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題目看起來有點聳人聽聞，不過先容我講個故事。

說有個人家里有幾畝地，一開始全都種了糧食，每年收成也有千把斤，除了滿足自家吃飯還能有些剩余，日子過得自給自足倒也其樂融融。有朋友看他糧食吃不完就給他出主意，告訴他可以用糧食釀酒，這東西比水可好多了，吃飯時喝點這個清冽爽口，還有騰云駕霧的感覺。這家人心動了，于是就將家里剩余糧食全部釀成了酒，一嘗果然上癮，于是第二年這家人就將更多的糧食釀酒，都陶醉在幸福的瓊漿玉液里。終于有一天，這家人發(fā)現(xiàn)原本堆積如山、一年也吃不完的口糧盡然不夠了，他們經(jīng)常要餓著肚子喝酒，于是美酒也變成了苦酒。是什么原因造成的呢？原來以前再怎么換著花樣吃糧食比如米飯、米餅、米面等等，它都還是大米，可真要把大米釀成酒的話，那可是要3斤糧食才能換來1斤酒??！

看出什么問題來了么？這就是樸素的能量守恒定律在發(fā)揮作用，具體在化學反應里以遵循熱力學第二定律為表現(xiàn)。任何生物化學反應都是一種能量傳遞，而且自然狀態(tài)下能量轉(zhuǎn)化是有方向性的，如果要逆方向轉(zhuǎn)化就得付出額外的能量，或多或少，所以存在一個以哪種能量形式最佳的問題。就如同上文提到的糧食，除了釀酒，還可以轉(zhuǎn)化成生物基燃料，或者化工中間體，一般生物化工需要消耗大量電能，高耗能不說，經(jīng)濟性也很成問題，尤其大量轉(zhuǎn)成工業(yè)需求還威脅人類自身糧食安全，所以在經(jīng)歷了最初的喧囂后，這種工藝路徑逐漸銷聲匿跡了。而中國的甲醇行業(yè)是不是也同樣經(jīng)歷著類似的瘋狂，盲目在發(fā)展著一些本不該涉足的行業(yè)應用，什么才是甲醇最佳的發(fā)展路徑呢？哪些甲醇現(xiàn)在熱門的下游應用會在若干年后被其它更簡單、經(jīng)濟的化工原料替代而逐漸被淘汰？尤其是基于那些不可再生的化石原料：石油，天然氣，或者煤，哪種原料制取甲醇最經(jīng)濟？

很多時候，市場供需信號可能會誤導市場，成本的概念都是相對的，變化的，特別是現(xiàn)代化工裝置變得越來越大型，刻意從規(guī)模上擴大產(chǎn)能以降低邊際成本、提高競爭性，當出現(xiàn)新的更有競爭性產(chǎn)品時，舊有市場將會被顛覆，整個化學品市場就是這樣不斷推陳出新發(fā)展起來的，多少個過去曾經(jīng)興盛的行業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)歸復死寂，但依然還有些反應轉(zhuǎn)化過程雖經(jīng)歷百年仍舊生機勃勃，其中暗含的普遍規(guī)律就是，只有符合最佳能量效率轉(zhuǎn)化的才是最有生命力的，因為生成某種目標產(chǎn)物的化學合成反應可以成百上千種，我們可以比較各種原料當期成本以估算不同反應路徑的優(yōu)劣，但最后歸根結(jié)底還是要比較該反應路徑所耗費能量的高低，以及所獲得產(chǎn)物中保留下來的能量密度大小，這直接決定了該產(chǎn)品下一步使用的效率，這才是最基本的邏輯主線。

