綠色甲醇作為一種重要的化工原料和燃料，由可再生的二氧化碳和清潔的氫氣制取而成，其全生命周期可實(shí)現(xiàn)凈零排放，成為甲醇產(chǎn)業(yè)深度脫碳、轉(zhuǎn)型和升級(jí)的首選，引起全球的關(guān)注。本文就綠色甲醇的制備工藝及現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目信息進(jìn)行摸底調(diào)研。

01

綠色甲醇制備工藝

甲醇按照制備方式不同可以分為傳統(tǒng)化工制甲醇和綠色甲醇，傳統(tǒng)化工制甲醇又可以分為煤制甲醇和天然氣制甲醇，綠色甲醇又可以分為電制甲醇和生物甲醇。

甲醇的主要生產(chǎn)路線(xiàn)

1.1  傳統(tǒng)醇制備工藝

（1）煤制甲醇工藝

煤制甲醇是以煤為原料生產(chǎn)甲醇的技術(shù)，煤與來(lái)自空氣中的氧氣在氣化爐內(nèi)制得高CO含量的粗煤氣，按照一定碳?xì)浔燃尤際2，經(jīng)凈化工序?qū)⒍嘤嗟腃O2和硫化物脫除后得到甲醇合成氣，再經(jīng)過(guò)壓縮、合成等工序制得含水粗甲醇，經(jīng)過(guò)精餾工序精制得到產(chǎn)品甲醇。

煤制甲醇工藝流程圖

（2）天然氣制甲醇工藝

天然氣制甲醇是以天然氣為原料生產(chǎn)甲醇的技術(shù)，有蒸汽轉(zhuǎn)化、催化部分氧化、非催化部分氧化等方法，其中蒸汽轉(zhuǎn)化法應(yīng)用得最廣泛，它是在管式爐中常壓或加壓下進(jìn)行的。由于反應(yīng)吸熱必須從外部供熱以保持所要求的轉(zhuǎn)化溫度，一般是在管間燃燒某種燃燒氣態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)化用的蒸汽直接在裝置上靠煙道氣和轉(zhuǎn)化氣的熱量制取。

天然氣制甲醇流程圖

1.2  綠色甲醇制備工藝

1.2.1  綠電制甲醇制備工藝

綠電制甲醇工藝包括電解水制氫后催化合成甲醇、電解水和二氧化碳制合成氣后催化合成甲醇、由水和二氧化碳直接電催化合成甲醇。電解水制氫后催化合成甲醇是使用可再生電力通過(guò)電解水工藝制氫，然后與CO2催化反應(yīng)形成綠色甲醇，這是最簡(jiǎn)單也最成熟的方法。電解水和二氧化碳制合成氣后催化合成甲醇的方法是通過(guò)電解生產(chǎn)合成氣(CO和H2兩種成分)，然后根據(jù)傳統(tǒng)甲醇生產(chǎn)方式將合成氣轉(zhuǎn)化為綠色甲醇，這種方法可以實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)化效率。CO2和水直接轉(zhuǎn)化為甲醇的方法由于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的效率和產(chǎn)量有限的原因，尚處于研究階段。

三種綠電制甲醇工藝

1.2.2  生物質(zhì)甲醇制備工藝

（1）生物甲烷制甲醇

生物甲烷路線(xiàn)是以畜禽糞便、城市垃圾為原料，通過(guò)厭氧發(fā)酵獲得沼氣（其中甲烷含量在50%左右），在沼氣應(yīng)用于重整器材料之前，需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，使質(zhì)量與石油天然氣相同，然后再走天然氣合成甲醇路線(xiàn)得到綠色甲醇，其中沼氣成本是影響綠色甲醇成本的最主要因素。

