华清项目：后石油时代的甲醇燃料--冯向法

1, 前言
在后石油时代即将来临和环境问题日益严重的今天，世界科技、能源和环保各界，乃至联合国和各国政府，都在高度关注替代石油的清洁能源问题，各种可替代能源也在竞相争夺取代权。竞争非常激烈。其中最有希望也是遭受攻击最甚者，是甲醇燃料。什么毒性问题、腐蚀性问题、热值问题等，好象这种早已广泛使用的物质，用途拓展到燃料领域时，一下子就变成不准使用的东西了！究竟是怎样的呢？
“中国环境与发展国际合作委员会”几年前的一份报告，已经明确提出：“若干年后，甲醇燃料将占压倒其它燃料的主导地位，直到新的更好的燃料真正开发出来和投入实际应用”。1994年诺贝尔化学奖获得者，美国加利福尼亚大学的乔治教授，近年来提出了“甲醇经济”将取代“石油经济”的新观点，我们不仅赞同这个新观点，而且坚定地认为，燃料能源和化工原料的后石油时代，必然是“甲醇经济时代”。那么，为什么要等到若干年后再来取代呢？为什么不从现在起就按照科学发展观和市场规律，尽早取代石油而让石油去做更有价值的事情呢？
主要原因是现有的一些石油企业和其他替代燃料竞争者，为了自己的眼前利益，还在反对。
针对这种情况，本文通过实事求是地分析，毫无隐晦地亮明了“后石油时代惟有甲醇燃料甲天下”的观点，以解能源、环保部门以及广大消费者关于代油清洁燃料的忧虑，坚定甲醇燃料燃具和甲醇汽车开发者的信心，尽快发挥我国在这方面的优势，对人类社会可持续发展和避免争夺石油的战争做出贡献。
 
2，化石能源及其造成的环境问题究竟有多大？
世界能源的大规模消耗是从化石能源，特别是石油的大规模开采应用开始的。仅仅用了一百多年的时间，就使得亿万年的石油积累贮藏即将耗尽。这种不可再生的石油耗尽后，世界就进入了“后石油时代”。那时，必须有替代石油的新能源。这个观点是公认的。
由于煤炭、石油等化石能源的大规模粗放型耗用，带来了严重的环境问题，威胁着人类的生存和发展。这个观点也是公认的。
但是，当今人们对这两个公认观点的认识，在紧迫性和对策上却有较大差异。一些人轻视这两个问题的严重性，用化石能源的地质贮量或者尚能得过且过来安慰自己，用逃离环境污染重灾区来应付环境污染。岂知，化石能源的已探明贮量只是地质贮量的一小部分，可采贮量又是已探明贮量的一小部分。特别是石油的已探明可采贮量，不管是乐观数据还是悲观数据，都已经“见底”！象现在这样大规模开采和消耗下去，很快就要枯竭。又岂知，化石能源造成的环境污染，已经严重威胁人类和地球生物的生存。
   全世界的石油资源究竟还能维持多少时间呢？全球石油的总贮量，乐观地估算为6500亿吨，悲观地估算为2700 亿吨，实际上已探明的可采贮量比这少得多。在21世纪开始的时候，全球已探明的石油可采贮量为1476亿吨。按2000年实际日耗7300万桶计，还能维持40年；按美国能源部预测每年油耗增加2%，只能维持25—30年。到2010年，全球石油可采资源的一半将消耗掉，那时就是石油的“半寿期”，那将是引起人们因为石油能源危机而恐慌的一个关键时刻！
   我国的石油贮量丰度低于全球的平均值，虽然预计地质贮量为940亿吨，但是，当新世纪开始时，已探明的可采贮量只剩33亿吨。2004年我国的油耗为2·7亿吨，如果不进口或想别的办法，只能维持到2012年。平均每年进口1亿吨石油，也只能维持到2019年，“半寿期”仍在2010年以前。由此看来，这个问题的严重性是无法回避的。
   关于环境污染问题，从大规模使用化石燃料以来，至今已经到了地球无法承受的程度。例如，目前全球每年作为燃料耗用化石燃料折合标煤120亿吨，其中，石油37亿吨（折标煤53亿吨）、煤炭45亿吨（折标煤32亿吨）、天然气26300亿立方米（折标煤35亿吨），燃烧后共产生二氧化碳达370亿吨。据瑞典气象学家B·博林估算，陆地植物每年经光合作用固定的二氧化碳为200—300亿吨。上述仅化石能源人为燃烧就产生二氧化碳370亿吨，加上生命呼吸、生物体腐败及火灾等产生的二氧化碳，就严重地超过了绿色植物光合作用吸收转化二氧化碳的量，破坏了自然界的二氧化碳循环平衡，已经开始造成保护地球的臭氧层破坏和其它一些反常现象。同时，燃烧含硫的煤炭和石油产生的大量二氧化硫形成了危害很大的酸雨，致使地球植被破坏，农业减产。化石燃料燃烧产生的包括致癌物质在内的许多其它有害物质也正在造成一些疑难病。因此，联合国1972年即召开了人类环境大会，1992年又召开了世界环境和发展大会，并一致通过了《里约宣言》和《21世纪议程》。围绕这个大会还缔结了《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》等，已经开始高度重视和防治环境污染问题。包括中国在内的所有缔约国都承担了相应的义务。
   中国人口众多，改革开放以来经济发展迅速，一次性燃料能源以煤为主，而直接燃煤是最脏的一种燃烧方式。中国燃用石油的数量也很大，并且缺少必要的清洁措施，因此，在燃料燃烧污染方面，中国是最严重的国家之一。联合国开发计划署在其2002年的《中国人类发展报告》中指出：“中国的环境问题，首先是外国游客到达中国一些城市走下飞机后明显感到的空气污染”，“中国城市的空气质量远低于国际标准”，“世界受污染最严重的20个城市中，有16个在中国”。这些情况已经引起中国政府的高度重视，中国参加了1972年联合国人类环境大会后，成立了国务院环境保护领导小组，通过了，《环境保护法》，1983年开始把环境保护列为“基本国策”，1992年参加联合国环境和发展大会并签署了有关文件，1995年和2000年两次修订了中国的《大气污染防治法》。中国还建立了空气污染指标（API）,它综合了二氧化硫、氮氧化合物和总悬浮颗粒在内的总体空气质量，1级、2级表示适合长期生活，3级表示短期可以接受，4级和5级表示不适合人们居住。1999年，在335个空气受到检测的城市中，超过40%的城市只能达到4级和五级。世界银行估算了中国城市人口由于空气污染而死亡和得病的数量，如果空气污染下降到中国标准允许的水平，每年可以避免17.8万人死亡，相当于城市死亡总人数的7%，由此可见，这实在是与人们生死相关的大问题了！
由于上述能源和环境两个方面的严重问题，用清洁燃料替代或取代现有的石油以及直接燃烧煤炭，势在必行。特别是由于2010年就是石油的“半寿期”，因而在未来几年、十几年之内将受到石油供应变化的“爆炸式影响”，任何国家或用户，都逃不过这场急风暴雨。石油资源“半寿期”2010年前后引起的暴风骤雨包括：
石油用量居高不下；石油价格暴涨不止；一些油田产量迅速减少；经济上甚至军事上争夺石油资源和运输通道的事件频繁发生；主要依靠石油能源的国家的经济安全和国家安全受到严重威胁；从各国政府到广大石油消费者的心理上受到巨大压力；一些“号称”可以替代石油的产品，在技术、资源数量和价格上，远远不能适应形势要求；石油燃料造成的环境污染越来越多地被发现，并越来越多地受到取缔或严格限制，例如，在车用燃料方面，继含铅汽油被取缔后，无铅汽油也即将被新配方清洁汽油所取代。目前发达国家正在走这一步，中国在2008年以前起码要在北京先走这一步。其中，氧含量增加和硫、苯、芳烃、烯烃含量的限制将越来越严格。
石油毕竟是近一百多年来帮助人们创造现代文明的一个大功臣，它除了作为燃料之外，在石油化工上有更高的价值，例如作为化纤、橡胶、塑料或其它化工产品的综合利用，一般可以比作为燃料烧掉增值十倍以上。由于石油的短缺，可能出现以石油为原料的化工产品严重短缺，影响人们的正常生活，因此，节约燃用石油将成为一个不可阻挡的大趋势。
 