歐美國家一般用熱能單位MMBtu來衡量某種能源形式利用效率的高低。這個說法有很強的實用價值，因為MMBtu的定義就是：1磅純水溫度升高1F所需的熱量；對此能源界有個很有意思的類比，就是人類能量大多都是通過靠“燒開水” 的方式獲得的，對此大多數(shù)人也許不信，但這確實是事實。根據(jù)EIA 2012年的數(shù)據(jù)，88%的原油被用來當作燃料，只有約12%作為化工原料，變成了紡織原料、塑料、建筑材料，還有護膚品、衣服、手機、電器、管材、家具等等，我們身邊任何一種常用物品中總能找到石油化工品的影子，可即使應用這樣廣泛，也還只是整個能源應用體系的一小部分，很大部分都被用來“燒水” 產(chǎn)生蒸汽或者變成燃氣推動汽/氣輪機發(fā)電，或者當作燃料驅(qū)動交通工具做功?？傊@些能量最初都通過熱能形式被人類社會利用。忘掉可再生能源吧，在我們有生之年它們所起作用都將是有限的，比如我國發(fā)電70%左右依然是煤，美國2013年可再生能源利用僅占13%左右。就全球可再生能源利用中，真正沒有用到汽/氣輪機發(fā)電的太陽能、風能、潮汐能等也只占到很小的比例。

回到本文的主題 —— 甲醇。根據(jù)上文介紹的邏輯，我們選用甲醇來一管窺豹，對其下游應用的能量效率和最終產(chǎn)品的能量密度比較進行分析，看看中國的甲醇在整個能源利用體系中處于什么位置，是不是合理，其發(fā)展又將向何處去？

1. 甲醇的下游應用選擇

將前者國外甲醇應用情況與后者我國情況進行對比，很容易發(fā)現(xiàn)甲醇轉(zhuǎn)化成甲醛、醋酸、甲胺等的比例都大體差不多，而且需求也比較穩(wěn)定，差異主要來自于甲醇燃料、二甲醚的需求，還有就是最近剛剛才涌現(xiàn)的大量烯烴MTO方面的需求，這些是推動甲醇需求在中國爆發(fā)性成長的原動力。可是，為什么會有這樣的不同？

1.1 二甲醚

二甲醚又稱甲醚，簡稱DME，在常壓下是一種無色氣體或壓縮液體，具有輕微醚香味。相對密度（20℃）0.666，熔點-141.5℃，沸點-24.9℃，室溫下蒸氣壓約為0.5MPa，與石油液化氣（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多種有機溶劑。易燃，在燃燒時火焰略帶光亮，燃燒熱（氣態(tài)）為1455kJ/mol。常溫下DME具有惰性，不易自動氧化，無腐蝕、無致癌性，但在輻射或加熱條件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。

作為一種新興基本化工原料，二甲醚具有很多用途。一般由于其良好的易壓縮、冷凝、汽化特性，國際上二甲醚主要在制藥、農(nóng)藥等化學工業(yè)中有許多獨特用途，如高純度的二甲醚可代替氟里昂用作氣溶膠噴射劑和致冷劑，減少對大氣環(huán)境的污染和臭氧層的破壞。

中國在二甲醚需求方面與國外不同的一個主要原因就是對民用燃料氣的替代。因為國內(nèi)LPG、汽柴油價格的壟斷管制，民營企業(yè)對二甲醚在燃料氣替代上寄有很大的期望，實際上國內(nèi)10年前就已經(jīng)開始在柴油部分摻混二甲醚的操作，雖然沒有明確的法規(guī)和標準，但以往的高油價使得二甲醚替代LPG、汽柴油方面變得有利可圖，加上二甲醚可以作為城市管道煤氣的調(diào)峰氣、液化氣摻混氣，所以國內(nèi)二甲醚的需求明顯比國外大。

現(xiàn)在的問題是，二甲醚的制備目前主要是通過天然氣、煤或焦爐煤氣生產(chǎn)，工藝上有“一步法”和“兩步法”，但實際上主體反應都還是需要先制得甲醇，然后甲醇再脫水縮合生成二甲醚。前段的合成氣制備甲醇總體能耗約為46GJ/kg，甲醇縮合生成二甲醚放熱約744KJ/kg，而甲醇自身的燃燒熱大約為19530KJ/kg，這樣看來就很明顯了，為了得到燃燒熱約為36120KJ/kg的二甲醚，通過2個甲醇的合成，過程中還需要損耗多達~50GJ/kg的能量，關(guān)鍵是最后的收效和直接使用甲醇做燃料沒有多大區(qū)別；作為熱值僅為LPG約2/3的二甲醚，替代LPG進入燃氣管網(wǎng)也不值得提倡，因為LPG是重要的化工原料，其能量密度雖比NG高約2.8倍，但天然氣更清潔環(huán)保，也更加便捷，今后燃氣市場的主力還是天然氣，所以二甲醚在此更沒有多大市場的。