生物甲烷制甲醇工藝流程圖

（2）生物質(zhì)氣化制甲醇

生物質(zhì)氣化路線(xiàn)是用農(nóng)林固體廢棄物經(jīng)氣化工藝熱解為合成氣再進(jìn)行甲醇合成。其技術(shù)原理與煤氣化產(chǎn)甲醇路線(xiàn)相近，最大的區(qū)別是原料為生物質(zhì)，在理化性能上與煤炭有一定差異。生物質(zhì)氣化制甲醇工藝包括原料預(yù)處理、氣化、氣體調(diào)節(jié)和清潔等步驟。原料預(yù)處理是對(duì)原料送入氣化爐之前以某種方式進(jìn)行均化處理；氣化是在氣化爐內(nèi)進(jìn)行，氣化爐是原料轉(zhuǎn)化至合成氣(包括各種雜質(zhì))的高溫轉(zhuǎn)化器，其中反應(yīng)所需的熱能通常由一部分純氧原料提供，也可以通過(guò)某種熱交換間接提供，氣熱解為合成氣后的主要成分為CO、CO2、H2，要求纖維素碳?xì)浔葹?:2，甲醇碳?xì)浔葹?:4；氣化步驟結(jié)束后，未經(jīng)處理的粗制合成氣需要進(jìn)行清潔和調(diào)節(jié)以達(dá)到甲醇合成供應(yīng)商規(guī)定的質(zhì)量水平。

國(guó)內(nèi)一些科研機(jī)構(gòu)與技術(shù)公司已在原料適應(yīng)性方面做了加壓固定床、加壓循環(huán)流化床等方面的工業(yè)化嘗試，取得一定經(jīng)驗(yàn)。短期來(lái)看，生物質(zhì)氣化路線(xiàn)具有成本較低、原料來(lái)源豐富，容易大型化的優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外已有這條路線(xiàn)的工業(yè)化裝置，利用生物質(zhì)和廢棄物氣化生產(chǎn)綠色甲醇也是我國(guó)大多數(shù)地區(qū)最為經(jīng)濟(jì)的途徑，但在國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有成功案例。

生物質(zhì)氣化制甲醇工藝流程圖

1.2.3  生物質(zhì)甲醇制備工藝

（1）生物質(zhì)氣化與電制甲醇聯(lián)合工藝

生物質(zhì)制甲醇由于氣化反應(yīng)的吸熱特性(耗能)，氣化爐中會(huì)產(chǎn)生CO。同時(shí)，甲醇合成的最佳H2/CO比接近2，而這些原料生產(chǎn)的合成氣混合物中H?/CO含量較低，為了調(diào)節(jié)這一比例，合成氣中的部分CO通過(guò)WGS（水煤氣變換）與水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H2，這一過(guò)程同樣會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的CO2，因此生物質(zhì)制甲醇的表觀(guān)轉(zhuǎn)化率會(huì)降低(Reschetilowski，2013 年)。這種方案的整體碳效率約為50%，意味著原料中只有約50% 的碳最終轉(zhuǎn)化為甲醇，剩余部分CO?沒(méi)有得到充分的利用。

因此，為了提高碳利用率可以通過(guò)剩余的CO2與其他來(lái)源的氫氣發(fā)生反應(yīng)，從而生產(chǎn)更多的甲醇，可以通過(guò)結(jié)合生物甲醇方案和部分綠色甲醇方案的混合工藝實(shí)現(xiàn)，在這一工藝中，生物質(zhì)中約100%的碳最終以甲醇產(chǎn)物中的碳形式存在，所需氫氣由使用可再生能源的電解水提供。整個(gè)過(guò)程分為兩部，第一步是注入氫氣以使H2/CO比大約為2，從而免除對(duì)于WGS（水煤氣變換）反應(yīng)的需求；第二步是注入足夠的H2，與剩余的CO2發(fā)生反應(yīng)生成甲醇。

