天然氣化工的發(fā)展前景展望

楊治忠(蘭州新區(qū)石化產(chǎn)業(yè)投資集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

天然氣本質(zhì)上屬于一種具備著清潔性、便利性以及高效性的特征，使得越來(lái)越多的國(guó)家都加大了對(duì)天然氣資源的開(kāi)發(fā)力度，各種天然氣產(chǎn)品也相繼問(wèn)世，為天然氣化工創(chuàng)建出了更加優(yōu)異的發(fā)展前景。而在近年來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中，我國(guó)的天然氣儲(chǔ)量也呈現(xiàn)出一種穩(wěn)步提升的狀態(tài)，這也為相應(yīng)的天然氣化工產(chǎn)業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的發(fā)展基礎(chǔ)，同時(shí)，天然氣應(yīng)用的技術(shù)范圍也已經(jīng)得到了拓展，但由于我國(guó)當(dāng)前所采用的能源結(jié)構(gòu)，仍舊以煤炭為主，其在清潔技術(shù)以及應(yīng)用規(guī)模等方面仍有進(jìn)步空間。

1 天然氣化工的基本概述

1.1 天然氣化工工業(yè)的基本概述

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，天然氣資源在化工原料以及清潔能源等多個(gè)方面都起到了至關(guān)重要的作用，而天然氣化工作為一種化工行業(yè)的分支，主要就是以天然氣作為主要原料來(lái)生產(chǎn)出各種各樣的化工產(chǎn)品，其通?？梢詣澐譃榛瘜W(xué)加工天然氣以及凈化分離天然氣組分這兩個(gè)重要部分。首先，天然氣的凈化屬于一種最為重要的化學(xué)工藝手段，由于天然氣大多都是在地層當(dāng)中直接開(kāi)采出來(lái)，其內(nèi)部往往蘊(yùn)含著水蒸氣、二氧化碳以及硫化物等有害物質(zhì)，因此，這就必須要對(duì)天然氣進(jìn)行凈化處理；其次，凈化完畢的天然氣，經(jīng)過(guò)加工后可以制作成乙烯以及甲醇等化工產(chǎn)品，站在理論的角度上來(lái)看，利用天然氣進(jìn)行加工有以下兩種技術(shù)路徑，分別是間接轉(zhuǎn)化以及直接轉(zhuǎn)化，其中的間接轉(zhuǎn)化法就是將天然氣優(yōu)先制備為合成氣，而后將合成氣轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵱玫募淄橐约坝推返然ぎa(chǎn)品，而直接轉(zhuǎn)化法則是利用天然氣的烷烴組分，直接將其制備為甲醛以及甲醇，而這種天然氣的直接轉(zhuǎn)化方式，其仍舊處在初級(jí)的研發(fā)階段中，并沒(méi)有得到大范圍應(yīng)用，由于其所需要的反應(yīng)條件過(guò)于苛刻，在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后很難獲得相應(yīng)的產(chǎn)物[1]。

1.2 國(guó)內(nèi)外天然氣化工行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

站在全世界發(fā)展的角度上來(lái)看，已經(jīng)有50多個(gè)國(guó)家對(duì)天然氣化工工業(yè)展開(kāi)了應(yīng)用研究，如：俄羅斯、美國(guó)以及加拿大等能源大國(guó)，其中美國(guó)作為世界中經(jīng)濟(jì)第一的國(guó)家，也是最早對(duì)天然氣進(jìn)行開(kāi)發(fā)的國(guó)家，其所生產(chǎn)出的天然氣產(chǎn)品類型以及種類位居世界第一。當(dāng)前的各個(gè)化工行業(yè)，其在日常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)階段中所消耗的燃料以及原料一半都來(lái)自于天然氣，而加拿大作為美國(guó)的鄰國(guó)，更是擁有十分豐富的天然氣資源，使其在生產(chǎn)尿素、乙烯以及甲醇等產(chǎn)品方面具備很大優(yōu)勢(shì)。俄羅斯作為傳統(tǒng)的工業(yè)強(qiáng)國(guó)，其整體天然氣化工僅次于排名第一的美國(guó)，并且在西伯利亞的天然氣產(chǎn)區(qū)之中，還配置了各種各樣的生產(chǎn)裝置，能夠更好的制備各類化工產(chǎn)品。而我國(guó)的天然氣化工整體起步則相對(duì)較晚，最早起源于20世紀(jì)的60年代，并且各類工廠也主要分布在東北以及西南等油氣資源較為豐富的產(chǎn)區(qū)之中，從整體的角度上來(lái)看，我國(guó)的天然氣主要用于制作甲醇、氮肥以及甲醛等化工原料，但隨著社會(huì)對(duì)于天然氣資源的需求不斷提升，天然氣化工在未來(lái)必定有著極大的發(fā)展空間。