如果二甲醚在燃料替代市場打不開局面，甚至還會被其他原料替代的話，實際上它的整個需求量占比在今后甲醇下游細分方面重要性還會降低，這將是可以看得見的趨勢。

1.2 甲醇燃料

甲醇作為燃料在中國有兩種途徑，一是摻混汽油做成M15，M30，M85，M100等規(guī)格在普通加油站進行銷售，另一種是甲醇直接制汽油MTG工藝，隨著煤化工的興起最近得到市場越來越多的期待。

實際上根據(jù)EIA的數(shù)據(jù)，甲醇的能量密度相當于汽油的一半左右，不如乙醇或者天然氣。其帶來的好處是含氧量增加，燃燒清潔，弊端就是毒性大、易腐蝕。

1.2.1 甲醇摻混汽油

甲醇摻混汽油目前在國內(nèi)被定義為替代能源，2012年由工信部發(fā)文在山西、陜西、上海等地進行試點，但目前在各地都遭遇了冷遇。從經(jīng)濟性看，甲醇摻混比例越高越有吸引力，最好是M100。問題是，甲醇摻混汽油最大挑戰(zhàn)是燃燒后產(chǎn)生的甲醛、甲酸等都會對發(fā)動機產(chǎn)生嚴重的腐蝕和磨損影響，即使添加昂貴的緩蝕劑等助劑也收效甚微。美國Ford公司的研究發(fā)現(xiàn)，使用甲醇汽油后，發(fā)動機潤滑油中的鐵含量比使用無鉛汽油大5.2倍，發(fā)動機的磨損主要表現(xiàn)是活塞環(huán)和汽缸壁的磨損和腐蝕，另外，甲醇的蒸發(fā)潛熱大，氣化不良而流入汽缸壁，致潤滑油膜被沖洗而造成的潤滑油稀釋、并嚴重乳化導致發(fā)動機部件的摩擦磨損。RIPP的研究結(jié)果也表明，甲醇汽油對汽車油箱的鉛錫鍍層有腐蝕作用，甲醇的親水性使得在少量水分存在情況下很容易發(fā)生相分離，影響貯存和汽車正常運轉(zhuǎn)。而且甲醇是典型的神經(jīng)毒物，可經(jīng)呼吸道、 胃腸道和皮膚吸收，損害人的呼吸道粘膜和視力，對人體的神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)影響最大。

甲醇汽油開發(fā)及應用在國外開始于70年代的第二次石油危機，從替代能源角度出發(fā)，德國、美國、日本等國都曾對甲醇燃料及甲醇汽車配套技術(shù)進行研發(fā)。早在70年代，美國重點開發(fā)了M85、M100專用甲醇燃料汽車，但據(jù)統(tǒng)計，1998年后美國甲醇燃料汽車和甲醇燃料都在減少，原因是多方面的。甲醇作為汽車燃料的缺陷，特別是甲醇有毒，使得甲醇在比較重視健康安全和生活質(zhì)量的美國市場不受歡迎，同時LNG、電力等替代燃料更安全更環(huán)保，也使甲醇替代燃料逐漸被拋棄。而且美國、日本汽車制造商堅持反對在汽油中摻燒甲醇，在美國車用無鉛汽油標準ASTM 4814中，要求甲醇含量最大不超過0.3Vol%。1998年12月世界汽車制造商組織聯(lián)合發(fā)布的“世界燃料規(guī)范”中，要求“不允許使用甲醇”。即使在歐洲，雖然85/536/EEC法規(guī)中規(guī)定汽油中可以允許含有≤3％的甲醇，但統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示實際燃料中僅添加了低于0.1-0.5％的甲醇。由于目前技術(shù)還不能很好解決甲醇汽油金屬腐蝕性問題，美國通用、福特等汽車制造商在用戶手冊中明確表示，使用甲醇汽油的車輛發(fā)生損害不在保修范圍內(nèi)。

