浅谈天然气化工技术现状及其发展分析

潘作志

（大庆华凯石油化工设计工程有限公司，辽宁 大连 116033）

1 概述

随着我国经济的快速发展和国民环保意识的提高，对能源的消耗和需求也逐年增加。煤炭、石油、天然气为我国三大基础能源资源，而天然气以“清洁能源”着称，在能源领域额外引起人民的青睐。世界每年的天然气耗量达到能源消费总量的5%左右，除此之外，天然气资源在化工领域的利用也越来越受到人们的关注，大多数国家都已经开展了关于天然气化工的研究、开发，利用天然气生产合成氨、甲醇、乙烯、乙炔、硝基烷烃和二硫化碳等20多种衍生物，对世界工业和经济的发展具有重要的意义。本文就当前我国天然气化工技术的现状和发展方向进行了详细的分析。

2 天然气化工技术的发展现状

从20世纪20年代至今，天然气化工工业始终保持着稳定、快速发展的趋势，尤其最近几年来，随着世界能源需求的快速增长和环境保护压力的不断加大，世界各国对天然气的重视程度也越来越高。目前，天然气资源已经成为世界化学工业领域的重要支柱，成为仅次于石油和煤炭资源的第三大能源，每年的天然气耗气量达到世界能源年消耗总量的5%左右。目前大多数国家都已经开展了天然气化工的研究、开发，利用天然气生成合成氨、甲醇、乙烯、乙炔、硝基烷烃和二硫化碳等20多种衍生物，其应用涉及了世界经济的所有领域，对世界工业和经济的发展起到了重要的作用。

我国天然气化工技术的发展起步较晚，但是从20世纪90年代开始，随着天然气勘探技术的发展和探明储量的快速增长，我国天然气消费市场逐步扩大，促进了天然气工业高速发展，已经形成了一定的产业基础，并积累了大量建设的生产经验。目前我国的天然气化工技术主要是通过天然气生产合成氨、化肥以及其他衍生物，随着大批天然气采气田的开采和大批天然气化工技术公司的建立，我国在天然气化工衍生品领域的发展取得了重要成就。但是，在天然气化工技术快速发展的同时，我们也要清楚的认识到目前我国天然气化工技术与国外的差距，这主要表现在生产装置规模较小、能耗较高、工艺较落后、产品附加值较低等多个方面，导致我国天然气化工生产企业效益和产品的市场竞争力较低。因此，在今后还要继续加强对天然气化工技术的研究和开发。

3 天然气化工技术发展分析

3.1 合成气

利用天然气生产有机化学品通常包括制备合成气、产品合成和产品后处理三部分。其中，合成气制备占项目总投资的60%左右，因此加强对合成气制备工艺的研究、开发，对提高我国天然气化工整体效益具有重要意义。

传统的工业制备合成气技术为:天然气与水蒸汽通过催化剂作用，转化为合成气，其反应原理为:

因为该反应属于强吸热反应，所以反应过程消耗热量较大，同时，由于水蒸气的重整反应较慢，综合导致该工艺生产装置规模过大和投资较高的缺点。

目前国内外正在进行合成气工艺改进的多方面研究，其中，天然气空气部分氧化工艺的优点十分显著，该种工艺能耗低、生产装置小，因此投资较省，经济效益明显。另外，因为不同工艺产生的合成气组分各不相同，所以工艺的选择要根据实际情况，结合下游产品的具体要求来确定。

3.2 合成二甲醚

二甲醚是一种非常重要的化工产品，广泛应用于农药、制药、日用化工以及染料等多个方面。另外，二甲醚还具有优良的燃烧性能，属于含氧燃料添加剂，因此燃烧比较充分，二甲醚的饱和蒸汽压力较低，在室温下就能够被压缩成液体状态，封装和运输都十分方便，因此，二甲醚的制备、应用受到人们广泛关注。

二甲醚的传统生产方法是甲醇脱水法，而天然气制备二甲醚则是应用天然气部分氧化、催化制成合成气，然后再通过金属酸性催化剂合成甲醇及甲醇进行脱水耦合，此种工艺的转化率比传统方法高，但是因为合成气中的惰性成分较高，因此，反应压力较高，反应温度一般控制在250℃左右。

3.3 合成精细化工产品

我国利用天然气主要生产甲醇和化肥，但整体效益不高，主要原因为天然气价较高，而利用天然气生产精细化工产品效益较好。因此，天然气化工技术的发展要朝着精细化和深加工的方向发展。下面我们简单介绍几种天然气制精细化工产品。

3.3.1 乙炔

现在生产乙炔的工艺方法主要包括电石法、电弧法和烃类部分氧化法等。利用烃类尤其是天然气作为原料，经过部分氧化而生产乙炔的工艺目前已经非常成熟，目前世界上以德国BASF公司的乙炔制备工艺技术最为可靠，1979年我国的四川维尼龙厂引进了德国BASF公司的专利技术建成了天然气乙炔装置，并且此装置生产沿用至今，国内对其工艺技术已经完全掌握并有部分创新。

3.3.2 甲醛

目前合成甲醛工艺路线主要有银催化剂工艺和金属氧化物催化工艺两种路线，通过天然气转化为甲醇，然后作为生产甲醛的原料。由于金属氧化物催化工艺（通常情况下采用Fe/Mo氧化物作催化剂）的甲醇消耗低，产物甲醛的浓度和纯度也较高，且该工艺具有催化剂寿命长和无污染的特点，因此得到了普遍的推广应用，该工艺主要是在空气过量的情况下和甲醇浓度低于爆炸极限下限的条件下进行反应，大量空气保证了甲醇的转化率和选择性。

3.3.3 聚甲醛

聚甲醛树脂是通过甲醛水溶液制备的，主要包括均聚工艺和共聚工艺两种。目前比较常用的是共聚工艺，这种工艺使用强酸催化剂，将甲醛水溶液转化为三聚甲醛单体，然后使用溶剂萃取精制，后在双螺旋杆反应器内进行连续的单体聚合，后聚合体依次经粉碎、稳定、过滤、干燥和挤出造粒等工序，就可以得到聚甲醛成品。聚甲醛是一种重要的工程塑料，具有耐冲击、耐磨、尺寸稳定、自润滑、耐化学介质、质轻、强度高和电性能好的显著优点，与金属的性质十分相似，是重要的、不可或缺的工程结构塑料。

结论

天然气作为一种清洁、优质和经济能源和化工原料，已经被国际工业领域所认可，目前，世界范围内已经迎来了新一轮大力发展天然气化工技术的高潮。从20世纪90年代开始，我国就已经在天然气勘探技术领域取得了重大突破，探明储量快速增长，天然气消费市场逐步扩大，实现了天然气工业的高速发展。随着我国能源需求量的快速增长和环境保护压力的不断加大，天然气及其化工技术必将成为我国能源发展的重要课题。

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