(能源化工行业)世纪天然气化工发展

（能源化工行业）世纪天然

气化工发展

21世纪，天然气化工

摘要：笔者通过阐述了天然气的分布情况、利用结构和在化工领域中的发展趋势。特别地介绍了国内外当代天然气化工技术进展。以便和以后的天然气化工的研究方向。指出了天然气化工发展的越来越受到人们的关注。

关键字：天然气、21世纪、化工、化工利用、化学加工、应用。

前言

天然气组成以气态低分子烃为主(主要成分是甲烷，同时也含有非烃气体)。相对密度0.65。比空气轻。具有无色、无味(天然气X公司皆遵照政府规定添加臭剂。例如四氢噻吩)、无毒、可燃的特性。天然气的爆炸极限为5％～15％。天然气燃烧后生成二氧化碳和水。产生的温室气体是煤炭燃烧的1／2。石油的2／3。由于天然气热值高，燃烧产物对环境污染少。是未来世界普遍采用的清洁能源。世界能源结构逐步发生变化。为此，各国政府也通过立法程序来传达这种趋势，发展天然气工业已经成为世界各国改善环境和维持经济可持续发展的最佳选择。

世界天然气化工从2O世纪2O年代至今壹直保持稳定发展，近2O多年发展速度加快，2O 世纪7O年代世界约5％左右的天然气资源用作化工原料，2O世纪8O年代上升到约10％。近年由于天然气产量大幅增加。此比例重新回落至5％左右(不包括我国)，中东、东欧、拉丁美洲、东南亚等地区均在8％～l1％范围目前世界石油资源日趋紧缺。油价不断刷新高位价格记录．而天然气的储量和产量增长均超过石油。为此天然气化工利用受到许多国家和地区的重视。

2.天然气发展现状

2.121世纪世界能源现状

世界上蕴藏着相当丰富的天然气资源，常规资源总量327.4×1012，非常规资源总量849×1012，总计约1176.4×1012。截至2001年初，已探明储量149.48×1012，待探明储量152.6×1012，估计到2030年探明储量可达404×1012。天然气资源尽管以极高的消费速度增长，世界范围内的天然气供应仍可保证100多年。因此，在未来20～30年里，世界范围内的能源结构将发生重大变化。专家预测到本世纪中叶，世界能源结构中天然气将从目前的25%增加到40%，而石油将由当下的34%下降到20%，煤炭基本保持在27%左右。抓住机遇，推动天然气化工及综合利用，是关系到解决未来能源的化工原料交替的战略任务，也是造福子孙后代的重大决策。

2.2我国天然气的发展状况

我国是天然气资源比较丰富的国家，地质资源总量约为38×1012～39×1012，位居世界第十位，其中陆上为30×1012，海上为9×1012m3。已探明储量约1.9×1012m3，仅占资源总量的5%左右，列世界第16位，天然气资源勘探潜力很大。近年来，我国天然气勘探取得重大突破，陆上已在川渝、陕甘宁、新疆和青海形成四大气区；海上气田以渤海、南海西部地区和东海西湖凹陷作为重点勘探和增加产量的地区。2001年我国天然气产量294×108。预计2005年和2010年我国的天然气产量分别将达到630×108和860×108，增长速度较快。

随着国家对经济和社会可持续发展问题的日益重视，政府逐步开始制定和颁布鼓励天然气工业发展的政策，不仅把天然气工业作为能源基础建设列为国家投资重点和鼓励发展的产业，仍明确鼓励外商到中国进行天然气勘探开发、管道、储运设施等领域的合资合作，且且将出台壹系列鼓励天然气开发利用的政策法规，包括融资政策、价格政策和税收政策等。

3.天然气化工

以天然气为原料生产化学产品的工业，是燃料化工的组成部分。由于天然气和石油同属埋藏地下的烃类资源，有时且为共生矿藏，其加工工艺及产品相互有密切的关系，故也可将天然气化工归属于石油化工。天然气化工壹般包括天然气的净化分离、化学加工（所含甲烷、乙