3, 替代石油的各种能源选择
替代石油的能源，目前有天然气、煤炭、含水甲烷和可再生的生物质能、风能、水能、太阳能等，还有核能和取之不尽的氢能等。原则上，由于科学技术的高度发展，石油枯竭是难以阻止人类社会继续前进步伐的。可是，究竟谁是替代石油的最佳选择呢？
 
3.1， 太阳能、风能、水能
3·1·1， 太阳能热辐射的直接利用，例如，太阳能热水器已经有了规模化应用，太阳灶也有了实际应用。太阳能光伏电池等，是太阳能的一种高技术应用，也已经达到相当成熟的程度，正在进一步开发和推广应用。太阳每天辐射到地面的能量多达2·2×10²⁵焦耳，大部分反射或重新辐射返回太空后，剩下0·04%被绿色植物所吸收，仍有8·8×10²¹焦耳，如果能够利用它的一部分，即可维持人类的生存和发展。但是，太阳能利用受到天气和季节变化等多种因素影响，太阳能电池的技术和成本问题还有待于进一步解决。目前，太阳能实际能够利用的数量还很有限，只能取代很少一部分石油，还不可能成为取代石油的主导能源。
3·1·2， 风能作为一种可再生的清洁能源，中国的资源潜力位居世界前列。1997年《中国能源年鉴》表明，中国可开发的风能资源为253GW，实际上当地面以上高度从10米上升到100米时，还要增加2·7倍。但是，目前中国大规模、低成本的风电还在萌芽时期，小规模风电成本过高，还有地区限制，因此，风能也只能取代一小部分石油。
3·1·3， 水能包括江河水能和潮汐能、波浪能等，在这些方面，中国都有丰富的资源，正在积极进行开发利用。在我国的能源结构中，水电已占7%左右。将来，水能在中国能源结构中，将占有更可观的比例。但是，它们也受到地域的限制，数量上也难以成为取代石油的主导能源。
 
