天然氣化工發(fā)展現(xiàn)狀分析及前景展望

常淞　左彥升

摘要：本文主要對(duì)目前國(guó)內(nèi)外天然氣化工的發(fā)展?fàn)顩r以及相關(guān)的技術(shù)研究發(fā)展進(jìn)行了論述。并對(duì)以天然氣為原料制造烯烴、二甲醚、合成油、乙炔以及氫氣等進(jìn)行了分析，最后為我國(guó)天然氣化工的發(fā)展提出了一些合理的建議。

關(guān)鍵詞：天然氣化工;技術(shù)研究;發(fā)展建議

1我國(guó)天然氣資源及消費(fèi)量

截止到2016年底，我國(guó)探明的天然氣儲(chǔ)量達(dá)到了11.7萬(wàn)億m3，而同期的天然氣年開(kāi)采量達(dá)到了1368億m3，比上一年有大幅增長(zhǎng)。我國(guó)天然氣的消耗量在2017年達(dá)到了2386億m3，預(yù)計(jì)2018年消耗量達(dá)2560億m3。而我國(guó)的化工行業(yè)是天然氣消耗大戶(hù)，現(xiàn)每年用于工業(yè)生產(chǎn)的天然氣達(dá)到了 700多億m3，占到了全國(guó)天然氣的消耗總量的1/3。

而隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，使得我國(guó)的天然氣產(chǎn)量也在不斷增長(zhǎng)，而四川、新疆等地先后發(fā)現(xiàn)的大氣田也為我國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)提供了基礎(chǔ)。而2020年預(yù)計(jì)全國(guó)的天然氣的產(chǎn)量能夠達(dá)到1785億m3，實(shí)際的年消耗量將能達(dá)到近3000億m3。

2天然氣化工的發(fā)展現(xiàn)狀分析

天然氣的主要成分是甲烷，而甲烷具有非常穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)，能夠很好的應(yīng)用于下游化工產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。如果將天然氣直接進(jìn)行轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生的化工產(chǎn)品并不能實(shí)現(xiàn)的大規(guī)模生產(chǎn)。這主要是由于天然氣直接轉(zhuǎn)化生產(chǎn)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)流程非常短，經(jīng)濟(jì)性也更好，因此，到現(xiàn)今為止人們?nèi)匀辉卺槍?duì)天然氣的直接轉(zhuǎn)化進(jìn)行大量研究，其中甲烷氧化直接制作乙烯、甲烷無(wú)氧芳構(gòu)化等研究是目前人們關(guān)注程度最高的兩種研發(fā)項(xiàng)同。但是這兩種研發(fā)項(xiàng)同目前還沒(méi)有形成工業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)下，天然氣化工主要的技術(shù)路線就是利用天然氣的合成氣來(lái)制作化工產(chǎn)品。

3天然氣化工主要的發(fā)展方向

3.1天然氣制烯烴

3.1.1天然氣經(jīng)合成氣制烯烴

甲醇和二甲醚是非常典型的碳一化合物，這類(lèi)化合物在生產(chǎn)的時(shí)候的主要是以天然氣基或者煤基合成氣進(jìn)行生產(chǎn)的。以天然氣制甲醇或二甲醚，再以甲醇或二甲醚來(lái)制作烯烴是化工原料制乙烯和丙烯最佳的替代路線。其在制作的過(guò)程中首先將天然氣作為主要的生產(chǎn)原料，經(jīng)過(guò)合成氣來(lái)制作出甲醇或者二甲醚，然后在將甲醇和二甲醚作為原料來(lái)制作烯烴。這種制作烯烴的技術(shù)路線從資源利用角度來(lái)看，將天然氣作為最基礎(chǔ)原料方式其戰(zhàn)略發(fā)展意義是非常重大的;而從技術(shù)的層面來(lái)講，發(fā)展清潔型的天然氣開(kāi)采、大甲醇等技術(shù)都在快速的發(fā)展過(guò)程中，這也極大的推動(dòng)了以甲醇和二甲醚為原料的制作烯烴技術(shù)的不斷成熟，其生產(chǎn)制作工藝以及生產(chǎn)過(guò)程中使用催化劑的都在不斷的改進(jìn)過(guò)程中逐漸趨于成熟，而在天然氣價(jià)格不斷下降基礎(chǔ)上，由天然氣基合成氣制作烯烴的經(jīng)濟(jì)性也將進(jìn)一步提升，也會(huì)有更多的人參與到甲醇制烯烴聯(lián)合裝置的研發(fā)中來(lái)。