烷、丙烷等烷烃的加工利用）。

3.1天然气的净化分离

净化分离包括从地下采出的天然气，在气井现场，经脱水、脱砂和分离凝析油后，根据气体组成情况进行进壹步的净化分离加工。富含硫化物的天然气，必须经过脱硫处理，以达到输送要求，副产品的硫磺作为硫资源，用以生产硫酸、二硫化碳等壹系列硫化物；脱硫后，天然气经过深冷分离），可得到液化天然气；若天然气富含稀有气体氦，可同时得到氦气；若天然气是富含乙烷之上烷烃的湿气,则可同时得到天然气凝析液,后者常采用精馏的方法，以回收乙烷、丙烷、丁烷，且且仍有壹部分凝析油。

3.2化学加工

包括在高温下进行的天然气热裂解，主要生产乙炔和炭黑；天然气蒸汽转化或天然气的部分氧化，可制得合成气；天然气经过氯化、硫化、硝化、氨化氧化、氧化可制得甲烷的各种衍生物；湿性天然气中的乙烷、丙烷、丁烷和天然气凝析液等，经蒸汽裂解或热裂解可生产乙烯、丙烯和丁二烯；丁烷脱氢或氧化可生产丁二烯或醋酸、甲基乙基酮、顺丁烯二酸酐等。4天然气的利用

天然气化工比较发达的国家有美国、苏联、加拿大等。美国发展天然气化工最早，产品品种和产量目前仍居首位。消耗于化学工业的天然气，占该国化工行业所消耗原料和燃料总量的壹半之上。20世纪70年代中期苏联调整了化学工业政策，加速发展天然气化工生产。在西伯利亚天然气产区新建生产装置，大规模应用于合成氨、甲醇和乙烯、二硫化碳。目前，其天然气化工产品产量仅次于美国。加拿大有丰富的天然气资源，用于合成氨、尿素、甲醇和乙烯的生产。主要产品方向1980年世界主要国家的天然气化工产品产量超过150Mt。年产10Mt之上的产品有合成氨、尿素、甲醇、甲醛和乙烯。在世界合成氨产量中，约80％以天然气为原料。

中国天然气化工始于20世纪60年代初，现已初具规模，主要分布于四川、黑龙江、辽宁、山东、台湾省等地。中国天然气主要用于生产氮肥，其次是生产甲醇、甲醛、乙炔、二氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、硝基甲烷、氢氰酸和炭黑以及提取氦气。70年代以来，已兴建多座天然气和油田伴生气为原料的大型合成氨厂，以及壹批中、小型合成氨厂，使全国合成氨生产原料结构中，天然气所占的比例约达到30％；同时仍兴建了天然气制乙炔工厂，以制造维尼纶和醋酸乙烯酯，乙炔尾气用于生产甲醇。采用天然气热氯化法生产二氯甲烷以供感光材料工业作溶剂。

目前，中国的天然气壹次化学加工产品总产量约为70年代初期的14倍。前景随着世界对能源需要的增长，北海、中东、北非、南美和苏联的天然气和石油伴生气资源正在加速开发利用，世界天然气产量稳定增长，为天然气化工蓬勃发展提供充足的原料和能源。

4当代天然气化工的技术进展

4.1甲烷氧化偶联制乙烯(OCM)

自从1982年美国UCCX公司发表了甲烷可直接氧化偶联制得乙烯的第壹篇报告以来，世界上40多个国家的实验室对2000种催化剂进行筛选，使用了除周期表中零族以外的全部元素，其中以碱金属、碱土金属和稀有金属氧化物的催化活性较好。目前甲烷转化率20%～40%，C2+选择性50%～80%，C2+烃收率在14%～25%之间。由于反应属于表面引发气相自由基和气固相反应相结合的机理，而且乙烷的氧化脱氢能力又大于甲烷，因而甲烷转化率和C2+选择性之和难超过100%，即C2+收率不易突破25%，因此其经济效益仍不能和石油制乙烯相比。此外在工程开发上，高温强放热反应使反应器设计困难，目前常用的反应器为薄层式俩段反应器。普遍认为单靠改进催化剂来突破C2+25%的收率很困难，只有在整个系统优化的情况下，寻求最佳的技术经济方案，特别是壹次通过不循环，直接利用稀乙烯的方案。产品气中乙烯、乙烷的分离复杂，无论是深冷分离法、膨胀机法、络合分离法、中冷油吸收法和