3·2，生物质能
生物质能指包括粮食在内的植物果实、果壳、秸秆、杂草、林木和动植物体及其排泄物等含有的能量。它们是对太阳能的贮存，是可再生能源。它们数量大、分布广、再生快。万千年来，它们一直是人类利用的主要能源，主要用处是作为炊事和取暖燃料。自从化石能源大量开采使用后，生物质能的利用大大减少，目前，在传统的炊事领域，也大都用上了煤炭、煤气、液化石油气和天然气等，致使秸秆和其它农林废弃物反而成了环境污染源。可是，一旦战争或其他因素造成化石能源紧张时，生物质能仍然是人们可以依靠的主要能源。1973年世界发生石油危机以后，人们就又开始重视生物质能的利用。
生物质能的利用，有传统方法和现代化方法两种。传统方法非常简单，但是，效率太低，很不便利，还污染环境，不适用于现代社会。生物质能的现代化利用，包括垃圾沼气、秸秆裂解气化或液化制取燃料醇、粮食或其它生物质发酵制取燃料醇、油料作物直接利用和制取生物柴油等。这些都有很好的前景，并且已经有了相当深入的研究和示范性应用，将来必将是人类可以依靠的主要能源之一。但是，在技术上还有待提高，在生产成本上还有待大大下降，目前它们还不可能单独成为替代石油的主导性能源。
特别是用粮食发酵制取燃料乙醇，只能在战争或其它特别情况下，作一些补充性和应急性燃料使用，决不可能充作替代石油的主导能源。如果过分地以学习巴西和美国为借口，不惜拿出大量补贴作赔本买卖，耗费大量的粮食资源，强制推广粮制乙醇汽油，排斥其它代油燃料，是不合适的！只有当利用农作物秸秆或其它非粮原料制作乙醇的技术问题解决后，乙醇燃料才有可能大规模应用。
 
3·3，核能、氢能和燃料电池
3·3·1，核能利用是人类在20世纪取得的最伟大的成就之一。但是，因为它被首先制成了核武器，并且出现了核废料污染，所以它的和平利用也受到了限制。至今，核能利用主要指利用核裂变建设核电站产生电能。已经投入实际应用的核电站，虽然在世界能源中已经占有一定的地位，但是，还不可能成为替代石油的主导能源。
3·3·2，氢能在此指氢与氧化合成水释放出来的能量。由于氢元素在地球的海洋中可以说是取之不竭，并且氢的燃烧值非常高，燃烧后只生成水，因而氢能是人类最理想、最清洁、最巨大的能源。有人提出“氢经济”将会取代“石油经济”的观点，是有一定道理的。但是，由于氢气很难压缩液化，因而单纯氢能的利用还有很多技术问题，“氢经济”在相当长时期内，只能算作一种美丽的理想。氢与CO₂合成甲醇，可能是一条更为现实的途径。
氢以其化合物作为载体，已经有多方面的应用，特别是以甲醇为氢载体的燃料电池，已经在汽车上有了示范性应用，并且，若干年后就会有商业化应用。这也可以归纳到“甲醇经济”的范畴。但是，它的成本还太高，在相当长时间内，也不会成为替代石油的主导性能源。
 
3·4，天然气和其它油气资源
3·4·1，天然气的开采应用比石油晚一些，中国的天然气正在勘探和开采之中。1997年资源量为6·43万亿立方米，折合标煤85·5亿吨；已探明1·15万亿立方米，折合标煤15·3亿吨。还有一组数字讲我国天然气的资源量为38万亿立方米，折合标煤505亿吨；最终可采贮量可达10·5万亿立方米，折合标煤140亿吨。由此看来，我国天然气的最终可采贮量与石油差不多，只是剩余量比石油稍微多一些，没有太大的可依赖性。
全世界天然气的总资源量为328万亿立方米，2004年以前已探明144万亿立方米。2004年末，已探明贮量升至172万亿立方米，折合标煤分别为4362、1915、2288亿吨。可能还会勘探出来一些，但是，总的说来也是很有限的。
天然气稍加净化处理，即是比石油和煤相对清洁的燃料，目前耗用量增长很快，它作为民用炊事燃料、工业窑炉和发电燃料及车用燃料，都已经进入了实用阶段。预计天然气在后石油时代来到之前一段时间内，可能成为主要能源。
但是，天然气压缩、液化和贮运比较困难，只有专门的设备和管道供应系统才行，因此它受地域限制，许多地方还不具备这样的条件。天然气制取甲醇，可以把偏远地区的天然气原料变成便于贮运的液体，这是一条更好的路子。然而，根本的问题还是天然气的贮量也很有限，它只不过能把石油危机稍微拖后一些。
3·4·2，关于煤、石油、天然气以外的化石能源，还有油页岩、油砂以及被封存在亚北极地带的含水甲烷（也叫甲烷氢氧化物或“可燃冰”）。就现在所知，它们开采利用的难度比较大，更主要的是贮量也是有限的，也难以成为替代石油的主导能源。
 
3·5，煤炭的传统利用
 煤炭在中国的蕴藏量（地质贮量）和已探明的可采贮量，按照可以互相比较的热值计算，比石油和天然气多得多。如前所述，在本世纪开始的时候，中国石油的地质贮量为940亿吨，已探明的可采贮量只剩33亿吨，包括近海石油的进一步勘探，预计常规可采贮量为115亿吨，折合成标煤分别为1344亿吨、47亿吨和164亿吨。而煤的地质贮量为45000亿吨，已探明的可采 贮量为1886亿吨，常规可采贮量可达7650亿吨，折合成标煤分别为32130亿吨、1347亿吨和5462亿吨，分别是石油的24、29和33倍。这样，煤作为石油的应急替代能源是最有现实意义的。特别是对我国而言，丰富的煤炭资源可以保证百年能源安全。在美国、澳大利亚、南非等富煤国家也是如此。这个观点在中国科技界和经济界绝大多数人们中间是公认的。有人借口煤炭也是化石资源而否定它替代石油的现实意义，是站不住脚的。但是，煤的传统利用方式，无论工业窑炉还是民用灶具，大都是采用直接燃烧方式。这种传统利用方式，不仅效率低、浪费大，而且对环境的污染特别严重，因此，这种方式不可能成为替代石油的方式。
 