2 天然氣化工行業(yè)的發(fā)展建議

2.1 加大常規(guī)天然氣的開(kāi)發(fā)以及勘探力度

在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境中，我國(guó)的各類化工產(chǎn)品以及清潔能源對(duì)外的依存度相對(duì)較高，這就必須要加大化工能源的勘探開(kāi)發(fā)力度，其中的重點(diǎn)就在于積極探索天然氣資源的發(fā)展空間。在近年來(lái)的發(fā)展過(guò)程中可以看出，我國(guó)擁有極大的天然氣資源潛力，而出現(xiàn)的化工產(chǎn)業(yè)應(yīng)用率較低以及天然氣供應(yīng)量不足等問(wèn)題，其主要原因就在于開(kāi)采技術(shù)過(guò)于落后以及開(kāi)采力度不足。因此，為了更好地解決這一問(wèn)題，無(wú)論是國(guó)家方面還是行業(yè)方面，都必須要提升對(duì)天然氣資源開(kāi)發(fā)應(yīng)用的重視程度，在確保能源安全的基礎(chǔ)上，為天然氣化工工業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 促進(jìn)非常規(guī)天然氣產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展

在近年來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中，美國(guó)等國(guó)家利用自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)開(kāi)始加大了頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展力度，使其成為了世界范圍內(nèi)的能源出口大國(guó)，為美國(guó)的整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了極大的動(dòng)力。相對(duì)來(lái)說(shuō)，我國(guó)的頁(yè)巖氣以及煤層氣等非常規(guī)天然氣資源，整體來(lái)說(shuō)十分豐富，甚至資源量要高于常規(guī)的天然氣五倍左右，但由于缺乏現(xiàn)代化的開(kāi)發(fā)手段，導(dǎo)致這些資源很難發(fā)揮出自身的實(shí)際價(jià)值。而在不斷研發(fā)開(kāi)采技術(shù)的過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)重視非常規(guī)天然氣資源的開(kāi)發(fā)利用，并且國(guó)家以及行業(yè)也要適當(dāng)提升鼓勵(lì)力度，積極出臺(tái)與之對(duì)應(yīng)的政策內(nèi)容，加大與國(guó)際之間的合作交流力度，使得我國(guó)的天然氣產(chǎn)業(yè)能夠得到可持續(xù)發(fā)展。

2.3 進(jìn)一步研究天然氣的轉(zhuǎn)化工藝

在天然氣化工的發(fā)展中，天然氣直接轉(zhuǎn)化法屬于一種更加直接、綠色的技術(shù)路徑。雖然目前的工業(yè)生產(chǎn)階段中，所采用的主要為天然氣轉(zhuǎn)化合成氣，并開(kāi)發(fā)各類下游產(chǎn)品的間接轉(zhuǎn)化法，但在未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中，其必然會(huì)偏向于效率更高、反應(yīng)更快的直接轉(zhuǎn)化法。而當(dāng)前的天然氣直接轉(zhuǎn)化，已經(jīng)成為了世界范圍內(nèi)天然氣開(kāi)發(fā)的重要難題，其中的主要難點(diǎn)就在于很難實(shí)現(xiàn)甲烷的定向轉(zhuǎn)化，以及催化劑的積碳失活等，根據(jù)相應(yīng)的報(bào)道可知，當(dāng)前的天然氣直接轉(zhuǎn)化方案當(dāng)中，囊括了甲烷氧化、等離子體轉(zhuǎn)化以及甲烷轉(zhuǎn)化制芳烴等。直接轉(zhuǎn)化法作為國(guó)外工業(yè)研究的重點(diǎn)內(nèi)容，我國(guó)也要進(jìn)一步提升科研力度，更好地完成化工工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中甲烷的轉(zhuǎn)化利用[2]。