國內(nèi)在一些地區(qū)推行甲醇摻混實驗，主要原因還是過去幾年高油價的壓力，特別是一些煤炭基地富產(chǎn)甲醇，有動力進行市場推廣。鑒于以上國外經(jīng)驗分析，未來幾年工信部不大可能同意擴大試點范圍，而且甲醇摻混比例可能就限定在目前的15~85%范圍，這么算來，整個試點市場內(nèi)甲醇絕對總量不會增加，而且隨著天然氣應用的逐步推廣，未來還會逐漸萎縮。

1.2.2 甲醇制汽油MTG

MTG是隨著近幾年煤化工的興起而得到發(fā)展的，從工藝上講這是技術(shù)比較成熟的路徑。嚴格從煤來區(qū)分的話，實際有兩類，一是煤直接液化制汽柴油，這個過程基于合成氣的費托合成，這一過程對煤質(zhì)要求較高，煤的灰分一般要小于5%，而且煤的活性、可磨性要好，硫,氮等雜原子含量越低越好，能耗也高，這已經(jīng)限制了其在國內(nèi)的推廣應用；另一個是間接液化，煤或天然氣先制甲醇，然后再制汽油，這一流程對煤要求不高，規(guī)模大小也可以比較靈活，甚至在沿海地區(qū)遠離產(chǎn)煤區(qū)，只要能獲得進口甲醇就能生產(chǎn)，因此在國內(nèi)受到熱捧。

MTG反應過程是甲醇首先脫水生成二甲醚，然后甲醇、二甲醚和水一起在催化劑作用下轉(zhuǎn)化成輕烯烴（C2~C4），之后再進一步加成生成較長鏈的烯烴、正/異構(gòu)石蠟烴、芳烴和環(huán)烷烴混合物。大體上原料噸單耗是2.5甲醇/汽油，過程放熱1.74MJ/kg，外部供能約為360KJ/mol，而實際上根據(jù)能量密度甲醇本身已經(jīng)相當于汽油的一半，為了獲得汽油的最終形式，過程中所耗費的能量相當于16倍的甲醇。如果考慮到MTG汽油中還有較高含量的均四甲苯，降低它需要加氫以改善油品質(zhì)量，能耗還會進一步增加。

所以從能量效率上看，MTG依然是不經(jīng)濟的，理論上只能當油價高漲且甲醇過剩時才應該考慮轉(zhuǎn)化為汽油燃料作為補充。

1.3 甲醇制烯烴MTO

MTO和MTG一樣也是隨著近幾年煤化工的興起而發(fā)展起來的。國家在推動神華包頭MTO、寧煤MTP以及大唐多倫MTP項目陸續(xù)投產(chǎn)后，各地也抵不過高油價下聚烯烴巨大利潤的誘惑，很多地方都在上類似的裝置，甚至一些不是產(chǎn)煤基地的地區(qū)就是進口甲醇也要上MTO，都等不及最初那3家國家示范項目的總結(jié)報告出來。不過直至現(xiàn)在，這種總結(jié)報告也沒有公開，但是一個信號已經(jīng)出來，就是國家已經(jīng)開始收緊相關(guān)準入條件，提高了門檻。比如按照“十二五”規(guī)劃對現(xiàn)代煤化工示范項目的指標要求，能源轉(zhuǎn)化效率不低于40%、噸烯烴煤耗不高于5.3噸（折標準煤）、噸標準煤新鮮水耗不大于4噸；如果達到先進水平，需要能源轉(zhuǎn)化效率不低于44%、噸烯烴煤耗不高于5噸（折標準煤）、噸標準煤新鮮水耗不大于3噸。不知神華的水平處于哪個位置，應該還沒達到先進水平，否則也不會明示出來。

不過現(xiàn)代煤炭燃燒發(fā)電的轉(zhuǎn)化效率約為40~45%，IGCC據(jù)說能達到更高50%左右，所以國家要求煤化工能源轉(zhuǎn)化效率最起碼要和熱力發(fā)電相似，那么我們看看是不是這樣？

