世紀(jì)天然氣化工發(fā)展

21世紀(jì)，天然氣化工摘要：筆者通過闡述了天然氣的分布情況、利用結(jié)構(gòu)和在化工領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢。特別地介紹了國內(nèi)外當(dāng)代天然氣化工技術(shù)進(jìn)展。以便與以后的天然氣化工的研究方向。指出了天然氣化工發(fā)展的越來越受到人們的關(guān)注。關(guān)鍵字：天然氣、21世紀(jì)、化工、化工利用、化學(xué)加工、應(yīng)用。前言天然氣組成以氣態(tài)低分子烴為主(主要成分是甲烷，同時(shí)也含有非烴氣體)。相對密度0.65。比空氣輕。具有無色、無味(天然氣公司皆遵照政府規(guī)定添加臭劑。例如四氫噻吩)、無毒、可燃的特性。天然氣的爆炸極限為5％～15％。天然氣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。由于天然氣熱值高，燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染少。是未來世界普遍采用的清潔能源。世界能源結(jié)構(gòu)逐步發(fā)生變化。為此，各國政府也通過立法程序來傳達(dá)這種趨勢，發(fā)展天然氣工業(yè)已經(jīng)成為世界各國改善環(huán)境和維持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最佳選擇。世界天然氣化工從2O世紀(jì)2O年代至今一直保持穩(wěn)定發(fā)展，近2O多年發(fā)展速度加快，2O世紀(jì)7O年代世界約5％左右的天然氣資源用作化工原料，2O世紀(jì)8O年代上升到約10％。近年由于天然氣產(chǎn)量大幅增加。此比例重新回落至5％左右(不包括我國)，中東、東歐、拉丁美洲、東南亞等地區(qū)均在8％～l1％范圍目前世界石油資源日趨緊缺。油價(jià)不斷刷新高位價(jià)格記錄．而天然氣的儲量和產(chǎn)量增長均超過石油。為此天然氣化工利用受到許多國家和地區(qū)的重視。2.天然氣發(fā)展現(xiàn)狀2.121世紀(jì)世界能源現(xiàn)狀世界上蘊(yùn)藏著相當(dāng)豐富的天然氣資源，常規(guī)資源總量327.4×1012，非常規(guī)資源總量849×1012，總計(jì)約1176.4×1012。截至2001年初，已探明儲量149.48×1012，待探明儲量152.6×1012，估計(jì)到2030年探明儲量可達(dá)404×1012。天然氣資源盡管以極高的消費(fèi)速度增長，世界范圍內(nèi)的天然氣供應(yīng)仍可保證100多年。因此，在未來20～30年里，世界范圍內(nèi)的能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生重大變化。專家預(yù)測到本世紀(jì)中葉，世界能源結(jié)構(gòu)中天然氣將從目前的25%增加到40%，而石油將由現(xiàn)在的34%下降到20%，煤炭基本保持在27%左右。抓住機(jī)遇，推動天然氣化工及綜合利用，是關(guān)系到解決未來能源的化工原料交替的戰(zhàn)略任務(wù)，也是造福子孫后代的重大決策。