3·6， 煤炭的现代化利用
煤炭的现代化利用，就是我国提出的煤净化工程，包括煤的气化、煤变油、煤制甲醇及其衍生物二甲醚等。煤的气化，已经是成熟技术，并且有了相当规模的实际应用，但是，煤气的贮运比较困难，覆盖面有限，毒性危害很大，不可能成为替代石油的主要形式，在此不加多说，这里主要说煤制甲醇及其衍生物和煤变油两个方面。
3·6·1，煤制甲醇及醇基燃料。
关于合成气制备甲醇，国内外都有比较成熟的技术。上世纪六十年代以前，甲醇主要木材干馏时生成的焦木酸中提取，数量有限，价格昂贵，主要用作制取甲醛等的化工原料。后来，先后发明了高压法、低压法、中低压法由合成气合成甲醇的新技术新工艺，使得甲醇的工业化生产和大规模应用，发生了一个划时代的变化。不仅在化工方面甲醇的应用大大扩展，而且在燃料领域，甲醇也发挥了巨大作用，特别是用甲醇制备它的衍生物MTBE，使得淘汰了毒害甚大的“含铅汽油”，甲醇本身也被公认为最有前途的“清洁燃料”。在全球范围内，目前，80%以上的甲醇，采用边远地区的天然气为原料生产，我国根据自己油气资源较少煤炭资源较多的国情，以煤制甲醇为主。无论这两种方法的那一种，它们总的生产成本费用，按热值计算，已经开始低于汽油和其它石油成品油，并且，这种高含氧燃料的实际热效率更高一些，为甲醇及其衍生物DME等替代石油燃料创造了良好的条件。
在民用甲醇燃料领域，以70%以上的甲醇为基料的“醇基燃料”，国家标准GB16663—1996和农业部行业标准NY311—1997已经颁布实施多年，开拓了甲醇燃料应用的一个新途径。醇基燃料及其质量标准的制定，是我国的一个创举。醇基燃料包括调配型和合成气直接合成型两种，后者生产成本更低，作为燃料使用时热值更高，性能更好。
醇基燃料开发初期，主要用作民用炊事燃料和取暖用燃料，但是，一度受到燃具开发滞后和技术不够成熟的影响，进展比较缓慢。近几年来，中科大LH科技园超燃清洁能源研究院和河南超燃清洁能源科技有限公司联合研制成功“醇基液体燃料自动气化灶”系列产品，解决了以往存在的性能不稳定和安全问题，其大型中餐炒菜灶和小型火锅灶，已经在河南、河北、山东三省的15个地市示范性推广应用，特别是在CNG供应不到的地方和缺电少电的农村，很受欢迎。灶具问题的解决，反过来又促进了醇基燃料的突破性发展。他们不仅改进了甲醇含量过低和添加剂品种数量过多的调配性醇基燃料，彻底摆脱了轻烃组分，而且创造了由合成气直接合成新型醇基燃料新技术新途径。这种新型醇基燃料，水分含量在0·5%以下，CO₂含量在0·3%以下，高热值的高碳醇和二甲醚总含量可以超过10%，生产成本却可以比甲醇降低20%以上。这种新型醇基燃料不仅可以比较好地用作民用炊事和取暖领域，也可以用于工业窑炉和交通车辆。这样就大大拓展了甲醇燃料的应用领域。这将使得我们中国首创的“醇基燃料”，具有更大的意义！河南超燃清洁能源科技有限公司的产业化计划，初期小规模每年产销12万吨新型醇基燃料，明年6月份以前即可实现；二期规模年产60万吨，已经协议委托河南融鑫化工股份有限公司生产供应；三期规模年产300～1000万吨，正在立项落实。可以预计，在未来10年之内，我国的新型醇基燃料产量和用量，都将达到世界最前列，并且，该项技术和产品，将会走出国门，到达世界许多地方。在此，我们应该感谢农业部环保能源司和中国农村能源行业协会及其新型液体燃料专业委员会，感谢醇基燃料产品质量标准GB16663-----1996、NY311---1997的制订者，感谢初期做了开创性工作的所有人们！
对于车用甲醇燃料，在技术上和运作难度及推广应用阻力上，都比民用甲醇燃料大一些，虽然开始研究较早，但长期以来，一直还有些异议，致使至今还没有制订出产品质量的国家标准或者行业标准，还在经历着一个曲折的历程。
上世纪七十年代发生世界性石油危机后，我国原国家科委和中科院牵头，组织有关方面，就甲醇燃料替代石油的各个有关方面，做了大量的研究工作，并且与联邦德国、美国有关方面进行了长时间的国际合作。2001年4月21日，当时的朱总理对原化工部李琼玖等退休专家提出的氨厂联产甲醇燃料建议，作了批示。7月12日又对国家经贸委“关于发展甲醇燃料有关情况的报告”作了批示，要求“要抓紧制订质量标准、使用规范，规划、改造一批6---20万吨中型化肥厂，使用银行贷款。”9月24日,国家经贸委召开了燃料甲醇协调会，选择山西省作为示范点，布置了相关工作。自此，中国的甲醇燃料开发，进入了一个风起云拥的新时期。