天然气化工技术前沿
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据统计，目前世界上约有84％的氨、90％的甲醇、39％的乙烯（含丙 烯）及其衍生产品是用天然气和天然气凝析液为原料的。 许多天然气转化的化学品不仅是重要的化工基础原料而且也是新的清 洁燃料。在经济、环境与能源问题的驱动下，生产环境友好清洁燃料 成为天然气化工技术的新命题。其中，氢、甲醇、二甲醚（DME） 和天然气制合成油（GTL） 等新技术日益受到人们的关注。
4
美国未来天然气构成中进口LNG呈快速增长态势
5
美国的天然气动力发电利用 也呈增长态势
美国的天然气工业利用快速增长
6
欧美的天然气化工利用态势发展平缓
7
全球天然气化工一次加工产品年总产量在1.6×108t以上，主产品为合 成氨和甲醇。
年产百万吨以上的产品有：液体燃料、甲烷氯化物、二硫化碳、氢氰 酸等。尿素、甲醛、醋酸、甲基叔丁基醚等的年产量为百万吨至千万 吨不等。其它产量较少的产品有：乙炔、硝基甲烷、碳黑等。
ห้องสมุดไป่ตู้
14
ART反应器
SPARG工艺流程
丹麦Topsoe公司将非催化部分氧化和蒸气催化转化工艺相结合，开发出自 热式催化部分氧化工艺（ATR工艺）和使部分CH4和CO2反应的SPARG工 艺，在技术经济、资源利用和环境保护方面都有一定的优势。 15
天然气合成氨技术
能耗是衡量合成氨工艺技术水平的主要指标。技术成熟国外工艺有美 国Kellog公司、英国ICI以及丹麦Topsoe公司的工艺等。 工艺过程的各个环节都研制了新型催化剂。如天然气蒸汽转化的ICI公 司节能型 57-3 ， Topsoe 公司的 RKG-2 和 RKS 等；变换用的 ICI公司节 能型71-3/71-4和Topsoe公司LK-811和LK-821等；氨合成用的ICI公司 节能型74-1和Topsoe公司的KM和KMR等。 合成氨装置规模向单系列大型化发展。现在单系列装置的规模可达到 1800 t/d。在原料和工艺基本相同的条件下，大型厂的能耗要比小型 厂低10%～15%。
16
天然气合成甲醇技术
天然气制甲醇采用的低压法工艺中尤以 ICI法和 Lurgi 法应用最广泛， 分别占世界总生产能力的60%和20%。当前技术开发的重点仍是节能 降耗，关键在造气工艺的改进。 合成甲醇装置规模向单系列大型化发展的趋势比合成氨更明显。60年 代600t/d已属大型装置，70年代发展到1000t/d，目前已达到2500t/d。 大型的结果是投资和成本均有大幅度降低，当生产规模从300t/ d 增至 2500t/ d时，能耗降低17 %。 天然气直接氧化合成甲醇取得新的进展。目前研究开发的方法有均相 氧化和多相催化氧化，以均相氧化工艺较佳，甲烷转化率4%～15%， 甲醇选择性60%～90%。
8
美国、西欧及我国天然气化工利用结构
（单位：×l08 m3）
9
2003年我国大陆天然气消费量为328 × l08m3，居世界第18位。 消费结构中化工占42.1％，工业燃料占27.3％，发电占16.1％，城市 燃气占14.5 %。
50 40 30 20 10 0 化工
42.1 27.3 16.1 14.5
中国在加快甲醇羰基化制醋酸、甲醇制烯烃、合成气制DME、GTL的 技术开发步伐，为天然气的化工利用开辟更大的发展空间。
11
2. 传统工艺路线领域的技术发展
传统的天然气化工利用主要是用天然气制备合成气，并 进一步加工成其它下游产品。
由合成气制备甲醇、合成氨、DME等化学品的工艺革新 与优化仍然是国际上重要的研究课题，特别是着眼于新 型催化剂研制与工艺节能降耗。
17
3. 新工艺路线领域的技术发展
以甲醇、二甲醚、乙炔、乙烯和丙稀、氢以及合成油等 产品为重点，以天然气直接制备化工产品是新的技术方 向，其潜在技术经济优势使其成为近年来的热点。 天然气与合成气加工新技术是推动未来化工与能源发展 的重要基石。
18
天然气制二甲醚技术
美国杜邦公司30kt/a和德国联合莱茵褐煤燃料公司分别采用两步法制 DME的工艺建设了2套60kt/a的装置。国内开发成功了该技术并建成 了几套装置。 一步法制DME工艺的转化率高、投资少、能耗低，世界各国对一步法 生产DME进行了大量研究。 国外，美国Air Product公司、日本钢管株式会社都对一步法合成DME 作了深入的研究；国内也成功开发出DME合成催化剂。