2.2我國天然氣的發(fā)展?fàn)顩r我國是天然氣資源比較豐富的國家，地質(zhì)資源總量約為38×1012～39×1012，位居世界第十位，其中陸上為30×1012，海上為9×1012m3。已探明儲量約1.9×1012m3，僅占資源總量的5%左右，列世界第16位，天然氣資源勘探潛力很大。近年來，我國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)。2001年我國天然氣產(chǎn)量294×108。預(yù)計(jì)2005年和2023年我國的天然氣產(chǎn)量分別將達(dá)到630×108和860×108，增長速度較快。隨著國家對經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展問題的日益重視，政府逐步開始制定和頒布鼓勵天然氣工業(yè)發(fā)展的政策，不僅把天然氣工業(yè)作為能源基礎(chǔ)建設(shè)列為國家投資重點(diǎn)和鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，還明確鼓勵外商到中國進(jìn)行天然氣勘探開發(fā)、管道、儲運(yùn)設(shè)施等領(lǐng)域的合資合作，并且將出臺一系列鼓勵天然氣開發(fā)利用的政策法規(guī)，包括融資政策、價(jià)格政策和稅收政策等。3.天然氣化工以天然氣為原料生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的工業(yè)，是燃料化工的組成部分。由于天然氣與石油同屬埋藏地下的烴類資源，有時(shí)且為共生礦藏，其加工工藝及產(chǎn)品相互有密切的關(guān)系，故也可將天然氣化工歸屬于石油化工。天然氣化工一般包括天然氣的凈化分離、化學(xué)加工（所含甲烷、乙烷、丙烷等烷烴的加工利用）。3.1天然氣的凈化分離凈化分離包括從地下采出的天然氣，在氣井現(xiàn)場，經(jīng)脫水、脫砂與分離凝析油后，根據(jù)氣體組成情況進(jìn)行進(jìn)一步的凈化分離加工。富含硫化物的天然氣，必須經(jīng)過脫硫處理，以達(dá)到輸送要求，副產(chǎn)品的硫磺作為硫資源，用以生產(chǎn)硫酸、二硫化碳等一系列硫化物；脫硫后，天然氣經(jīng)過深冷分離），可得到液化天然氣；若天然氣富含稀有氣體氦，可同時(shí)得到氦氣；若天然氣是富含乙烷以上烷烴的濕氣,則可同時(shí)得到天然氣凝析液,后者常采用精餾的方法，以回收乙烷、丙烷、丁烷，并且還有一部分凝析油。3.2化學(xué)加工包括在高溫下進(jìn)行的天然氣熱裂解，主要生產(chǎn)乙炔和炭黑；天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化或天然氣的部分氧化，可制得合成氣；天然氣經(jīng)過氯化、硫化、硝化、氨化氧化、氧化可制得甲烷的各種衍生物；濕性天然氣中的乙烷、丙烷、丁烷和天然氣凝析液等，經(jīng)蒸汽裂解或熱裂解可生產(chǎn)乙烯、丙烯和丁二烯；丁烷脫氫或氧化可生產(chǎn)丁二烯或醋酸、甲基乙基酮、順丁烯二酸酐等。浩4天惹然氣竊的諸利用絞天然垃氣化份工比姥較發(fā)禽達(dá)的版國家奉有美并國、拖蘇聯(lián)膀、加秤拿大柏等。擾美國巴發(fā)展丹天然沫氣化脾工最螞早，濱產(chǎn)品匪品種鵝和產(chǎn)欲量目儉前仍專居首莖位。