紧接着，何光远、谭竹洲等省部级干部与倪维斗、郭孔辉、任振海等院士、教授、总工程师等23人，向国务院领导“建议选择煤制清洁能源作为汽车新的主导替代能源”；方德巍、侯琦、潘奎润等一批多年从事甲醇燃料开发研究的科学家，向北京市提出了“关于在首都推行清洁能源的建议”；山西省政府常务会议决定，要“加快燃料甲醇和甲醇汽车的产业化步伐”；四川省化工设计院收集了国内外先进的甲醇生产技术，与北京、杭州、哈尔滨等地合作，完成了11家合计年产288万吨甲醇的项目可行性研究；在甲醇和甲醇燃料研发生产异军突起的河南省，吴养洁院士等14位专家，联名向省委省政府提出了“关于大力发展我省醇类替代能源的建议”，按照这个建议，河南省的燃料醇和醇醚燃料产业，将跃升为全省工业产业的第一位，在2010年前后，年产量双双超过千万吨，增创600多亿元的年产值和100亿元左右的年利税。
但是，由于市场竞争因素和科学认识问题，对于我国在车用燃料方面，是否发展甲醇燃料或者将甲醇的衍生物DME包括进来的醇醚燃料，某些石油商和“粮制乙醇燃料”的倡导者是持异议的，异议主要集中在动力性能、毒性、腐蚀性等三个问题上。
一， 究竟甲醇燃料在动力性能上是否可以替代汽、柴油？
自上世纪70年代石油危机以来，中国和美欧日等许多国家在这方面都做了大量的实验、示范和实际应用，主要有三种情况：
一种情况是3%到5%的甲醇与汽油掺烧，这实际上相当于在汽油中加了一点增氧剂和抗暴剂，在欧洲和中国都有广泛应用，结果是不仅没有影响汽油的动力性能，而且增加了辛烷值，减少了排气污染。
第二种情况是使用80%的甲醇和20%的添加剂，或者100%的纯甲醇。美国、德国、日本和中国都研制成功了这样的专用汽车，结果只需在汽车的部分零件防腐和形成混合气时少用一些空气，即可正常运行并显著减少排气污染。如果利用甲醇的特性制成高压缩比的甲醇汽车（一般可以将压缩比由7·5提高到19·5），这样，与汽油质量或体积相同的甲醇，可以比汽油跑更多的公里数，成本费用可以降低一倍以上。这样高压缩比的甲醇汽车还有一个大优点，即把汽油车提高到比柴油车更高效节能的水平，不必再有汽油车和柴油车之分。非常值得庆幸的是，除了山西省作为示范点以外，我国奇瑞公司等汽车制造商也已经在使用自有知识产权，大力开发这种高压缩比的甲醇汽车了。
第三种情况是使用任意比例的甲醇与汽油掺烧。为了实现这样的掺烧，美欧日大都采用特制的灵活燃料汽车（FFV）或双燃料汽车（DFV），运行效果相当好，排气污染也大大减少，只是目前这种车价还比较高，燃料加注站点还远不如汽油方便，因而影响了推广使用。在中国，同时采用了甲醇专用汽车和改造燃料配制两种方法。关于改造燃料配制，中国的有关方面针对甲醇的性质，先后研制成功了一些醇油助溶剂、腐蚀抑制剂和性能改良剂等，实现了甲醇与其它液态醇及醚类、酯类、烃类等的复合配制，使得在不用改变现有汽车结构的情况下，就可以50%大比例地掺用甲醇，并实现与汽油的随机替代。
总而言之，无论是上述三种情况的哪一种，在动力性能方面，车用甲醇燃料取代石油燃料也已经没有问题，已经进入了有市场竞争力的实用阶段。    
   二，关于甲醇燃料的毒性。
毒性问题涉及到接触人群的生命安全，是人们非常关心的一个问题。关于甲醇的毒性，除了作为一般物质早已进行测定外，当它作为燃料被开发时，有关的开发者及其国家的科技、卫生、环保等部门，都更认真地作了研究和分析测试，美国和中国尤其典型。
美国国家工程院院士、福特公司的Roberta NicholS博士应我国中科院潘奎润研究员的要求，曾专门写了一篇文章，阐明福特公司“在1983年生产第一辆甲醇汽车前，就对甲醇的毒性影响进行了详细研究”，“结论是：如果对甲醇正确对待，是不会有健康问题的”，“总的说来，甲醇是比汽油更安全的燃料。”
中国在开发甲醇燃料的初期，原国家科委就委托北京医科大学，就“甲醇中毒机理”、“甲醇对人体健康的影响”等课题，做了三年的跟踪实验研究，并和不接触甲醇的人群进行了严格地对比，得出了与美国能源部及伏特公司完全一致的结论，即：只要遵守操作规程，没有发现人体健康有任何异常。
另外，还有许多旁证对甲醇的毒性进行了充分说明：
（1），甲醇有毒，但是决非某些人诬称的“剧毒”，而是典型的“中等毒”性。
中国石化出版社最新出版的《有害物质及其检测》一书中，列出的“毒物毒性分级”见表3·6·2（一）。
表3·6·2（一）：毒物毒性分级表  

