探討天然氣化工技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

江蘇油田采油一廠永曹管理區(qū) 225265

摘要：本文根據(jù)個人多年的工作經(jīng)驗對天然氣的化工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀做了簡單介紹，并探討了其發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：天然氣化工；天然氣制合成氣；精細(xì)化工

在化工領(lǐng)域，天然氣是替代石油的最佳選擇，我國近年來在天然氣化工方面的發(fā)展為天然氣資源的良好發(fā)展前景起到了有力又有效的推動作用。

一、天然氣化工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

天然化工技術(shù)從被提出至今一直處在穩(wěn)步發(fā)展的形式，近幾年世界各國對其的日益重視加快了其發(fā)展速度，如今可被稱為化工業(yè)的“頂梁柱”。研究發(fā)現(xiàn)每年天然氣化工的耗氣量在世界消費量中占據(jù)百分之五的份額，天然氣化工每次的加工品總產(chǎn)量至少為11.6億噸，其中包括CS2、NH4、C2H4、CH4O等，在國民經(jīng)濟(jì)的每個領(lǐng)域都有所使用。在我國，當(dāng)屬中西部地區(qū)的天然氣化工較先發(fā)展，經(jīng)過幾年的摸索研究，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)已經(jīng)打下，生產(chǎn)經(jīng)驗和設(shè)備、文化建設(shè)也已經(jīng)有了一定的積累，在這些區(qū)域甲醇及其衍生物、合成氨和化肥的原材料就是本地相對來說比較便宜的天然氣資源。重慶、四川、云南等地以及寧夏化肥廠的大化肥裝置都是以天然氣為原料；吐哈、靖邊、內(nèi)蒙伊盟化工公司已經(jīng)擁有十萬噸的甲醇裝置。在我國的中西部地區(qū)這樣的例子比比皆是，其配套的生產(chǎn)產(chǎn)品和生產(chǎn)能力隨著天然氣的日益發(fā)展都得到了逐步的提升。

二、天然氣化工利用的技術(shù)路線

雖然天然氣直接轉(zhuǎn)化制化工產(chǎn)品的過程簡單，經(jīng)濟(jì)收益較好，但是其僅能生產(chǎn)一些像氫氰酸、碳黑和乙炔等年產(chǎn)量不大的化工產(chǎn)品。對此領(lǐng)域的開發(fā)研究并沒有因其不足之處而停止，甲烷無氧芳構(gòu)化和甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯一直被研究開發(fā)者所青睞。天然氣化工利用的主流技術(shù)路線還是天然氣經(jīng)合成氣制化工產(chǎn)品。

三、天然氣化工發(fā)展趨勢研究

天然氣化工發(fā)展前景有以下幾個可能：

3.1傳統(tǒng)的天然氣化工產(chǎn)品仍占主導(dǎo)地位

一直以來，合成甲醇、合成氨、二甲醚用于石化產(chǎn)品生產(chǎn)都有著明顯的優(yōu)勢，故不管未來怎么發(fā)展，主要發(fā)展方向還是這些較為傳統(tǒng)又有優(yōu)勢的天然氣化工產(chǎn)品。

3.1.1甲醇的生產(chǎn)原料主要是乙炔尾氣、煤炭、渣油、石腦油、焦炭和天然氣。然而自從20世紀(jì)50年代，合成甲醇的主要原料已逐步被天然氣取代。甲醇生產(chǎn)工藝改進(jìn)的主要目標(biāo)轉(zhuǎn)為減少天然氣消耗以較少甲醇生產(chǎn)成本和降低設(shè)備投資。

3.1.2在生產(chǎn)合成氨的原料選擇時天然氣比石油和煤更具有優(yōu)勢，生產(chǎn)技術(shù)已不再生疏。合成氨發(fā)展主要在造氣、催化劑和能量利用三方面有所體現(xiàn)。利用傳統(tǒng)工藝，天然氣作為生產(chǎn)原料的最低噸能耗為32.84GJ，平均為36.66GJ；利用節(jié)能型工藝，天然氣作為生產(chǎn)原料的最低噸能耗為31.05GJ，平均為34.12GJ；然而把石腦油作為生產(chǎn)原料時，最低噸能耗為37.01GJ，平均為38.68GJ。

