21世紀(jì)的天然氣

21世紀(jì)的天然氣化工摘要：本文主要介紹天然氣的性質(zhì)，我國(guó)天然氣資源的現(xiàn)狀和消費(fèi)，天然氣化工應(yīng)用以及開展前景。關(guān)鍵詞：天然氣、化工應(yīng)用、開展前景1.天然氣的性質(zhì)天然氣是一種多組分的混合氣態(tài)化石燃料，無色、無味、無毒、可燃。主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。主要存在于油田、氣田、煤層和頁(yè)巖層。天然氣燃料是各種替代燃料中最早廣泛使用的一種，它分為壓縮天然氣〔CNG〕和液化天然氣〔LNG兩種。燃燒后生成二氧化碳和水，產(chǎn)生的溫室氣體是煤炭燃燒的1/2,石油的2/3，它具有單位熱值高、排氣污染小、供給可靠、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，是未來社會(huì)普遍采用的清潔能源。2.我國(guó)天然氣資源現(xiàn)狀及消費(fèi)量我國(guó)是天然氣資源比擬豐富的國(guó)家，近年來，天然氣勘探取得重大突破，陸上已在川渝、陜甘寧、新疆和青海形成四大氣區(qū)；海上氣田以渤海、南海西部地區(qū)和東海西湖凹陷作為重點(diǎn)勘探和增加產(chǎn)量的地區(qū)。21世紀(jì)以來，我國(guó)天然氣市場(chǎng)大規(guī)模的開展，天然氣消費(fèi)量以每年兩位數(shù)的速度增長(zhǎng)。2021至2021年間，國(guó)內(nèi)天然氣產(chǎn)量保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。2021年國(guó)內(nèi)天然氣產(chǎn)量同比大幅增長(zhǎng)12.1%。與此同時(shí)國(guó)內(nèi)天然氣表觀消費(fèi)量首次突破千億立方米，到達(dá)1070.3億立方米，同比大幅增長(zhǎng)15.9%。此后天燃?xì)馐袌?chǎng)繼續(xù)擴(kuò)大，2021年，天然氣產(chǎn)量也突破千億立方米大關(guān)，到達(dá)1025.3億立方米，而表觀消費(fèi)量也創(chuàng)歷史記錄到達(dá)1307.1億立方米，同比增長(zhǎng)20.5%，預(yù)計(jì)到2021年天然氣需求量將進(jìn)一步增至10%，到達(dá)2037億立方米。天然氣已經(jīng)越來越成為日常生活不可或缺的能源。3.天然氣化工應(yīng)用天然氣化工比擬興旺的國(guó)家有美國(guó)、蘇聯(lián)、加拿大等。中國(guó)天然氣化工起步較晚與興旺國(guó)家還有一定的差距，中國(guó)天然氣化工主要應(yīng)用于氮肥的生產(chǎn)，其次是甲醇、甲醛、乙炔、二氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、硝基甲烷、氫氰酸和炭黑以及提取氦氣。21世紀(jì)以來，可持續(xù)開展成為指導(dǎo)生產(chǎn)建設(shè)的核心思想，且由于天然氣主要成分是甲烷，分子結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，可開發(fā)的下游化工產(chǎn)品大大少于石油化工和煤化工。政府一系列的政策鼓勵(lì)使得天然氣工業(yè)迅速開展。據(jù)相關(guān)資料說明，純天然氣的化工利用主要有四條途徑：先轉(zhuǎn)化制成合成氣〔一氧化碳和氫氣〕，或含氫很高的合成氨原料氣，然后進(jìn)一步合成甲醇、氨、高級(jí)醇和羰基化產(chǎn)品；部分氧化制乙炔；熱裂解制乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯和乙炔；直接制造化工產(chǎn)品，如炭黑、氫氰酸、各種氯甲烷、硝基甲烷、甲醇和甲醛等。至今直接轉(zhuǎn)化法只能生產(chǎn)一些年產(chǎn)量不高的化工產(chǎn)品。