毒性分级	大白鼠一次口服半致死量（LD50）/（mg/kg）	对人致死量
		每kg体重剂量/g	60kg体重总剂量/g
剧毒	小于1	小于0·05	0·1—03
高毒	1—50	0·05—0·5	0·3—30·0
中等毒	50—500	0·5—5·0	30·0—250·0
低毒	500—5000	5·0—1·5	250·0—1000
微毒	5000以上	15以上	1000以上

1996年化工出版社出版的张树林等主编的《急性中毒诊断与急救》一书中，列出了“常见有害物质的中毒量和致死量”，其中甲醇的致死量为75ml，乘以密度0·7914g/ml等于59·3g，确切的在“中等毒”范围内。乙醇也在这个范围内。该书中的数据还表明，常见的三酸两硷、醋酸、草酸、水杨酸、硫酸铜等，都比甲醇的毒性大得多。那么，甲醇的“剧毒说”从哪里来的呢？有资料表明有人把“mL”误当mg”，因而把甲醇的毒性扩大791倍，这样，有的人以讹传讹，有的人正好借用来攻击甲醇燃料。应该特别提醒，在涉及替代即将枯竭的石油以保证我国经济安全和国家安全的重大问题上，希望再也不要出现这样荒唐的错误了！
（2）， 实际上，甲醇是一种自然界天然存在的物质，通过食用水果、蔬菜和饮料，人体平均每天每kg体重吸收0·3—1·1mg的甲醇，一个70kg体重的人，每天自然地吸收21—77mg的甲醇。甲醇对视神经的作用比较显著，因此，甲醇决不能作为饮料饮用，在酒类生产中既不能加入甲醇，也不能使用含甲醇的工业酒精沟对酒。在假酒事件中造成致盲问题，就是由于大量饮用含有大量甲醇的假酒造成的，依法严惩这种假酒制造者是非常必要的。但是，不能饮用并不是不能作其它用途，众所周知，世界上大多数物质都是不能作为饮食的。
   （3）， 还有一个重要的旁证材料，“化学工业出版社”1993年6月再版的〈〈食品添加剂手册〉〉19318条明确指出，GB2760将甲醇列为食品加工助剂，可以作为食品的萃取溶剂，其用量可以根据生产需要而不受限制。该条还指出，联合国粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）也表明了上述观点。
（4），关于甲醇燃料对环境的影响。
这是一个与毒性有关的问题。这个问题包括两个方面：一方面是液体甲醇贮运使用过程中的渗漏、溅洒、蒸发等影响，因为甲醇能与水混溶，易被生物降解，所以即使有一些渗漏或溅洒，也易于从环境中脱除，相比之下，不溶于水的汽油、柴油等却很难脱除。另一方面是燃烧后的排气污染问题，因为甲醇有丰富的内含氧，易于完全燃烧，所以排气中CO、HC、NO_{X 、}PM等污染比汽、柴油少得多，并且根本没有化石燃料特有的苯、芳烃、烯烃及其它致癌物质。在这方面，所有有关部门和单位都有测试证明，国际能源机构对各种汽车燃料的排放作了权威性的比较测定，详见表3·6·2（二）和（三）。
表3·6·2（二）：各种汽车燃料常规排放平均值*(单位：g/km)

项目 名  称	二甲醚（DME）	甲醇  M100	天然气（CNG）	石油气（LPG）	柴油	汽油（有净化器）	汽油（无净化器）
CO	0.12	0.34	0.40	0.89	0.24	1.47	8.96
HC	0.04	0.04	0.41	0.12	0.10	0.09	1.27
NOX	0.03	0.10	0.13	0.16	0.67	0.32	2.64
总排放量	0.19	0.48	0.94	1.17	1.01	1.88	12.87
定性分析	很少	较少	较多	较多	较多	较多	最多

表3·6·2（三）：各种汽车燃料非常规排放量比较（单位：g/km）

项目	氢（H2）	甲醇M100	甲醇M85	天然气（CNG）	石油气（LPG）	柴油	汽油（有净化器）	汽油（无净化器）
苯	0	0	1.5	0.6	〈0.5	1.5	4.7	55
1.3 丁二烯	0	0	〈0.5	〈0.5	〈0.5	1.0	0.6	1.8
甲醛	0	5.8	5.8	〈2.0	〈2.0	12	2.5	43