工业燃料
发电
城市燃气
10
合成氨和尿素仍将是中国天然气的主要化工产品。中国以天然气为原 料生产合成氨的能力为726×104t／a，占合成氨总产能的17.8％。全 国已拥有15套30×104t／a以天然气为原料的合成氨装置。 甲醇和DME是天然气化工利用潜在的市场。中国现有200多套甲醇装 置，生产能力340×104t／a。
天然气化工技术前沿
1
1. 天然气化工利用构成
欧美的天然气化工利用呈快速增长态势，
中国天然气资源的持续开发和国外天然气资源的引进， 也将促进中国天然气化工的大步发展。
2
LNG，NGLs，CNG， GTL和LPG的 典型组成
天然气主要成分是%以上的甲烷，还含有乙烷以及少量氮、硫、磷等。
3
天然气的化工利用主要是将甲烷转变为其它高附加值的化工产品以 及清洁燃料。
12
天然气经 合成气转化的 工艺路线
13
天然气制合成气技术
工业化的天然气制合成气的途径有非催化部分氧化和蒸气催化转化两 种工艺，且以蒸气催化转化工艺为主。 我国学者使用Ni/ La2O3 作催化剂，在微波场中进行甲烷的部分氧化制 合成气，使得反应速率加快、催化床层温度降低、反应物转化率和产 物选择性均得到改善。 陶瓷膜反应技术可在同一装置中将O2从空气中分离出来同时进行部分 氧化，将合成气成本降低 30%～40%，挪威的 Statoil 公司以及美国的 Praxair公司，南非的Sasol公司都在进行此项研究。 CO2天然气转化制合成气技术近年来十分引人注明。低温活性与结碳 问题的逐步解决，将有助于使该反应在CO2利用和工业余热回收，甚 至太阳能利用上发挥积极作用。
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美国未来天然气构成中进口LNG呈快速增长态势
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美国的天然气动力发电利用 也呈增长态势
美国的天然气工业利用快速增长
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欧美的天然气化工利用态势发展平缓
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全球天然气化工一次加工产品年总产量在1.6×108t以上，主产品为合 成氨和甲醇。
年产百万吨以上的产品有：液体燃料、甲烷氯化物、二硫化碳、氢氰 酸等。尿素、甲醛、醋酸、甲基叔丁基醚等的年产量为百万吨至千万 吨不等。其它产量较少的产品有：乙炔、硝基甲烷、碳黑等。
ห้องสมุดไป่ตู้
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ART反应器
SPARG工艺流程
丹麦Topsoe公司将非催化部分氧化和蒸气催化转化工艺相结合，开发出自 热式催化部分氧化工艺（ATR工艺）和使部分CH4和CO2反应的SPARG工 艺，在技术经济、资源利用和环境保护方面都有一定的优势。 15
天然气合成氨技术
能耗是衡量合成氨工艺技术水平的主要指标。技术成熟国外工艺有美 国Kellog公司、英国ICI以及丹麦Topsoe公司的工艺等。 工艺过程的各个环节都研制了新型催化剂。如天然气蒸汽转化的ICI公 司节能型 57-3 ， Topsoe 公司的 RKG-2 和 RKS 等；变换用的 ICI公司节 能型71-3/71-4和Topsoe公司LK-811和LK-821等；氨合成用的ICI公司 节能型74-1和Topsoe公司的KM和KMR等。 合成氨装置规模向单系列大型化发展。现在单系列装置的规模可达到 1800 t/d。在原料和工艺基本相同的条件下，大型厂的能耗要比小型 厂低10%～15%。
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天然气合成甲醇技术
天然气制甲醇采用的低压法工艺中尤以 ICI法和 Lurgi 法应用最广泛， 分别占世界总生产能力的60%和20%。当前技术开发的重点仍是节能 降耗，关键在造气工艺的改进。 合成甲醇装置规模向单系列大型化发展的趋势比合成氨更明显。60年 代600t/d已属大型装置，70年代发展到1000t/d，目前已达到2500t/d。 大型的结果是投资和成本均有大幅度降低，当生产规模从300t/ d 增至 2500t/ d时，能耗降低17 %。 天然气直接氧化合成甲醇取得新的进展。目前研究开发的方法有均相 氧化和多相催化氧化，以均相氧化工艺较佳，甲烷转化率4%～15%， 甲醇选择性60%～90%。