但直接法制化工產(chǎn)品流程短，經(jīng)濟(jì)性更好，因此這個(gè)領(lǐng)域的研發(fā)仍在持續(xù)進(jìn)行，目前，天然氣經(jīng)合成氣制化工產(chǎn)品是天然氣化工利用的主流技術(shù)路線。下面簡(jiǎn)單介紹天然氣的化工應(yīng)用實(shí)例。〔1〕制合成氨合成氨是生產(chǎn)氮肥不可替代的主要原料，由于石油價(jià)格居高不下，導(dǎo)致重油價(jià)格上升，以天然氣為原料的化肥比以重油為原料的化肥本錢上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此，氣頭化肥成為生產(chǎn)的重點(diǎn)。由于技術(shù)的進(jìn)步，油頭改氣頭化肥已經(jīng)相當(dāng)成熟?！?〕制甲醇甲醇是碳化學(xué)的關(guān)鍵產(chǎn)品，又是重要的化工原料，同時(shí)還是未來清潔能源之一，既廣泛用于生產(chǎn)塑料、合成纖維、合成橡膠、染料、香料、飼料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等，還可與汽油摻合或替代汽油作為動(dòng)力燃料。隨著科技開展，甲醇的燃料用途越

來越受重視。與輕油或煤炭為原料相比，天然氣制甲醇具有流程簡(jiǎn)單、投資省、本錢低等優(yōu)點(diǎn)，所以，近幾年來有天然氣條件的地方都在醞釀新上較大規(guī)模的甲醇裝置。但是，2021年10月31日，我國(guó)發(fā)改委網(wǎng)站公布?天然氣利用政策?，新建或擴(kuò)建以天然氣為原料生產(chǎn)甲醇及甲醇生產(chǎn)下游產(chǎn)品裝置，以天然氣代煤制甲醇工程被列為禁止類。主要有三方面原因：我國(guó)甲醇產(chǎn)能過剩；我國(guó)甲醇生產(chǎn)技術(shù)水平不高，裝置普遍生產(chǎn)規(guī)模小，而且能耗高；國(guó)內(nèi)煤炭制甲醇和國(guó)外甲醇生產(chǎn)天然氣價(jià)格相比競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，與國(guó)外相比，我國(guó)甲醇用天然氣價(jià)格較高，即使在天然氣產(chǎn)地，氣價(jià)也在0.7—元/m3,甲醇生產(chǎn)企業(yè)難以承受?！?〕制烯烴目前，世界上99%的乙烯來自使用石腦油、輕柴油和輕烴作原料，而用天然氣為原料那么是一條新工藝路線。當(dāng)前天然氣制烯烴的研究開發(fā)主要有三種方法：天然氣直接合成制烯烴稱為一步法；天然氣經(jīng)合成氣制烯烴稱為二步法；天然氣經(jīng)甲醇或二甲醚制烯烴稱為三步法。目前的四種工藝技術(shù)分別是MT血術(shù)、MTF技術(shù)〔甲醇路線〕、SDTO技術(shù)〔二甲醚路線〕、OCM技術(shù)。國(guó)內(nèi)外MTO技術(shù)根本完成技術(shù)開發(fā)工作，正在進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)且已進(jìn)入工業(yè)化推廣階段，MTF技術(shù)已進(jìn)入工業(yè)化階段，國(guó)內(nèi)研究剛剛起步，與國(guó)外差距較大。以天然氣或煤生產(chǎn)合成氣制甲醇或二甲醚，再以甲醇或二甲醚制烯烴的三步法是石油化工原料制乙烯和丙烯的替代路線，因而開展以煤或天然氣為主要原料制備低碳烯烴技術(shù)具有重要的意義。隨著合成氣生產(chǎn)技術(shù)、甲醇合成技術(shù)，甲醇或二甲醚制烯烴技術(shù)的不斷進(jìn)步，以煤或天然氣經(jīng)合成氣制烯烴路線的經(jīng)濟(jì)性將會(huì)日益顯著?！?〕經(jīng)合成氣制二甲醚二甲醚的燃燒性能好，熱效率高，燃燒過程中無殘?jiān)o黑煙，CONO排量低，其燃燒性能優(yōu)于柴油，二甲醚還可摻入石油液化氣、煤氣或天然氣混燒并能提高熱量，?95%勺二甲醚可直接作為替代液化氣的燃料使用。所以，它將可能是取代液化氣的一種理想的清潔燃料。