拿現(xiàn)在最流行的CTO流程分析，整個過程分為三段：煤氣化(000968,股吧)制合成氣，合成氣制甲醇，甲醇制烯烴也即MTO 。一般而言以現(xiàn)在主流技術(shù)水平，約2.7:1的煤制甲醇，接著又是大約3:1的甲醇制烯烴。1kg的標準煤燃燒值為29306KJ，甲醇的是19530KJ/kg，聚烯烴的則是近40000KJ/kg，與燃油相當。以60萬噸/年烯烴裝置分析，能量轉(zhuǎn)化效率在第一段約為45%，第二段大約在70~80%，整個過程也就30%左右，所以單純就效率而言，CTO/MTO也是能耗偏高、能量轉(zhuǎn)化率低的工藝，只是如果把最終產(chǎn)品所含能量密度拿出來分別做對比的話，就會發(fā)現(xiàn)差別，畢竟聚烯烴不是拿來燃燒發(fā)電的，也不是加到汽油里驅(qū)動汽車的，其主要功能還是被制成各種用品應用在人類生活的方方面面。化工生產(chǎn)與能源生產(chǎn)一個最大不同是，能源生產(chǎn)中的熱熵最后都是被燒掉釋放能量出來，而化工最后產(chǎn)物的熱熵則大部分還留在產(chǎn)品內(nèi)。從這個角度講，化工生產(chǎn)只要盡量做到循環(huán)利用，雖然整個生命周期內(nèi)能量轉(zhuǎn)化率不高，但其能量保存還是有實現(xiàn)的可能，即使每一過程依然還會損失20~30%的能量，但總比一步到位燃燒生成CO2和H2O，然后再想重新逆反應回至烷烴就難了。

既然化工品單位能量密度不低，而且其能量生命周期較之汽油等燃料類能源要長，所以分析MTO的前景似乎不好簡單的一票否決，但是還有兩個關(guān)鍵因素制約該工藝的發(fā)展：天然氣制甲醇再到烯烴工藝的競爭，以及國內(nèi)聚烯烴市場需求到底有多大？

談到聚烯烴需求主要是從中國龐大的人口基數(shù)考慮的，很多業(yè)內(nèi)人士經(jīng)常引用以下表格來佐證國內(nèi)聚烯烴市場依舊還有很大成長空間，只是真的會這樣么？

聚烯烴畢竟還不是戰(zhàn)略物資，中國沒必要為實現(xiàn)聚烯烴100%自給就不顧能源現(xiàn)實滿目擴建大乙烯，進口國外低價烯烴產(chǎn)品也是很好選擇，還可以緩解國內(nèi)能源供給壓力，降低污染；況且國內(nèi)聚烯烴消費量也已接近世界平均水平。指望中國聚烯烴人均消費水平達到美國一樣不現(xiàn)實，這從下面兩張圖可以看出未來很長一段時間中國也許會把單位GDP的耗能達到和發(fā)達國家一樣，但人均GDP差距基本不變，也就是人均化工品的需求不可能達到發(fā)達國家水平，最多達到世界平均水平。換成結(jié)論就是，聚烯烴市場的成長空間沒有想象的那么大！

2. 制取甲醇的上游原料選擇

從化學反應路徑看，制取甲醇主要是合成氣（CO2、CO和H2）或者CH4。前者主要由煤加工而來，后者則來自于天然氣或者頁巖氣。很多文章已經(jīng)從成本等角度給出孰優(yōu)孰劣的結(jié)論，這里依然還是從能量使用效率角度加以闡述。

煤制甲醇是用氣化爐轉(zhuǎn)化為水煤氣，再用轉(zhuǎn)化爐調(diào)節(jié)氫碳比，進合成塔制成甲醇；天然氣制甲醇則是CH4進轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化為合成氣，再進合成塔制成甲醇。所以不管是煤層氣、煤氣化、焦爐氣，還是天然氣，實質(zhì)都還是通過含CO2、H2O、CO和H2的合成氣制甲醇，區(qū)別僅來自于進轉(zhuǎn)化爐前的氫碳比調(diào)節(jié)，理論上每生產(chǎn)1t的甲醇需要不低于~23GJ的能量，而傳統(tǒng)的天然氣制甲醇能耗為29~31GJ，煤制甲醇因為無需頻繁調(diào)節(jié)氫碳比，在反應耗能上比天然氣稍低，也即28~29GJ，所以兩者相差不大。