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美国、西欧及我国天然气化工利用结构
（单位：×l08 m3）
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2003年我国大陆天然气消费量为328 × l08m3，居世界第18位。 消费结构中化工占42.1％，工业燃料占27.3％，发电占16.1％，城市 燃气占14.5 %。
50 40 30 20 10 0 化工
42.1 27.3 16.1 14.5
中国在加快甲醇羰基化制醋酸、甲醇制烯烃、合成气制DME、GTL的 技术开发步伐，为天然气的化工利用开辟更大的发展空间。
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2. 传统工艺路线领域的技术发展
传统的天然气化工利用主要是用天然气制备合成气，并 进一步加工成其它下游产品。
由合成气制备甲醇、合成氨、DME等化学品的工艺革新 与优化仍然是国际上重要的研究课题，特别是着眼于新 型催化剂研制与工艺节能降耗。
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3. 新工艺路线领域的技术发展
以甲醇、二甲醚、乙炔、乙烯和丙稀、氢以及合成油等 产品为重点，以天然气直接制备化工产品是新的技术方 向，其潜在技术经济优势使其成为近年来的热点。 天然气与合成气加工新技术是推动未来化工与能源发展 的重要基石。
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天然气制二甲醚技术
美国杜邦公司30kt/a和德国联合莱茵褐煤燃料公司分别采用两步法制 DME的工艺建设了2套60kt/a的装置。国内开发成功了该技术并建成 了几套装置。 一步法制DME工艺的转化率高、投资少、能耗低，世界各国对一步法 生产DME进行了大量研究。 国外，美国Air Product公司、日本钢管株式会社都对一步法合成DME 作了深入的研究；国内也成功开发出DME合成催化剂。
工业燃料
发电
城市燃气
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合成氨和尿素仍将是中国天然气的主要化工产品。中国以天然气为原 料生产合成氨的能力为726×104t／a，占合成氨总产能的17.8％。全 国已拥有15套30×104t／a以天然气为原料的合成氨装置。 甲醇和DME是天然气化工利用潜在的市场。中国现有200多套甲醇装 置，生产能力340×104t／a。
天然气化工技术前沿
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1. 天然气化工利用构成
欧美的天然气化工利用呈快速增长态势，
中国天然气资源的持续开发和国外天然气资源的引进， 也将促进中国天然气化工的大步发展。
2
LNG，NGLs，CNG， GTL和LPG的 典型组成
天然气主要成分是%以上的甲烷，还含有乙烷以及少量氮、硫、磷等。
3
天然气的化工利用主要是将甲烷转变为其它高附加值的化工产品以 及清洁燃料。
12
天然气经 合成气转化的 工艺路线
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天然气制合成气技术
工业化的天然气制合成气的途径有非催化部分氧化和蒸气催化转化两 种工艺，且以蒸气催化转化工艺为主。 我国学者使用Ni/ La2O3 作催化剂，在微波场中进行甲烷的部分氧化制 合成气，使得反应速率加快、催化床层温度降低、反应物转化率和产 物选择性均得到改善。 陶瓷膜反应技术可在同一装置中将O2从空气中分离出来同时进行部分 氧化，将合成气成本降低 30%～40%，挪威的 Statoil 公司以及美国的 Praxair公司，南非的Sasol公司都在进行此项研究。 CO2天然气转化制合成气技术近年来十分引人注明。低温活性与结碳 问题的逐步解决，将有助于使该反应在CO2利用和工业余热回收，甚 至太阳能利用上发挥积极作用。