由国际能源机构提供的这个表可见，甲醇M100根本没有苯和丁二烯排放，所谓的甲醛污染，也比汽、柴油少得多，汽油安装净化器时才与甲醇排放的甲醛在一个数量级上。更明显的比较是汽车排放的甲醛，只有房屋装修的百分之几，根本没有超标。
三， 关于甲醇燃料的腐蚀性。
腐蚀性对于工业窑炉和民用炊事炉具来说，并不是大问题，却是汽车制造商关心的问题。继反对车用燃料含氧遭到拒绝之后，他们又把矛头指向最有希望取代石油燃料的甲醇燃料，不允许汽车燃油中含有甲醇。这是没有道理的，因为：
（1），甲醇燃料的腐蚀性是由于它含有羟基OH，比较容易吸水和生成甲酸，但是，乙醇和其它含有OH的化合物都有这种性质，况且，这个问题世界各国都已采用添加腐蚀抑制剂或其它办法解决了，为什么要强制推广乙醇汽油而单单排斥甲醇汽油呢？
    （2），即使醇类有一些腐蚀性，在石油枯竭即将来临的大趋势下，除了燃料制造商采取防腐措施外，汽车制造商也应该适应形势，对有关零件采取防腐措施，而不应该因此否定甲醇燃料！
  （3），甲醇燃料在世界许多国家和地方都有了自己的标准，并被举世公认为“清洁燃料”。例如，美国就制订了M85的国家标准，欧洲一些国家也有自己的甲醇燃料标准。我国山西省2002年颁布了甲醇燃料的地方标准，全国各地颁布企业标准者已有十多家，漯河石化集团2001年颁布的《车用清洁甲醇汽油》企业标准Q/LHSH001—2001，已经实施4年多，指导生产销售了20多万吨产品，并没有出现过质量问题。
上述情况说明，关于甲醇燃料在动力性、毒性、腐蚀性等方面的异议，是应该消除的。
3·6·2，煤变油及其与煤制甲醇燃料的比较
煤变油有两种形式：
一是煤直接液化——将煤在高温高压条件下催化加氢直接液化合成液态烃类，再精制制取汽、柴油。国际上有德国IGOR工艺、美国H—COAL工艺等，中国神华集团准备在内蒙建设一个年产320万吨油品的装置，计划2007年10月投产。这种煤变油工艺条件苛刻（高压15—30Mpa、高温440—550℃）、装置投资大（7000元/吨油品）、耗煤多（4吨煤/吨油品）、产品成本高、质量差。
二是煤间接液化合成油——将煤先气化成合成气，通过费托工艺，转化成烃类化合物，再精制制取汽、柴油。南非萨索尔公司拥有此项技术。去年6月份，我国有关方面与南非萨索尔公司签订了意向书，拟在陕西和宁夏建立两套煤变油装置，总投资60亿美元，规模为年产600万吨油品。这套工艺比煤直接液化条件温和，油品质量也比较好，但是投资也太大（10000元/吨油品），耗煤更多（5吨煤/吨油品）。
上述两种煤变油形式，虽然目前在我国很有一些热度，但是都有很大的问题。根本的问题还在于，它既不符合市场经济的形势（当年南非是在国际制裁下被迫作出的选择，现在是否行得通，应该看它的成本费用是否在当前市场上有竞争能力），又不符合科技的新发展。这方面的科技新发展是什么呢？一是要适应新配方清洁燃料必须含氧2%以上的要求，二是新型醇醚清洁燃料的兴起。新配方清洁燃料要求必须含氧，表明以前完全不含氧的烃类燃料是不科学的。由此看来，煤变油虽然也是清洁煤工程的一种形式，但是它已经比不上煤制甲醇清洁燃料。表3·6·2是就两者一些方面进行的比较。
表3·6·2  煤变油和煤制甲醇清洁燃料的比较

比 较 项 目	煤 变 油	煤 制 甲 醇 燃 料	备     注
技 术  应 用 情 况	少数国家试用或者示范性应用	许多国家普遍应用	国外制取甲醇以天然气为主要原料
投 资 需 求 情 况	7000—10000元/吨油总投资数十亿美元	1000—3500元/吨产品，总投资大小皆可	国内可利用众多化肥厂联产，节省投资
耗  煤  情  况	4—5.5吨/吨油	1.5—1.9吨/吨产品	油的理论热值是甲醇的2倍，实际不到1.5倍
生 产 成 本 费 用	大于5000元/吨油	小于1400元/吨产品	按热值计算煤制甲醇的成本为煤变油的1/2
产品质量和实用性	还须添加内含氧燃料才能达到清洁标准	举世公认的清洁燃料	煤变油与传统的汽、柴油近似，成分比较复杂

4，甲醇与石油的比较
因为在后石油时代来临时甲醇要取代石油，所以应该将它们加以比较。不可否认，石油大规模开采应用一百多年来，帮助人类创造了前所未有的现代文明，以至把这一百多年说成“石油经济”时代，是比较符合事实的。但是，石油也有严重的缺点和问题。缺点是它作为化石能源，贮量非常有限。问题是它的复杂组分和燃烧排气中有许多有害成分，严重地污染了环境。
与天然的复杂的石油相比，人造的最简单的碳氢氧化合物甲醇，不仅作为燃料时可以替代石油，而且可以弥补石油的缺点和克服石油的问题。在作为化工原料和其它用途方面，凡是石油能做的事情，甲醇都能做，而且可以做得更好。因此，即使是“石油化工”，也必将为“甲醇化工”或者叫“一碳化工”所取代。石油退出历史舞台是大势所趋，甲醇取而代之也是大势所趋，综合起来原因如下：
（1），石油资源即将枯竭，尚余的石油资源最好用于有10倍效益的石油化工。甲醇目前可以以煤、天然气或者可以再生的碳氢化合物木竹材料和秸秆、杂草等作原料，将来还可以以含水甲烷（可燃冰）作原料，甚至可以利用空气中的二氧化碳与海水中的氢合成，从而彻底摆脱人类对于化石资源的依赖。在我国，目前仅仅使用贮量丰富的煤制甲醇，就可以确保百年以上的能源安全。
（2），石油作为燃料造成了严重的环境污染，特别是越来越多的车用石油燃料，污染环境和危害人身健康，已经到了无法承受的程度。继含铅汽油被取缔之后，无铅汽油也正在进行清洁化改造，首先在美国兴起的“新配方清洁汽油”和欧洲使用的“欧Ⅱ、欧Ⅲ、欧Ⅳ标准”清洁燃料，不仅要求汽油中必须含有2%以上的氧，而且严格限制了石油中必含的硫、苯、芳烃、烯烃等有害物质的含量，因此，石油被甲醇取代是理所当然的事情。
（3），甲醇燃料已经具备了取代石油燃料的市场竞争能力。表4·1·1以车用汽油和车用甲醇燃料为例，对二者进行了比较。
表4·1·1  车用汽油和车用甲醇燃料的比较