以生物質(zhì)或城市固體廢物 (MSW) 為原料

聯(lián)合生產(chǎn)甲醇

（2）生物甲烷與電制甲醇聯(lián)合工藝

沼氣預(yù)處理過(guò)程種會(huì)產(chǎn)生CO2，則需要更多H2與CO2合成甲醇，進(jìn)一步減少該工藝碳排放的方法是使用可再生能源電力加熱重整爐，Haldor Topsoe 正在開(kāi)發(fā)的工藝便是如此。2020年末，柏斯托(Perstorp)宣布在瑞典斯泰農(nóng)松德市(Stenungsund)的 Project AIR 下建立使用這一技術(shù)的甲醇工廠(chǎng)，該工廠(chǎng)旨在替代 20 萬(wàn)噸的化石基甲醇，并計(jì)劃從2025年開(kāi)始生產(chǎn)可再生甲醇(Perstorp，2020年)。原料中的所有碳最終幾乎都能夠以甲醇產(chǎn)品中的碳形式存在，從而大幅提高給定數(shù)量沼氣的產(chǎn)能。從碳利用的角度來(lái)看，相比當(dāng)前沼氣應(yīng)用于發(fā)電和供熱或以生物甲烷形式作為車(chē)輛燃料的使用效率更高。

以沼氣為原料進(jìn)行生物甲醇和綠色甲醇聯(lián)產(chǎn)

1.3  綠色甲醇技術(shù)路線(xiàn)對(duì)比

綠色甲醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，生物質(zhì)氣化路線(xiàn)（生物甲烷和生物質(zhì)氣化路線(xiàn)）的技術(shù)相對(duì)成熟、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期較短，可作為前期技術(shù)路線(xiàn)。電解水路線(xiàn)作為中遠(yuǎn)期技術(shù)路線(xiàn)具有較好前景，降本空間大。生物甲醇具有成本優(yōu)勢(shì)，收集規(guī)模及穩(wěn)定性需規(guī)范化發(fā)展，市場(chǎng)潛力巨大。

02

國(guó)外綠醇制造情況

2.1  國(guó)外綠醇項(xiàng)目

國(guó)際組織甲醇協(xié)會(huì)（Methanol Institute, MI）與芬蘭公司GENA Solutions Oy合作，統(tǒng)計(jì)了全球各國(guó)的甲醇項(xiàng)目。根據(jù)該數(shù)據(jù)來(lái)源，截至2024年6月27日，除中國(guó)外的全球甲醇項(xiàng)目共有102個(gè)，累計(jì)產(chǎn)能13,269,500噸/年。

按照所在國(guó)家劃分，從項(xiàng)目數(shù)量的角度來(lái)看，西班牙、丹麥、美國(guó)、德國(guó)、瑞典是海外國(guó)家中項(xiàng)目數(shù)量最多的5個(gè)國(guó)家，數(shù)據(jù)依次為13、10、10、9、9。

從項(xiàng)目產(chǎn)能的角度來(lái)看，美國(guó)、西班牙、澳大利亞、荷蘭、印度是海外甲醇項(xiàng)目規(guī)劃產(chǎn)能最多的5個(gè)國(guó)家，產(chǎn)能數(shù)據(jù)依次為每年289.9萬(wàn)噸、120萬(wàn)噸、91.8萬(wàn)噸、89.9萬(wàn)噸、82.9萬(wàn)噸，所占百分比依次為22%、9%、7%、7%、6%。

從生產(chǎn)甲醇的類(lèi)別來(lái)看，生產(chǎn)電制甲醇的項(xiàng)目有64個(gè)，生產(chǎn)生物質(zhì)甲醇的項(xiàng)目有38個(gè)；電制甲醇的規(guī)劃產(chǎn)能為801.25萬(wàn)噸/年，生物質(zhì)甲醇的規(guī)劃產(chǎn)能為525.7萬(wàn)噸/年，兩類(lèi)甲醇所占的百分比分別為60.4%、39.6%。

從項(xiàng)目所處階段來(lái)看，公布或可研階段的項(xiàng)目有73個(gè)，規(guī)劃中的項(xiàng)目有13個(gè)，建造中的項(xiàng)目有5個(gè)，運(yùn)營(yíng)中的項(xiàng)目有11個(gè)，四類(lèi)階段對(duì)應(yīng)的規(guī)劃產(chǎn)能及百分比如下。

2.2  代表性企業(yè)

