡用于替代柴油。以色列正在運行一臺50MW燃氣輪機，使用甲醇燃料為艾利亞特市提供電力。新西蘭已經(jīng)批準使用M3（3%甲醇含量汽油），澳大利亞的維多利亞省已經(jīng)批準使用M15甲醇汽油。印度政府已經(jīng)在印度國家變革研究院下建立了甲醇經(jīng)濟專家組，并在開發(fā)一系列甲醇燃料市場。印度交通部已經(jīng)批準全國推廣使用M15甲醇汽油包括采納M15全國性標準。其他高比例甲醇燃料正在發(fā)電機組用于通信鐵塔，卡車、公交車、內(nèi)河航運和漁船等領(lǐng)域推廣。
2019年10月，“世界燃油規(guī)范”第六版由領(lǐng)先的汽車工業(yè)組織發(fā)布，對全球汽油指標提出了統(tǒng)一性的建議。過去版本的規(guī)范中建議甲醇不應在汽油中添加。在我協(xié)會和其他相關(guān)方詳實的意見回復后，第六版的規(guī)范寫明在“應用標準規(guī)定下”甲醇摻混汽油是可接受的，并提供了歐盟的EN228汽油標準允許在汽油中最高3% 體積分數(shù)的甲醇。這項變更認可了甲醇高辛烷值、高汽化潛熱、高火焰?zhèn)鞑ニ俣群徒档捅鸬奶攸c，能夠改善汽油并使更高效發(fā)動機的技術(shù)成為可能。同時，甲醇在汽油中能夠降低汽車尾氣排放。
全球船運行業(yè)也在尋求更加清潔的燃料，甲醇正在凸顯成為一種“未來適用”的船用燃料。瑞典船運公司Stena 正在運行世界上最大型的客滾船，該船搭載雙燃料甲醇發(fā)動機，減少99%的硫氧化物，60%的氮氧化物和95%的顆粒物排放。國際海事組織（IMO）已經(jīng)批準了甲醇作為船舶燃料的臨時導則，預計甲醇作為船舶燃料的相關(guān)安全規(guī)范將在2020年6月后正式生效。2018年國際海事媒體勞氏日報更是向Waterfront Shipping船運-由全球甲醇生產(chǎn)企業(yè)梅賽尼斯公司全資所有的船運公司頒發(fā)了最佳燃料解決方案大獎，以表彰其當時運行的7艘甲醇雙燃料化學品運輸船。目前更多的甲醇化學品運輸船正在投入運行，并有一定數(shù)量的新增訂單。
甲醇同樣是最便捷的氫載體為燃料電池技術(shù)供能。在丹麥，藍界科技公司使用甲醇燃料電池作為電動轎車和物流車的增程器。Serenergy公司的甲醇燃料電池還被用在德國的觀光船上作為推進動力，同時為游船提供部分“日用負荷”的電力。
中國甲醇燃料在行動
以上介紹都是甲醇作為燃料在全球的一些重點項目，真正的行動發(fā)生在中國。隨著中國化工行業(yè)特別是煤化工行業(yè)的發(fā)展，甲醇行業(yè)已經(jīng)成長為石油化工行業(yè)中的第二大產(chǎn)品，化工行業(yè)中的第一大產(chǎn)品行業(yè)。為便利貿(mào)易，鄭州交易所擁有世界上唯一的甲醇期貨。
在專用高比例甲醇燃料汽車方面，中國國家工信部組織完成了10個城市，5個地區(qū)的甲醇汽車試點，共1024輛甲醇汽車，累計1.84億公里并消耗24000噸甲醇。試點驗證了甲醇汽車的適應性、可靠性、節(jié)約汽油的燃料經(jīng)濟性、安全性和環(huán)保性能?；谠圏c的驗證成果，國家工信部、國家發(fā)展改革委、科技部等8部委于今年3月份下發(fā)了《關(guān)于在部分地方推廣甲醇汽車應用的指導意見》。該意見明確提出在條件好的地區(qū)推廣甲醇汽車，并按照其他燃料和新型汽車技術(shù)一樣，采用”雙積分”的政策來引導行業(yè)的發(fā)展。目前涉及甲醇汽車車輛產(chǎn)品、相關(guān)燃料和加注設(shè)施的多項國家標準正在制定中。
世界汽車和甲醇行業(yè)正在關(guān)注這種領(lǐng)導力量。中國正在轉(zhuǎn)向使用政策工具促進更廣泛地甲醇汽車的商業(yè)化發(fā)展，這將有助于降低原油進口，改善供氣質(zhì)量，降低燃料成本，創(chuàng)造就業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展。
市場能夠發(fā)現(xiàn)其他類型的甲醇車用燃料應用，也從側(cè)面說明甲醇作為車用燃料在中國的廣泛性和適用性。在十數(shù)個省份，甲醇已成成為燃料中重要的一部分，銷售M15 作為經(jīng)即可接收和清潔的汽油組分。中國數(shù)萬計的出租車使用高比例甲醇燃料，消費者可以花費不超過600元人民幣購買改裝汽油車燃用甲醇的套件。
吉利汽車在甲醇轎車商業(yè)化的最前沿，在晉中、貴陽和南充布局了甲醇發(fā)動機制造和甲醇汽車制造基地。吉利汽車同樣在冰島運行M100甲醇轎車試點，使用國際碳循環(huán)公司的可再生甲醇。
用以降低城市污染物，打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)上，中國同樣在引入甲醇作為工業(yè)鍋爐和灶具方面引領(lǐng)世界。在2015年，當時的國家環(huán)保部在正式回函中明確以甲醇為主的醇基燃料的適用標準。甲醇燃燒的顆粒物和碳煙為近乎為零，作為液體燃料，甲醇可以成為煤炭、柴油、液化石油氣和其他化石燃料的清潔替代。
使用甲醇作為燃料可能最早源于西方國家，但西方世界現(xiàn)在是學生，中國已經(jīng)成為老師。在未來，相信世界各國能夠同中國一起，堅實推動甲醇低碳綠色甲醇在交通能源的發(fā)展。
（作者分別為全球甲醇行業(yè)協(xié)會首席運營官和中國區(qū)首席代表）