比 较 项 目	车 用 汽 油	车用甲醇燃料
化 学 特 性	多碳液态轻烃混合物，含有300多种组分，主要是亲油烃基化合物，对有机材料有溶解性和腐蚀性	最简单的饱和一元醇CH3OH，不仅有像汽油一样的亲油烃基，还有亲水羟基，另外还有几种醚、酯、烃及微量添加剂，需加腐蚀抑制剂抑制其腐蚀性
物 理 特 性	密度0·73Kg/L，沸点35—205℃，低热值42500KJ/Kg，混合气热值2920KJ/Kg	密度0·79Kg/L，沸点64·7℃，低热值21109KJ/Kg，混合气热值3080KJ/Kg
动 力 性 能	辛烷值RON90—98，燃烧界限1·4—7·6%，现有汽车的动力参数据此设计	辛烷值RON112—133，   燃烧界限6·0—36·5%  国内外台架试验和行撤实践证明，可与汽油车相当
环保清洁性能	燃料本身组分中含有有害物质和致癌物质，排气中CO、HC、NOX、PM等污染严重	燃料本身组分单纯，拥有50%的内含氧，燃烧完全，排气中CO、HC、NOX、PM等有害物质比汽油车显著减少
火灾安全性	闪点只有6·1℃，着火后不能用水浇灭	闪点12℃，着火后可以用水浇灭
贮运使用方便性	是贮运使用方便的液体	是贮运使用方便的液体
经 济 性和社会影响	现在市场价90号以上超过5000元/吨，并且将继续涨价，直到无货供应，造成能源危机，威胁经济安全、国家安全和人民生活	现在市场价按与汽油等热值计算，为汽油的68%，并且，不受石油危机影响，价格相对稳定，可为国家化解可能出现的石油危机，保证我国百年以上能源安全

 
（4），科学和实践均已证明，不仅用作燃料能源时甲醇完全可以取代石油，而且，在用作化工原料和其它方面，凡是石油能做的事情，甲醇都能做，有的甚至比石油做得更好。例如，石油是由300多种物质组成的混合物，用作化工原料时必须首先裂解提纯，而甲醇是一种最简单的化合物，不许要加工提纯就可以直接使用。又如，原来曾使用石油为原料，生物发酵生产单细胞饲料蛋白，现在已经全部改作使用甲醇为原料。1994年诺贝尔化学奖获得者乔治教授提出了“甲醇经济”的新观点，我们非常赞同这个观点。历史将证明，作为能源和化工原料，“甲醇经济”决不亚于“石油经济”，取代“石油经济时代”的“甲醇经济时代”，将会比“石油经济时代”长得多和进步得多。
 
5，全世界都在高度关注后石油时代替代石油的究竟是什么东西？
美国布什政府最近出台了一份长达1300多页的能源报告，对替代石油的能源，表示了空前的重视。
10月12—13日在美国休斯顿召开了第三届国际甲醇论坛会议，有近百个国家的专家学者、企业家和政府官员出席，会议也表示了对这个问题的高度重视。
耗油大国美、中、日、欧等对此问题重视是理所当然的。已经宣扬多年解决了代油问题的巴西、南非等国也关注甲醇作为燃料，却从另一个角度说明了问题。什么问题呢？即巴西的乙醇燃料和南非的煤变油，并不能彻底解决后石油时代的替代能源问题，他们也还必须另辟途径。
我国作为仅次于美国的能耗大国，为了社会经济的可持续发展和国家安全，针对缺油少气和多煤的国情，把节油、代油和对环境友好的产业政策提到了非常重要的位置。党中央、国务院和国家领导人的内政外交，都一再突出了这个主题。胡锦涛主席最近在联合国庄严地表示：中国要大力建设资源节约型、环境友好型社会。中共中央关于第十一个五年计划的建议也正式提出了这样的国策，要求“积极开发和推广资源节约、替代和循环利用技术”。
实际上，我国的石油、天然气资源远不能满足像现在这样的消耗，依靠大量进口，经济上划不来、安全上有风险、世界油气市场也供应不了。关于核电、乙醇汽油以及其它办法，经过试验之后，将会发现它们只能作为补充，而不可能作为代油的主导能源。优选的结果，最好的路线是煤制甲醇或者醇醚清洁燃料。在当前，天然气制甲醇也行；在以后，秸秆或其它碳氢化合物制甲醇也行；再往后，二氧化碳加氢合成甲醇也要研发和投入使用。
人类为了自己的生存和发展，必须是现实主义者，如果某些人承诺某种办法可以担当代油重任，而实际上担当不了，那将会造成难以挽回的损失。煤制甲醇这条应急代油路线，不仅在我国是应该走的，在富煤的美国及其他国家也是要走的。当秸秆或其它碳氢化合物制备甲醇特别是二氧化碳与氢合成甲醇的技术问题解决后，全世界都会走这条路子的。那将是继“石油经济时代”之后的“甲醇经济时代”。
————————————————————————————————————