甲醇燃料在全球復(fù)興
* 來(lái)源 :《中國(guó)石化》雜志2020年第1期 * 發(fā)表時(shí)間 : 2020-1-8 0:00:00 * 瀏覽 : 1671
格雷戈里 多蘭 趙凱
摘要：由頁(yè)巖帶來(lái)的充足和廉價(jià)的天然氣為美國(guó)帶來(lái)了甲醇生產(chǎn)的復(fù)興。甲醇作為燃料真正的行動(dòng)發(fā)生在中國(guó)。
甲醇是最簡(jiǎn)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(yīng)用到日程生活中的各個(gè)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(guò)傳統(tǒng)下游，這種變化是在過(guò)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(kāi)發(fā)和示范最早始于美國(guó)上世紀(jì)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(guó)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(jì)90年代末，美國(guó)加州擁有接近20000輛甲醇轎車和超過(guò)100座甲醇燃料加注站。在加州之外，另外14個(gè)州還有40座甲醇加注站。
當(dāng)然，讀者可能更關(guān)心后來(lái)發(fā)生了什么，為什么在今天在美國(guó)的轎車沒(méi)有使用甲醇作為燃料？
首先，上述在美國(guó)（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(méi)有任何技術(shù)上的障礙。
甲醇最早在上世紀(jì)七八十年代被提出作為替代燃料以應(yīng)對(duì)石油漲價(jià)的沖擊，但到了1998年，平均油價(jià)回落到了12美元/桶。在當(dāng)時(shí)的價(jià)格環(huán)境下，甲醇在加油站端失去了競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，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(kāi)始關(guān)注電動(dòng)車帶來(lái)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(hào)。
頁(yè)巖氣革命帶來(lái)甲醇燃料復(fù)興
在美國(guó)，由頁(yè)巖帶來(lái)的充足和廉價(jià)的天然氣為美國(guó)帶來(lái)了甲醇生產(chǎn)的復(fù)興。根據(jù)ADI 分析公司的報(bào)告，到2020年總計(jì)約120億美元將被投入到美國(guó)新建甲醇生產(chǎn)工廠中。這些工廠將帶來(lái)5000個(gè)永久就業(yè)，19000個(gè)臨時(shí)建筑性就業(yè)。在許多新建甲醇工廠落地的美國(guó)路易斯安那州和德克薩斯州，地方經(jīng)濟(jì)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(yè)巖開(kāi)發(fā)產(chǎn)生的伴生和閑置天然氣帶來(lái)的額外收益。
2011年，美國(guó)麻省理工學(xué)院發(fā)布了“天然氣的未來(lái)”研究報(bào)告，該報(bào)告由擔(dān)任過(guò)奧巴馬總統(tǒng)政府時(shí)期美國(guó)能源部部長(zhǎng)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(guó)天然氣驅(qū)動(dòng)汽車最為經(jīng)濟(jì)的路徑。報(bào)告呼吁美國(guó)政府實(shí)施并開(kāi)放燃料標(biāo)準(zhǔn)，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(gè)歐洲大陸的所有轎車都能夠適應(yīng)低比例的甲醇燃料。一些項(xiàng)目用可再生原料來(lái)制備甲醇，如生物質(zhì)和地?zé)幔虼思状家脖徽J(rèn)為是切實(shí)可行和未來(lái)適用的燃料。德國(guó)于今年啟動(dòng)了閉合碳循環(huán)出行項(xiàng)目，為達(dá)到降低溫室氣體排放的目標(biāo)，通過(guò)太陽(yáng)能、風(fēng)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(tuán)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(duì)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(gè)國(guó)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)-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(yùn)行一臺(tái)50MW燃?xì)廨啓C(jī)，使用甲醇燃料為艾利亞特市提供電力。新西蘭已經(jīng)批準(zhǔn)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(zhǔn)使用M15甲醇汽油。印度政府已經(jīng)在印度國(guó)家變革研究院下建立了甲醇經(jīng)濟(jì)專家組，并在開(kāi)發(fā)一系列甲醇燃料市場(chǎng)。印度交通部已經(jīng)批準(zhǔn)全國(guó)推廣使用M15甲醇汽油包括采納M15全國(guó)性標(biāo)準(zhǔn)。其他高比例甲醇燃料正在發(fā)電機(jī)組用于通信鐵塔，卡車、公交車、內(nèi)河航運(yùn)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(duì)全球汽油指標(biāo)提出了統(tǒng)一性的建議。過(guò)去版本的規(guī)范中建議甲醇不應(yīng)在汽油中添加。在我協(xié)會(huì)和其他相關(guān)方詳實(shí)的意見(jiàn)回復(fù)后，第六版的規(guī)范寫明在“應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)允許在汽油中最高3% 體積分?jǐn)?shù)的甲醇。這項(xiàng)變更認(rèn)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(diǎn)，能夠改善汽油并使更高效發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)成為可能。同時(shí)，甲醇在汽油中能夠降低汽車尾氣排放。