歉消耗垂于化衡學(xué)工片業(yè)的隊(duì)天然芒氣，欲占該鈴國化領(lǐng)工挎行業(yè)類所消猴耗原罰料和褲燃料艱總量越的一鬧半以駐上。痛20偏世紀(jì)罪70獎年代豈中期懸蘇聯(lián)敞調(diào)整笨了化者學(xué)工飾業(yè)政谷策，駝加速才發(fā)展魂天然蹈氣化長工生襪產(chǎn)。帽在西甲伯利橋亞天密然氣隨產(chǎn)區(qū)茄新建構(gòu)生產(chǎn)象裝置運(yùn)，大逮規(guī)模收應(yīng)用恰于喂合成補(bǔ)氨游、縣甲醇夠和乙齒烯、及二硫版化碳蚊。目傘前，丑其天般然氣筑化工稠產(chǎn)品孔產(chǎn)量趟僅次南于美煙國。忘加拿無大有云豐富畜的天悉然氣哭資源閱，用份于合齊成氨減、帳尿素幼、甲者醇和綠乙烯衫的生煉產(chǎn)。巡主要茶產(chǎn)品走方向躲1浩98而0年勺世界示主要駁國家逆的天堆然氣蘆化工蔑產(chǎn)品熄產(chǎn)量巧超過夏15疏0M洪t。疫年產(chǎn)笑1功0M山t以深上的丹產(chǎn)品厭有合命成氨罰、尿井素、玻甲醇誓、甲戚醛和斷乙烯擺。在猜世界艇合成地氨產(chǎn)津量中改，約決80喉％以疼天然仔氣為酒原料盼。悲中國乘天然遙氣化獲工艷始于痛20犁世紀(jì)罩60筐年代離初，饒現(xiàn)已臟初具暫規(guī)模卷，主果要分岔布于驢四川東、黑梯龍江醒、遼刻寧、舍山東險(xiǎn)、臺魯灣省汁等地功。中揮國天旦然氣吐主要行用于賤生產(chǎn)伸氮肥隨，其吼次是沃生產(chǎn)域甲醇育、甲縫醛、糖乙炔攔、二吉氯甲舅烷、涂四氯嗎化碳既、二皂硫化耳碳、頓硝基陰甲烷還、氫錫氰酸討和炭網(wǎng)黑以趨及提香取氦歸氣。窮70憂年代卸以來扁，已朱興建灣多座越天然殘氣和殖油田刊伴生韻氣為榴原料嚷的大娃型合胞成氨尋廠，妄以及緞一批斷中、觸小型柿合成屢氨廠發(fā)，使套全國積合成暈氨生慕產(chǎn)原摧料逢結(jié)構(gòu)飯中，抵天然消氣所合占的灶比例更約達(dá)纏到3閃0％華；同名時(shí)還禁興建蔥了天召然氣蹲制乙朗炔工攤廠，率以制陽造維召尼綸回和醋饒酸乙金烯酯昨，乙詳炔尾宴氣用幟于生首產(chǎn)甲防醇。夏采用距天然撥氣熱救氯化神法生蓮產(chǎn)二椒氯甲臉烷以慣供感潤光材迅料工祥業(yè)作悅?cè)軇┚?。吊目前鋸，中朝國的障天然弟氣一嬸次化藏學(xué)加悅工產(chǎn)防品總盞產(chǎn)量飾約為恰70爪年代雁初期覽的1湊4倍我。前豆景隨色著世監(jiān)界對藥能源賭需要篇的增休長，配北海察、中竭東、聞北非俊、南候美和敗蘇聯(lián)佛的天旺然氣強(qiáng)和石淘油伴芒生氣威資源愁正在拌加速再開發(fā)頓利用福，世脆界天吊然氣鐘產(chǎn)量刪穩(wěn)定致增長悉，為任天然丑氣化吊工蓬刑勃發(fā)叢展提移供充候足的解原料久和能盯源。病4嬌當(dāng)代前天然謊氣化善工的鳴技術(shù)握進(jìn)展仙4.題1嚼甲革烷氧猴化偶關(guān)聯(lián)制其乙烯推(O浮CM雄)軍自從或19即82新年美浙國U念CC般公司憂發(fā)表盟了甲節(jié)烷可石直接齡氧化診偶聯(lián)呈制得漿乙烯販的第護(hù)一篇兔報(bào)告籠以來迫，世劑界上籍40孫多個(gè)覽國家巨的實(shí)嚴(yán)驗(yàn)室掘?qū)?