碳一化学和天然气化工发展趋势和最新进展.

碳一化学和天然气化工发展趋势和最新进展

碳一化学是指从一个碳原子的化合物(如CH4、CO、CO2、CH3OH、HCHO 等出发合成各种化学品的技术。对上述一碳化合物合成其他化学品的研究和开发,逐渐形成了C1化学的主要分支:天然气化工、煤化工、合成气化工、CO化工、CO2化工、甲醇化工及甲醛化工等。从煤、天然气制合成气再进一步制备各种化工产品和洁净燃料,已成为当今化学工业发展的必然趋势。

由于碳一化学以化工原料多样化和能源“非石油化”为战略目标,所以受到世界各国的关注和重视,投入大量的人力物力,从事研究和开发,取得很大的进展。以煤或天然气制合成化学品的原料气,全世界每年消费合成气3000亿Nm3,其中55%用于制造合成氨,25%用于制造甲醇。而且,30种重要的有机化工产品中有24种可由合成气制得,这对氮肥企业的产品结构调整和寻找新的经济增长点来说,确实是令人欢欣鼓舞的。

1. 抓住机遇,加快发展天然气化工

(121世纪世界能源将进入天然气时代

世界上蕴藏有相当丰富的天然气资源,常规资源总量为327.4万亿M3,非常规资源总量为849万亿M3,总计约1176.4万亿M3。截止2001年初,已探明储量149.48万亿M3,待探明储量152.6万亿M3,估计到2030年探明储量可达404万亿M3。

世界天然气的消费量也逐年上升,占能源消费构成的比例也逐年上升,1995年世界天然气消费量为2.22万亿M3,占世界能源消费构成23%,1996年两者分别上升为2.325万亿M3和24%。预测2030年世界天然消费量将比1996年翻一倍,年消费量达4万亿M3。相反,石油资源与消费量却不断萎缩,截止1996年,世界探明石油储量1511亿吨,剩余探明储量1374.2亿吨,1996年世界石油产量31.61亿吨,按现有生产水平石油资源仅可开采40多年。而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发生重大变化,天然气将成为第一大能源。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%,而石油将由现在的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我国即将进入天然气快速发展的历史时期

我国是天然气资源比较丰富的国家,地质资源总量约38~39万亿M3,列世界第十位,其中陆上30万亿M3,海上9万亿M3。已探明储量约1.9万亿M3,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了重大突破,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。1998年我国天然气产量为223亿M3,从居世界第22位上升为19位,占世界生产量的0.9%,2001年我国天然气产量294亿M3。预期2005年和2010年我国天然气产量将达到630和860亿M3,增长速度较快。

截止2000年底,我国已经建成天然气管道总长度为1.4万公里,其中中国石油拥有1.16万公里。全国天然气“就近供应”各产气区及其周边地区,剩余及缺口部分进行全国调配。塔里木天然气的流向是“西气东输”。

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,还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,并且将出台一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我国天然气资源利用结构尚需调整

①在国家能源消费构成中所占比例较低

世界和我国能源消费构成见表1

表1 世界和中国能源消费构成

项目1990年世界能源消费构成1994年中国能源消费构成2000年中国能源消费构成石油39.6 19.2

天然气21.3 2.0 2.5

煤26.8 76.9

核电 5.7 —

水电 6.6 1.9

总计100% 100%

世界天然气占能源消费构成的比例已从60年代的10%增加到23.5%,预计2010年到2020年间该比例将达到35~40%。我国天然气占能源消费构成的比例,近几年有较大提高,但不仅远低于世界平均值,而且也低于亚洲8.8%平均水平,以及日本、韩国等天然气资源缺乏的国家。

我国是少数以煤为主要燃料的国家,煤在一次能源生产和消费中占主导地位的状况,在相当长的一段时期内难以根本改变,但是煤的利用不仅受到投资、运输和煤质等方面的制约,而且从保护环境的角度,必须改善能源结构。按单位当量比较,天然气在燃烧过程中排放的CO2和硫化物分别是煤排放的1/2和1/1200,而且每吨煤在燃烧过程中要排放2.1千克烟尘,而天然气基本不排放。

②天然气消费结构亦需改善

我国天然气利用结构见表2。

表2 中国天然气利用结构

项目利用结构

工业燃料发电民用化工其他

% 38.1 3.7 8.8 38.5 10.9

世界各国天然气消费结构差异很大,欧美发达国家天然气90%以上用于工业、民用和发电的燃料,不到10%用作化工原料,但绝对量很大,如美国每年的化工用气量高达400多亿M3。我国天然气约40%用于化工主要是化肥,但绝对量较小,1994年化工用气量约64亿M3。1998年约89亿M3。而城市燃气市场和发电市场开发不足。

③天然气作为合成氨和甲醇的原料比例还低

我国是世界合成氨生产第一大国,但以天然气为原料的生产能力仅占23%左右,远低于世界平均水平。甲醇是一个大宗化工产品,近年来产需增长很快,但在300万吨/年的总生产能力中以天然气为原料的只占35%左右,也明显偏低。

表3 世界部分国家合成氨和甲醇原料中天然气所占比例

单位:%

项目世界平均美国前苏联英国荷兰印度法国日本中国

氨80 98.2 92.2 100 100 46.4 23

甲醇85 100 90 90 80 52 35

④天然气资源不均衡

我国已探明的天然气储量67%分布在中西部地区,而消费市场集中在东部和东南沿海地区,这无疑增加了天然气工业发展的难度。因此除了逐步完善天然气长输管道的输配气体系,还要有计划地引进国外天然气来满足经济发展较快,天然气需求量大、缺乏天然气资源的东南沿海地区,如珠江三角洲、长江三角洲和闽东南地