3.1.3二甲醚有很獨特的物理性質(zhì)，還具有優(yōu)良的混溶性，能混容大多數(shù)非極性和極性有機(jī)溶劑。由于其具有良好的汽化、易壓縮和冷凝特性，常被用于日用化學(xué)品、涂料、農(nóng)藥等生產(chǎn)過程的化工合成中間體。作為石油類和液化石油氣的替代燃料，二甲醚具有與液化石油氣的相類似的物理性質(zhì)，二甲醚也可以以一定比例與液化石油氣混溶，與液化石油氣一起混燒，二甲醚的摻入可加大液化石油氣燃燒度、減少析炭量。由于二甲醚具備成分物質(zhì)相對單一，燃燒性能穩(wěn)定，高效的熱效率，燃燒過程中不產(chǎn)生黑煙、不產(chǎn)生殘液，自身又含氧等優(yōu)點，加上其燃料排氣完全可以達(dá)到國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，所以是一種清潔、優(yōu)質(zhì)的燃料。二甲醚獨有的性質(zhì)為其在國內(nèi)、國際市場上的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)地位奠定了基礎(chǔ)。

3.2合成烯烴、合成油會有一定的發(fā)展

邊遠(yuǎn)地區(qū)利用天然氣的一條重要途徑是利用天然氣合成烯烴、油，在石油價格高居不下時，天然氣資源豐富且價格低廉的地區(qū)就充分利用其原料優(yōu)勢合成烯烴、油。通常我們把天然氣制合成油，簡稱為GTL，該途徑是天然氣經(jīng)合成氣由費托合成（FT反應(yīng)）生產(chǎn)合成原油，其是由H2和CO的混合氣體在以鐵系為主的催化劑的作用下制取石蠟烴為主的液體燃料的工藝過程。GTL技術(shù)可預(yù)見的產(chǎn)品方向主要有三種：柴油中間餾分油、石蠟餾分油、潤滑油餾分油。

3.3進(jìn)一步向天然氣資源豐富、價格低廉的地區(qū)轉(zhuǎn)移

在一些在傳統(tǒng)上，天然氣化工比較發(fā)達(dá)地區(qū)，例如西歐，因為天然氣供不應(yīng)求，使得價格逐步上漲，從而造成很多的天然氣化工裝置停止工作；然而中東等地區(qū)卻新建了大量的天然氣化工裝置，因為這些地區(qū)的天然氣資源豐富并且價格低廉。美國天然氣的大規(guī)模開發(fā)應(yīng)局勢而生，這對天然氣的供求形式起到了大幅度的扭轉(zhuǎn)作用，與此同時，對大量的天然氣化工項目的投資也日益增多。

3.4天然氣供應(yīng)增加對其化工利用起到了激進(jìn)作用

天然氣的供應(yīng)隨著天然氣勘探開采技術(shù)的提高日益增加，這就在一定程度上拉小了其和石油的價格差距，又由于在運輸時其具有一定的局限性，使得天然氣多被用于合成油和生產(chǎn)化工產(chǎn)品。

3.5天然氣化工的技術(shù)進(jìn)步將推動其發(fā)展

天然氣化工技術(shù)的研發(fā)投入的增加，促使了相關(guān)工藝技術(shù)的研發(fā)，提高了天然氣化工的競爭地位，對天然氣化工的進(jìn)一步發(fā)展也起到了有效的推動作用。開發(fā)的熱點技術(shù)有：MTP、MTO工藝；費托合成油新技術(shù)；天然氣利用醋酸和氫反應(yīng)合成乙醇；天然氣利用乙炔液和氫的加權(quán)反應(yīng)制乙烯等等。

隨著我國能源需求量的高速增長和公眾環(huán)境保護(hù)意識的不斷增強，使得天然氣及其化工工藝成為我國能源發(fā)展的重要而又永久的研究課題。天然氣已經(jīng)被國際工業(yè)領(lǐng)域所認(rèn)可，主要還是因為它是一種經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、清潔的化工原料和能源，現(xiàn)如今，新一輪天然氣化工技術(shù)的研發(fā)高潮在世界范圍內(nèi)再次被掀起。相信在不斷研發(fā)和創(chuàng)新的浪潮中，天然氣化工技術(shù)會日益精湛。

參考文獻(xiàn)

[1] Marcello P J.Ethylene technologies conclusion[J].Oil Gas，1997，95（26）：71.

[2] 王熙庭，任慶生.氦資源應(yīng)用.市場和提取技術(shù)[J].天然氣化工（C1化學(xué)與化工），2012，37（1）：73-78.

[3]周正明.天然氣化工發(fā)展趨勢及深加工產(chǎn)品[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，1999年.

[4] 王熙庭.一碳化工發(fā)展現(xiàn)狀及展望[M]//趙亞平，姜俊，張景臣.中國石油和化工行業(yè)發(fā)展研究報告.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，2008：99-114.