梅00忙0種去催化撤劑進(jìn)盾行篩到選，都使用廈了除息周期秤表中撿零族同以外怕的全漂部元侄素，孫其中任以堿稀金屬礦、堿訊土金扶屬和粥稀有朵金屬奏氧化暮物的救催化符活性匯較好磨。目躺前甲嘉烷轉(zhuǎn)覽化率踐20踐%～統(tǒng)40請%，術(shù)C2桿+選愁擇性址50河%～茶80罵%，洲C2涌+烴妨收率性在1乎4%皇～2邀5%延之間金。由俘于反不應(yīng)屬骨于表何面引魂發(fā)氣邪相自交由基服與氣耕固相糕反應(yīng)連相結(jié)寧合的嗎機(jī)理極，而茫且乙蠻烷的比氧化歇脫氫負(fù)能力拖又大諷于甲謝烷，灰因而梯甲烷穴轉(zhuǎn)化無率與都C2令+選另擇性這之和叼難超均過1去00辦%，匙即C吧2+艙收率較不易恒突破園25眉%，業(yè)因此引其經(jīng)突濟(jì)效嗎益還樣不能結(jié)與石材油制閘乙烯侮相比側(cè)。此核外在孫工程芳開發(fā)撓上，纖高溫況強(qiáng)放出熱反鼓應(yīng)使昏反應(yīng)乳器設(shè)猛計(jì)困牽難，健目前差常用脅的反菌應(yīng)器略為薄牽層式搏兩段幸反應(yīng)泄器。咸普遍季認(rèn)為退單靠戀改進(jìn)公催化憐劑來銳突破鎮(zhèn)C2怖+2蝶5%猴的收孩率很濱困難鉛，只鐵有在頸整個(gè)提系統(tǒng)企優(yōu)化漢的情橡況下干，尋蠢求最透佳的饑技術(shù)嶄經(jīng)濟(jì)它方案踩，特蹤別是祖一次顛通過安不循劫環(huán)，烏直接言利用盡稀乙鑄烯的繁方案運(yùn)。產(chǎn)侄品氣采中乙刊烯、搬乙烷脅的分魔離復(fù)曾雜，冰無論臉是深罵冷分壟離法辰、膨域脹機(jī)浪法、旦絡(luò)合質(zhì)分離排法、浪中冷爭油吸濃收法謝和吸建附分喊離法睛，都答有投喘資和踏成本燙偏大猜的問胳題。避4.知2顏甲烷尋直接知合成炸芳烴香甲烷勞無氧哭條件文下催晉化脫倡氫芳晌構(gòu)化滅(D泉HA浮M)規(guī)制芳示烴，潮是近備年甲奧烷優(yōu)疏化利江用的僅新方駱法之狹一。饒迄今約報(bào)道灶催化嚷劑多驕以H斧ZS邊M-皇5分炕子篩社為載捷體負(fù)枝載過隆渡金扣屬(筆Pd價(jià)，P須t，絲Re較，M掉o等值)氧萬化物株，其跡中以援改性爽Mo磁/H蓬ZS饞M-律5最酬佳。修在常范壓、壯80費(fèi)0議℃忽以上必進(jìn)行肌反應(yīng)沖，轉(zhuǎn)際化率搶可達(dá)甲到2叫0%旨左右丘，但綢高溫躲下M別o易瓶流失齒。國勾內(nèi)廈宣門大韻學(xué)提接出W未-Z玩n-能H2它SO館4/壘HZ房SM偷-5哪催化命劑，攜穩(wěn)定刷性有帝所提勺高，碗CH鋤4轉(zhuǎn)搞化率傘可達(dá)灰23壺%以阿上，節(jié)苯選煤擇性尋97遣%，線未觀蝦察到凍W的祖流失辮，且足3h賢結(jié)炭敢量僅票0.繪02鏡%，陰明顯德優(yōu)于刺迄今驢國內(nèi)罩外的施報(bào)告回。津4.淘3拉甲烷饑直接振部分箏氧化嚷制甲襯醛/駕甲醇圓在壓昨力4堤.9?！?熱.8嫂MP誓a、環(huán)溫度垃32怒0～弓40沾0被℃齊、空彼速1腦50竟00吼～2孟50煮00斯h-雁1下凝甲烷盤直接凍氧化肝，其催轉(zhuǎn)化縮率可扣達(dá)1友0%儉，選秋擇性檔可達(dá)老60建%～憲90舞%，組收率粉可達(dá)秋4%淘。俄值羅斯芹在均艷相氧他化的兄基礎(chǔ)圈上，斗開發(fā)享了C膽PO蜓工藝科，在濾邊遠(yuǎn)抬天然晴氣氣不田使飛用。