全球船運(yùn)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(lái)適用”的船用燃料。瑞典船運(yùn)公司Stena 正在運(yùn)行世界上最大型的客滾船，該船搭載雙燃料甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，減少99%的硫氧化物，60%的氮氧化物和95%的顆粒物排放。國(guó)際海事組織（IMO）已經(jīng)批準(zhǔn)了甲醇作為船舶燃料的臨時(shí)導(dǎo)則，預(yù)計(jì)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(guó)際海事媒體勞氏日?qǐng)?bào)更是向Waterfront Shipping船運(yùn)-由全球甲醇生產(chǎn)企業(yè)梅賽尼斯公司全資所有的船運(yùn)公司頒發(fā)了最佳燃料解決方案大獎(jiǎng)，以表彰其當(dāng)時(shí)運(yùn)行的7艘甲醇雙燃料化學(xué)品運(yùn)輸船。目前更多的甲醇化學(xué)品運(yùn)輸船正在投入運(yùn)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(lán)界科技公司使用甲醇燃料電池作為電動(dòng)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(guó)的觀光船上作為推進(jìn)動(dòng)力，同時(shí)為游船提供部分“日用負(fù)荷”的電力。
中國(guó)甲醇燃料在行動(dòng)
以上介紹都是甲醇作為燃料在全球的一些重點(diǎn)項(xiàng)目，真正的行動(dòng)發(fā)生在中國(guó)。隨著中國(guó)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(zhǎng)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(guó)國(guó)家工信部組織完成了10個(gè)城市，5個(gè)地區(qū)的甲醇汽車試點(diǎn)，共1024輛甲醇汽車，累計(jì)1.84億公里并消耗24000噸甲醇。試點(diǎn)驗(yàn)證了甲醇汽車的適應(yīng)性、可靠性、節(jié)約汽油的燃料經(jīng)濟(jì)性、安全性和環(huán)保性能?；谠圏c(diǎn)的驗(yàn)證成果，國(guó)家工信部、國(guó)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(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》。該意見(jiàn)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(lái)引導(dǎo)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(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)力量。中國(guó)正在轉(zhuǎn)向使用政策工具促進(jìn)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(jìn)口，改善供氣質(zhì)量，降低燃料成本，創(chuàng)造就業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
市場(chǎng)能夠發(fā)現(xiàn)其他類型的甲醇車用燃料應(yīng)用，也從側(cè)面說(shuō)明甲醇作為車用燃料在中國(guó)的廣泛性和適用性。在十?dāng)?shù)個(gè)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(guó)數(shù)萬(wàn)計(jì)的出租車使用高比例甲醇燃料，消費(fèi)者可以花費(fèi)不超過(guò)600元人民幣購(gòu)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(yáng)和南充布局了甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)制造和甲醇汽車制造基地。吉利汽車同樣在冰島運(yùn)行M100甲醇轎車試點(diǎn)，使用國(guó)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(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)上，中國(guó)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(dāng)時(shí)的國(guó)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(biāo)準(zhǔn)。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(guó)家，但西方世界現(xiàn)在是學(xué)生，中國(guó)已經(jīng)成為老師。在未來(lái)，相信世界各國(guó)能夠同中國(guó)一起，堅(jiān)實(shí)推動(dòng)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(huì)首席運(yùn)營(yíng)官和中國(guó)區(qū)首席代表）