二甲醚的用途廣泛，還可用于許多精細(xì)化學(xué)品的合成及氣霧劑推進(jìn)料。二甲醚工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)分為合成氣直接合成和甲醇脫水法兩種工藝。甲醇脫水法包括液相法和氣相法，其中氣相脫水法是二甲醚生產(chǎn)的主要方法。目前，由合成氣直接合成二甲醚現(xiàn)已取得工業(yè)化成果?！?〕直接合成芳烴甲烷無氧條件下脫氫芳構(gòu)化〔DHAM制芳烴,是近年甲烷優(yōu)化利用的新方法之一,是生產(chǎn)芳烴的非石油原料新路線,國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行了大量開發(fā)研究。4.開展前景21世紀(jì)，資源和能源的利用以及其與環(huán)境保護(hù)的矛盾人們不可無視的問題，而天然氣作為一種更清潔、更優(yōu)質(zhì)、更經(jīng)濟(jì)的清潔能源和化工原料,已在國(guó)際上得到了廣泛的認(rèn)同,大力開展天然氣是大勢(shì)所趨。越來越多的國(guó)家意識(shí)到天然氣化工的重要性，油氣并舉甚至以天然氣為主的思想正逐漸被人們所接受。開發(fā)利用天然氣是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)開展的重要?jiǎng)恿?。隨著天然氣將成為石油的補(bǔ)充和替代能源，天然氣化工利用成為新世紀(jì)石油化工的重點(diǎn)。我國(guó)天然氣資源比擬豐富，具備較好的資源根底，潛力巨大，前景廣闊。所以，利用天然氣開發(fā)新產(chǎn)品是我國(guó)化工行業(yè)開展的方向之一，在天然氣化工開展的初期，國(guó)家應(yīng)綜合平衡天然氣的供氣量、供氣價(jià)格，使天然氣用戶能保本微利，以促進(jìn)天然氣化工企業(yè)的良性開展。我國(guó)天然氣化工應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:〔1〕優(yōu)化天然氣合成氨、天然氣制甲醇裝置。我國(guó)合成氨和甲醇裝置盡

管總產(chǎn)能較高，但原料結(jié)構(gòu)不合理技術(shù)落后，物耗能耗高，生產(chǎn)本錢高?！?〕開展天然氣化工深加工利用，延伸下游產(chǎn)品鏈，生產(chǎn)高附加值、高品質(zhì)產(chǎn)品如天然氣制甲醇羰基化合成醋酸、碳酸二甲酯等；天然氣經(jīng)合成氣合成高性能柴潤(rùn)滑油、微晶蠟等，為天然氣的化工利用營(yíng)造更大的開展空間?！?〕加大科技投入，加快天然氣化工新技術(shù)開發(fā)步伐。以科技生產(chǎn)力代替勞動(dòng)生產(chǎn)力，更加合理高效的利用能源，爭(zhēng)取趕上興旺國(guó)家的步伐以最少的代價(jià)得到最大的收益。參考文獻(xiàn)[1]黃智賢，邱挺，吳燕翔.考慮環(huán)境因素的天然氣化工產(chǎn)品鏈設(shè)計(jì)福州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院.[J].化學(xué)工程師，2021，1[2]陳仲波.淺談天然氣化工技術(shù)進(jìn)展及其分析[J]天然氣化工，2021，34[3]黃康勝，馮西平.天然氣化工現(xiàn)狀及技術(shù)進(jìn)展①[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2021,32[4]范嗣英天然氣化學(xué)工業(yè)現(xiàn)狀與開展趨勢(shì)31〔增刊〕：1016EJ]石油與天然氣化工，2002,[5]張惠明．甲醇制低碳烯烴工藝技術(shù)新進(jìn)展[J]．化學(xué)反響工程與工藝，2021，24〔2〕：178182[6]西南油氣田分公司天然氣研究院．世界天然氣化工技術(shù)開展趨勢(shì)和我國(guó)天然氣化工科技進(jìn)步戰(zhàn)略[R-I．1999[7