企業(yè)方面，參與上述項(xiàng)目的企業(yè)按總計(jì)產(chǎn)能排在前五的分別是HIF Global（248.5萬(wàn)噸/年），OCI Global（100萬(wàn)噸/年），ReNew Energy Global（80萬(wàn)噸/年），ABEL Energy（60萬(wàn)噸/年），Orsted（50.5萬(wàn)噸），分別參與了5、4、2、2、4個(gè)項(xiàng)目。

（1）HIF Global

HIF Global，全名Highly Innovative Fuels Global。該公司于2016年創(chuàng)立，并得到了德國(guó)汽車(chē)制造商保時(shí)捷的支持，目前已成為世界領(lǐng)先的電子燃料（eFuels）企業(yè)，并在美國(guó)、智利、澳大利亞、德國(guó)都開(kāi)設(shè)了辦公點(diǎn)及工廠(chǎng)，與西門(mén)子、莊信萬(wàn)豐、出光興產(chǎn)等多家企業(yè)都建立了合作關(guān)系。其目標(biāo)是成為全球最大的電子燃料制造商，到2035年日供應(yīng)15萬(wàn)桶電子燃料。

HIF Global參與的綠醇項(xiàng)目如下：

（2）OCI Global

OCI Global是全球氮?dú)�、甲醇和氫氣領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，是世界第三大氮肥制造商、第五大甲醇制造商，也是目前旗下運(yùn)營(yíng)中的綠醇工廠(chǎng)產(chǎn)能最高的企業(yè)。其總部位于荷蘭，已在美國(guó)、英國(guó)、阿聯(lián)酋、埃及、阿爾及利亞等國(guó)開(kāi)設(shè)了辦公點(diǎn)及工廠(chǎng)。OCI Global也是全球船運(yùn)巨頭馬士基的合作伙伴，為公司第一艘綠色甲醇燃料船舶的首航提供綠色生物甲醇。

OCI Global參與的綠醇項(xiàng)目如下：

（3）ReNew Energy Global

ReNew Energy Global是印度首家在納斯達(dá)克上市的綠色能源企業(yè)。該公司于2011年成立，并在當(dāng)年9月得到了高盛的注資，對(duì)印度的光伏、綠色氫基能源等產(chǎn)業(yè)都有參與，并成為了2023年全球獨(dú)角獸企業(yè)500強(qiáng)之一，與多家亞洲公司進(jìn)行了合作，包括日本電力公司JERA、思拓新能源（Sol-bright）、馬來(lái)西亞Gentari等。

ReNew Energy Global參與的綠醇項(xiàng)目如下：

（4）ABEL Energy

ABEL Energy是澳大利亞主要的綠氫綠醇制造商和出口商。該公司于2020年成立，旗下工廠(chǎng)集中在大洋洲國(guó)家，目前已與墨爾本港、馬士基、Svitzer等簽署了諒解備忘錄，并與莊信萬(wàn)豐、蒂森克虜伯進(jìn)行了合作。

ABEL Energy參與的綠醇項(xiàng)目如下：

（5）Orsted

Orsted總部位于丹麥，前身為丹麥?zhǔn)�油與天然氣公司，并于哥本哈根證券交易所掛牌上市，是丹麥最大的能源公司，也是全球最大的海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)商。該公司先后與英國(guó)BP公司、航運(yùn)公司馬士基、微軟公司、越南計(jì)劃和投資部等進(jìn)行了合作，其88%的能源來(lái)自可再生能源。

Orsted參與的綠醇項(xiàng)目如下：

03

國(guó)內(nèi)綠醇制造情況

3.1  國(guó)內(nèi)綠醇項(xiàng)目

在2023年航運(yùn)業(yè)給綠色甲醇帶來(lái)了新的需求后，國(guó)內(nèi)的綠醇項(xiàng)目呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。截至2024年6月21日，已有109個(gè)綠醇項(xiàng)目，累計(jì)產(chǎn)能50,373,600噸/年。