3.1.2天然氣氧化偶聯(lián)制烯烴

將甲烷經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化形成有機(jī)的化工原料，這樣就能有效避免在經(jīng)合成氣工藝過(guò)程中的產(chǎn)生大量的能耗，同時(shí)也能有效控制生產(chǎn)成本和投資費(fèi)用，這也是天然氣化工未來(lái)主要的發(fā)展方向之一。

甲烷氧化偶聯(lián)制烯烴的方法首先是由美國(guó)在上世紀(jì)的八十年代提出來(lái)的，我國(guó)的很多高校以及科研機(jī)構(gòu)也對(duì)此做了大量的研發(fā)工作。甲烷氧化偶聯(lián)制烯烴的關(guān)鍵是研發(fā)高效的催化劑，目前來(lái)說(shuō)，該行業(yè)主要應(yīng)用的高效催化劑主要有堿金屬與堿土金屬氧化物、稀土金屬氧化物以及過(guò)渡金屬氧化物等幾種。雖然近年來(lái)關(guān)于催化劑、OMC反應(yīng)原理以及工藝裝置等方面的研究也取得了一些成果，但是常規(guī)的連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)設(shè)備由于氧化氣的含量比較多，因此，在實(shí)際的制作過(guò)程中產(chǎn)物的氧化程度很難實(shí)現(xiàn)有效控制，甲烷的實(shí)際轉(zhuǎn)化效率也比較低，產(chǎn)物中乙烯以及丙烯等物質(zhì)也很難實(shí)現(xiàn)分離。

3.2天然氣經(jīng)合成氣制合成油

目前，世界范圍內(nèi)天然氣化工行業(yè)中經(jīng)合成氣利用F-T方法制作合成油的方法已經(jīng)成為了一個(gè)熱門(mén)的化工生產(chǎn)方法。在該方法的基礎(chǔ)上，一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的天然氣也能實(shí)現(xiàn)高效的利用。目前國(guó)外針對(duì)GTL技術(shù)的研究已經(jīng)取得了一些重大的突破，我國(guó)的GTL技術(shù)正處于快速發(fā)展過(guò)程中，而該技術(shù)的不斷進(jìn)步能夠?yàn)槲覈?guó)偏遠(yuǎn)地區(qū)的天然氣資源開(kāi)發(fā)提供更加科學(xué)的方案。

3.3天然氣制乙炔系化工產(chǎn)品和氯氣

乙炔在化工生產(chǎn)過(guò)程中有著重要作用，在世界化學(xué)工業(yè)中被稱(chēng)為“有機(jī)合成之母”，我國(guó)乙炔生產(chǎn)目前主要采用電石法生產(chǎn)，但天然氣制乙炔工藝具有清潔、環(huán)保、可連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在全國(guó)重視環(huán)保生產(chǎn)的大環(huán)境下推動(dòng)天然氣制乙炔的發(fā)展具有廣闊前景。利用天然氣制氫，具有成本低，規(guī)模效應(yīng)顯著等優(yōu)點(diǎn)，也適合推廣。

4結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)天然氣化工行業(yè)的主要發(fā)展方向是利用天然氣不斷進(jìn)行新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。因此，我們要進(jìn)一步加大合成氣制烯烴技的技術(shù)研發(fā)，并將天然氣制GTL技術(shù)作為主要的研發(fā)重點(diǎn)，推廣天然氣制乙炔和氫氣，這樣才能進(jìn)一步拓展我國(guó)的天然氣化工的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾文平等，我國(guó)天然氣分析檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].石油與天然氣化工，201 3，42（01）：68-73+82.

[2]孫曉軒等，我國(guó)現(xiàn)代煤化工標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].天然氣化工（C1化學(xué)與化工），2016，41（05）：63-67+94.