鑒于我國天然氣資源匱乏，今后需要大量進口，而且天然氣是清潔燃料，主要用于城市燃料，所以2007年8月國家發(fā)改委出臺了《天然氣利用政策》，禁止利用天然氣生產(chǎn)甲醇，也限制利用天然氣生產(chǎn)合成氨、乙炔、氯甲烷等。

天然氣的變數(shù)來自于國外。

由于中東、北美天然氣富裕，加上天然氣運輸比較困難，比較合乎邏輯的思路自然是將天然氣轉(zhuǎn)化成其他液體或固體化學品，耗能不多但產(chǎn)物能量密度又高適合遠距離運輸，在當前的技術(shù)水平下，甲醇是最合適的選擇。

當然美國依然還在探索，如果CH4能跳過分解制合成氣到甲醇這一步，直接反應生成烯烴將會是化工行業(yè)的又一革命！因為減少反應步驟就意味著降低能量損耗，而且聚烯烴能量密度比之甲醇高出兩倍，又是固體更適合運輸，所以未來從國外海上漂過來進口的將不再是甲醇而是各種牌號的聚烯烴！近來已有端倪出現(xiàn)，美國一家小工程技術(shù)公司Siluria在其得克薩斯州的試驗工廠舉行了盛大的開車儀式，成為世界上第一家實現(xiàn)將天然氣直接工業(yè)化大規(guī)模轉(zhuǎn)化為乙烯的企業(yè)，而且Siluria公司高管已受邀與美國能源部探討美國未來能源政策問題，美國政府已經(jīng)意識到新路線可能對其能源和制造業(yè)的戰(zhàn)略價值，也在考慮制定有關(guān)政策促進產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展。

根據(jù)IEA2012年的數(shù)據(jù)，美國天然氣下游需求狀況主要還是發(fā)電和取熱，按能量計占整個能源消費77%，共約21,339,716TJ，而工業(yè)用途僅占17%，這其中還包括生產(chǎn)過程中加熱等需求，并不是全部都用于化工轉(zhuǎn)化制成別的化學品。如果對美國天然氣工業(yè)用途用量在過去幾年的變化情況進行分析，EIA的數(shù)據(jù)顯示這個變化趨勢并不明顯，說明在美國國內(nèi)對甲烷使用的態(tài)度依然很慎重，主要還是發(fā)電取熱，而不是用來做甲醇，接著再通過MTO換成聚烯烴，即使美國有很大優(yōu)勢的頁巖氣資源。

3. 結(jié)論

綜上所述，全球甲醇多數(shù)下游需求都基本穩(wěn)定，增長率大體維持在個位數(shù)以內(nèi)，不足以支撐未來龐大的新增甲醇產(chǎn)能快速增長；寄希望于甲醇在燃料替代方面取得突破，并進而改變中國的能源格局既不現(xiàn)實也不可行。目前看起來似乎只有CTO/MTO還有些生命力，但依舊不保險。中國古代兵法書上有云：圍三闕一，在那些富氣的國家摸索到更好的能量載體之前，他們需要中國龐大的市場來消化多余的天然氣，出口甲醇就是這“闕一”，而他們自己則很少在自己國家新建擴建MTO的，很顯然他們有把握實現(xiàn)在LNG、甲醇之外更好的將甲烷出口方式，未來甲烷直接制乙烯就是其一。

到那時，甲醇失去了作為能源及化工間的橋梁作用光環(huán)后，還有多少泡沫空間讓人想象？如今那些投在“史上最大”項目上的真金白銀能不能收得回來都還是未知數(shù)，所以現(xiàn)在一片欣欣向榮的CTO/MTO市場上，確實應該有人站出來潑盆冷水：中國的甲醇業(yè)，確實已經(jīng)站在了懸崖邊了！