按照項(xiàng)目所在地劃分，從項(xiàng)目數(shù)量的角度來(lái)看，北方地區(qū)的項(xiàng)目較多，各省份中數(shù)量排名前五的依次為內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、山東，具體數(shù)據(jù)分別為30、19、15、8、6。

從項(xiàng)目產(chǎn)能的角度來(lái)看，北方省份的規(guī)劃產(chǎn)能同樣排在前列，產(chǎn)能最多的五個(gè)省份依次為內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、湖北、黑龍江，其規(guī)劃產(chǎn)能及百分比分別為1602.17萬(wàn)噸（32%）、1409萬(wàn)噸（28%）、733.7萬(wàn)噸（15%）、300萬(wàn)噸（6%）、250萬(wàn)噸（5%）。

從生產(chǎn)甲醇的類(lèi)別來(lái)看，生產(chǎn)電制甲醇的項(xiàng)目有46個(gè)，生產(chǎn)生物質(zhì)甲醇的項(xiàng)目有51個(gè)；電制甲醇的規(guī)劃產(chǎn)能為3220.77萬(wàn)噸/年，生物質(zhì)甲醇的規(guī)劃產(chǎn)能為1726.59萬(wàn)噸/年，兩類(lèi)甲醇所占的百分比分別為63.9%、34.3%。我國(guó)生物質(zhì)資源較全球其他國(guó)家有一定優(yōu)勢(shì)，生物質(zhì)甲醇生產(chǎn)項(xiàng)目也相應(yīng)較多。盡管如此，我國(guó)風(fēng)光能源的利用則更勝一籌，從規(guī)劃產(chǎn)能的角度來(lái)看，電制甲醇的規(guī)劃產(chǎn)能要遠(yuǎn)大于生物質(zhì)甲醇。除此之外，另有12個(gè)項(xiàng)目暫未公布將用的制造工藝，這12個(gè)項(xiàng)目?jī)H處于公布階段，共有90萬(wàn)噸/年的產(chǎn)能。

從項(xiàng)目所處階段來(lái)看，我國(guó)絕大多數(shù)的項(xiàng)目尚處在早期階段，已在運(yùn)營(yíng)中的只有行業(yè)發(fā)展初期開(kāi)始的示范項(xiàng)目。具體為，公布或可研階段的項(xiàng)目有88個(gè)，規(guī)劃中的項(xiàng)目有10個(gè)，建造中的項(xiàng)目有9個(gè)，運(yùn)營(yíng)中的項(xiàng)目有2個(gè)，四類(lèi)階段對(duì)應(yīng)的規(guī)劃產(chǎn)能及百分比如下。

3.2  代表性企業(yè)

企業(yè)方面，參與上述項(xiàng)目的企業(yè)按總計(jì)產(chǎn)能靠前的分別是中民（遼寧）實(shí)業(yè)集團(tuán)（1300萬(wàn)噸/年）、運(yùn)達(dá)股份（750萬(wàn)噸/年）、吉道能源（270萬(wàn)噸/年）、中能建（249萬(wàn)噸/年）、國(guó)電投（235萬(wàn)噸/年），分別參與了4、3、3、8、9個(gè)項(xiàng)目，大部分項(xiàng)目都處于公布或可研的早期階段。具體參與項(xiàng)目信息如下：

由上述數(shù)據(jù)可見(jiàn)，我國(guó)仍處于綠醇產(chǎn)業(yè)的早期階段，絕大部分項(xiàng)目仍處于公布或可研階段，相應(yīng)的產(chǎn)能也只是一個(gè)大概的數(shù)字。無(wú)論是國(guó)有還是民營(yíng)企業(yè)，目前雖準(zhǔn)備了已備案的項(xiàng)目，但正處于觀(guān)望的態(tài)度，相信綠醇產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)性一旦被證實(shí)，商業(yè)化模式被探索出來(lái)，中國(guó)的龐大綠醇產(chǎn)能也會(huì)很快落地。

       原文標(biāo)題 : 國(guó)內(nèi)外綠醇項(xiàng)目大摸底：TOP6國(guó)家都有誰(shuí)