天然气化工的技术进展与发展机遇

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1、学兔兔www.xuetutu.com70天然气化工2009年第34卷天然气化工的技术进展与发展机遇雍瑞生，谭斌’，王科(1．中国石油宁夏石化公司，宁夏银川750026；2．西南化工研究设计院，成都610225)摘要：介绍了当代天然气化工的技术进展，并结合我国天然气资源形势和能源政策，指出21世纪我国天然气化工面临前所未有的良好发展机遇。最后，对我国发展天然气化工提出建议。关键词：天然气化工；技术进展；发展机遇中图分类号：TQ21文献标识码：A文章编号：lOOI-9219(2009)04-70-06自上世纪20年代以来，天然气化工因其具有独特的技术经济优势而一直保

2、持较稳定的发展势间接转化二[二头。进入21世纪，由于环境保护受到越来越多国家合成气的重视，而天然气被广泛认为是清洁发展的优质能乙烯Hl费托合成ll合成氨lI甲醇源，因此，发展天然气工业已经成为世界各国改善丝l鱼!Il垦茎Il壁丝II三!壁IL环境和维持经济可持续发展的最佳选择。据预测，图1天然气化工产品开发图全球天然气的需求将从目前2．6万亿m。增加到Fig．1Developmentofchemicalsfromnaturalgas2020年4．9万亿m，2040年在能源结构中天然气所占比例将从2O0o年的24．5％上升到2040年的经济效益，因此这方面是未来天

3、然气化工的研究重51％，从而超过石油和煤炭成为第一大能'源【”。点之一，主要方向有甲烷直接氧化制甲醇、甲醛、乙天然气供应量的增长为发展天然气化工创造烯、芳烃等，但因副产物较多，反应不易控制，目的了良好条件。世界上约有5O多个国家不同程度地产物收率较低，目前还主要停留在实验室研究阶发展了天然气化工，年耗气量约为1400亿m。，约占段。在间接转化法中，一般先将甲烷制成合成气(世界总消费量的5％左右。全球天然气化工一次加H+CO)后，再制成液体燃料及其他化工产品，该技工品年总产量在1．6亿吨以上，包括合成氨(尿素)、术已成为目前天然气化工利用的主要技术路线。甲醇、乙烯

4、(丙烯)、氢气和合成气(CO+H)、乙炔、卤1．1直接转化法代烷烃、氢氰酸、硝基烷烃、二硫化碳、炭黑等20多目前，直接转化法中主要有3种路线：一是天种及大量衍生物。目前世界上76％的合成氨、80％的然气直接制甲醇和甲醛；二是天然气氧化偶联制乙甲醇由天然气为原料制取，天然气化工大有可为翻。烯；三是在无氧条件下天然气直接制芳烃。1．1．1天然气直接转化制甲醇、甲醛1天然气化工的应用进展天然气经合成气制取甲醇工艺存在着投资费天然气的化工利用按转化方式分类，可分为直用高、工程设计复杂和生产成本高等缺点。因此，国接法和间接法两大类：直接转化法是天然气直接反内外都在探索由天

5、然气一步合成甲醇的有效途径，应氧化制取乙烯、甲醇、芳烃等化工产品；间接转化并取得了一定进展。目前研究开发的方法有均相氧法是天然气先制成合成气，由合成气再生产清洁油化和多相催化氧化两种方法，其中均相氧化工艺效品、甲醇、低碳烯烃等化工产品(见图1)。果较好，甲烷转化率可达4％-15％，甲醇选择性为直接转化法因生产流程短，有希望获得更好的60％～90％。我国西北大学研究人员以磷钨酸为催化剂，醋酸为液相试剂，进行了甲烷部分氧化制甲醇实验研究[31，在267℃~280~C、0．1MPa反应条件下，收稿日期：2009．05-18；作者简介：雍瑞生(1965一)，男，高级工程

6、师，电邮aimosen@gmail．com。甲烷转化率为26．6l％，产物选择性为97．26％。UOP学兔兔www.xuetutu.com第4期雍瑞生等：天然气化工的技术进展与发展机遇71公司正在开发甲烷低温低压直接生产甲醇的新工若干合成气制造技术(见图2)。艺，该工艺首先合成一种有机过氧化氢，然后使金属催化剂活化，把甲烷转化为甲醇，与间接法相比，预计投资可减少58％，能耗减少60％，CO：排放量减少33％，甲醇生产成本可由80美元降至58美元／t。1．1．2天然气氧化偶联制乙烯近年来随着全球化工市场的好转，由甲烷氧化图2合成气制造技术偶联(OCM)制乙烯的研究

7、开发受到重视。目前已有Fig．2Processesforproductionofsyngasfromnaturalgas40多个国家的实验室对2000多种催化剂进行过试验，开发出了很多新工艺。但是，由于甲烷氧化偶联对于合成气的进一步利用，目前国内外开发的制乙烯反应属于表面引发气相自由基与气固相反技术可分3个不同阶段(见图1)：处于成熟阶段的应相结合的机理，大量气相氧的存在使得自由基反是天然气生产甲醇和合成氨／尿素；处于成长阶段的应难于控制，在制乙烯过程中，甲烷转化率低(小于是天然气制液体燃料(GTL)；处于待工业化阶段的25％)，C烃单程收率低(小于25％)，产

8、物中乙烯含是天然气制二甲