夢國內(nèi)肉利用志膜分雨離技悄術(shù)進(jìn)裹行研孩究，寺也進(jìn)禮行了牲多相往催化極劑的握研究軌。巷4.肢4揪用等蹲離子法技術(shù)漁加工劇甲烷象由于成甲烷勿結(jié)構(gòu)撤的穩(wěn)率定性利，為申了獲學(xué)取各吧種化惜合物芝，采視用等恭離子正技術(shù)勻是一管種方捕法。貢早期幟用等紐離子映體制廳乙炔閉和炭蔥黑，漫近年是來研簡究用燕非平拳衡等眠離子聲體使丸甲烷膜氧化園制甲熟醛，私CH叉4/支O2汁比1闖.4待左右瞞，7架×1萍0-升1m比mH鍋g真瞇空下凳，甲蟻烷轉(zhuǎn)壯化率標(biāo)可達(dá)時(shí)30仰%，證甲醛械選擇享性達(dá)甘80嘴%，遍甲酸封+甲桃醛總刮選擇銹性>趙97全%。肆利用幫輝光遙放電精等離得子體否法從碗甲烷垃制取呆類金男剛石舊膜，叢采用蹦頻率鞠為1有3.旦56孤MH君z的爪射頻獵電源燥，平麻行板臟電極愈，在桿功率轉(zhuǎn)為8星0～辭12獅0W扇、電源壓為馳10他0～棟30鼠0V奧、真講空度思1～炸10獨(dú)Pa伸下，乎炭沉枝積速傍率達(dá)融50湖～1熱0.桿0n蘇m/極mi勿n。州用冷建等離酒子體朽使甲籍烷脫面氫偶滾聯(lián)制接C2出烴，方轉(zhuǎn)化蘇率可殃以達(dá)爛到1汁8%蚊，生忙成C史2烴蚊（乙芳烷、逮乙炔壟、乙盤烯）乳選擇闊性大敲于6踩0%怎。錫4.那4霸甲補(bǔ)烷直航接轉(zhuǎn)醫(yī)化制已甲醇窮美國純加利篩福尼眨亞州裹的長指塔利抗蒂卡怖新技而術(shù)公耍司和驗(yàn)丹麥僻技術(shù)葡大學(xué)套都報(bào)百告了劍甲烷雪有選弱擇性濫地氧禍化甲丸醇的續(xù)高效具催化屠劑，啊這樣售的催警化劑只被美努國著哭名權(quán)瘡?fù)辔铩稘釩h篇em沖ic賠al囑&廳E蕉ng慚in葡ee錦ri牲ng搜N構(gòu)ew坊s》剖在1隊(duì)99蹲3適年列綠為世蘆界上惑催化國劑研化究的臨十大奶挑戰(zhàn)擱難題侮。房與現(xiàn)獲有的值甲醇裳生產(chǎn)巧方法墻相比州，直傷接法患具有柄明顯儲的優(yōu)且勢：痰(1背)反方應(yīng)條酒件更捐溫和并，壓株力2誼～4荒MP攔a，凍溫度緩<2元00督℃貓；陽(2憲)原炎料天倉然氣冊不需壟脫硫攤，單類程轉(zhuǎn)殼化率拐>9恨8%箭，原拴料氣歉消耗膏低(背72從0～嫩75西0m殖3/誦t)槐；圍(3韻)建略廠投病資降岸低約同30浴%斃。貼4.厭5亮其乏他處牢于探菊索階漲段的鑄技術(shù)色包括歷甲烷隙無氧妖催化疼轉(zhuǎn)化萌制高手級烷嬸烴、油甲烷獲直接戴合成頁萘、醋甲烷袖羰基齒化、末甲烷萬直接姨轉(zhuǎn)化花制乙幸醇、引甲烷挖低溫壓氧化惠制甲環(huán)酸、法甲烷四催化漆分解你制碳佳纖維病等。蓄5.悉結(jié)束億語尚總之迫，盒現(xiàn)在艱越來變越多深的人野意識蛾到天觀然氣喉化工猾的重訪要性野，油拆氣并舌舉甚涉至以顏天然蚊氣為酸主的共思想隸正逐苗漸被屈人們銀所接眼受疲。鏟開發(fā)券利用固天然脫氣是拾國民晴經(jīng)濟(jì)失持續(xù)均發(fā)展浮的重脅要動劇力。臨我國議天然赤氣資齒源比息較豐暑富，維具備架較好淡的資嗽源基抬礎(chǔ)，甩潛力釣巨大暈，前月景廣免闊。汁在天滴然氣乞化工塔發(fā)展府的初源期，追國家躺應(yīng)綜尺合平泉衡天嚼然氣艷的供金氣量寨、供翁氣價(jià)浙格，吩使天