2.4 優(yōu)化天然氣的儲(chǔ)存、輸送以及產(chǎn)業(yè)布局

我國(guó)當(dāng)前的天然氣產(chǎn)區(qū)，主要為青海、四川、陜甘寧、新疆以及東南海域，其中除東南海域外，其余地區(qū)大多都處在西北的偏遠(yuǎn)地區(qū)之中，與天然氣消費(fèi)的主要市場(chǎng)之間有著極遠(yuǎn)的距離。因此，必須要針對(duì)天然氣行業(yè)的輸送、儲(chǔ)存以及產(chǎn)業(yè)規(guī)劃等多方面內(nèi)容來(lái)進(jìn)行更好地布局，并采取以下建設(shè)方案。首先是東部的沿海地區(qū)中，其主要就是采用進(jìn)口或是貿(mào)易等手段來(lái)獲取部分較為廉價(jià)的天然氣資源，并用這部分資源來(lái)制備出氫及烯烴，滿足地區(qū)中對(duì)于氫氣以及化工原料的基本需求；其次，在臺(tái)北內(nèi)陸等地區(qū)當(dāng)中，其根據(jù)相應(yīng)的油氣田，就能夠直接建設(shè)相應(yīng)的化工裝置，使得開(kāi)采而出的天然氣資源能夠轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣捎鸵约跋N等深加工產(chǎn)物，而后運(yùn)送到相應(yīng)的消費(fèi)市場(chǎng)當(dāng)中；最后，在西南地區(qū)中，就可以優(yōu)先生產(chǎn)一些甲醇以及合成氨等單價(jià)相對(duì)較低的天然氣化工產(chǎn)品。通過(guò)這種戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)布局的方式，能夠在最大程度上提升天然氣化工工業(yè)的基本經(jīng)濟(jì)效益。

3 天然氣化工行業(yè)的展望

3.1 全球天然氣市場(chǎng)發(fā)展展望

在整個(gè)世界范圍內(nèi)，其對(duì)于能源的需求呈現(xiàn)出一種不斷提升的狀態(tài)，而石油以及煤炭等資源則日益減少，這也是全球天然氣開(kāi)采力度提升的主要原因，在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境中，天然氣的探明量已經(jīng)超過(guò)了900萬(wàn)億立方米，這種天然氣資源總量不斷提升的狀態(tài)，為全球范圍的化工工業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。目前的天然氣化工產(chǎn)業(yè)，其具備了以下顯著的發(fā)展趨勢(shì)：

(1)以天然氣作為主要原料的化工產(chǎn)品，已經(jīng)形成了一種產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，其有著極快的發(fā)展速度以及發(fā)展質(zhì)量；

(2)目前合成氨工廠的整體分布，也從傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家當(dāng)中進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)槟切┨烊粴赓Y源比較豐富的地區(qū)，并且那些以燃料油或是石腦油為主要原料的氨廠，其所用的原料也逐漸向著天然氣方面過(guò)渡；

(3)美國(guó)以及大部分南美國(guó)家，其所投入大量資源所發(fā)展的為天然氣制烯烴工業(yè)，這也使得全球范圍的烯烴生產(chǎn)中，天然氣為主要原料的占比呈現(xiàn)出一種持續(xù)提升的狀態(tài)；

(4)以天然氣為原料生產(chǎn)甲醇、聚甲醛、乙醇、乙二醇、醋酸、乙炔、BDO、費(fèi)托合成蠟、聚酯、可降解塑料等高端精細(xì)化學(xué)品是未來(lái)天然氣產(chǎn)地新疆、四川、青海等地天然氣化工產(chǎn)品的發(fā)展方向；

(5)催化技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，使得天然氣直接轉(zhuǎn)化法方面的研究取得了極大進(jìn)展，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，很可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。

3.2 中國(guó)天然氣市場(chǎng)的深入分析

我國(guó)當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展?fàn)顟B(tài)比較良好，整體經(jīng)濟(jì)仍舊保持著一種高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，但其在保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及能源供給等方面，卻面臨著十分嚴(yán)峻的發(fā)展局面。在多年來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中，我國(guó)的基本能源結(jié)構(gòu)主要為價(jià)格低廉的煤炭資源，導(dǎo)致其中的油氣比例要低于世界的平均水平。而天然氣作為一種具備著清潔性的綠色能源，同時(shí)也是當(dāng)前世界范圍內(nèi)能源布局的重點(diǎn)，這就必須要提升我國(guó)目前能源結(jié)構(gòu)的整體比重，其對(duì)于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)以及保護(hù)自然環(huán)境等方面，都有著十分重要的作用。未來(lái)，我國(guó)的整體天然氣資料需求必然會(huì)不斷提升，其整體增長(zhǎng)速度也會(huì)高于石油以及煤炭等原料，根據(jù)相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)資料可以看出，早在2010年，我國(guó)的天然氣在總體能源需求量的占比就已經(jīng)提升到6%，而在2020年，則會(huì)提升到10%，并且還處在一種持續(xù)提升的狀態(tài)中[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

天然氣作為一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的能源，其已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛關(guān)注。在近年來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中，天然氣供應(yīng)甚至已經(jīng)成為了整體能源安全當(dāng)中的關(guān)鍵組成部分，但我國(guó)對(duì)天然氣化工方面的發(fā)展卻仍舊缺乏科學(xué)合理的規(guī)劃，其中有著極大的發(fā)展空間。因此，必須要進(jìn)一步提升對(duì)天然氣化工的重視程度，在加大國(guó)際交流合作力度的同時(shí)，優(yōu)化整體產(chǎn)業(yè)布局，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。