21世纪的天然气化工(共6页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上21世纪中国的天然气化工【 摘要 】 本文主要介绍我国天然气资源的现状，天然气化工的现状和技术进展状况， 及 其化工利用和化学加工应用。的 飞好好风光的 好看开会看看哈开会客户反馈看发货【关键词】 天然气 21世纪 化工利用 化工应用【 引言 】 天然气不仅一种是优质、清洁的能源，而且是一种重要的化工生产原料，世界上76%的合成氨、80%的甲醇、39%的乙烯由天然气为原料制取。我国可采资源量是上一轮的1.57倍，增加了57%，达到22万亿立方米，与我国邻近的俄罗斯、中亚、中东、亚太四个地区天然气资源丰富，是世界天然气的主要生产地和出口地，也是我国可利用的境外资源，我国

2、已计划从这些地区引进天然气。我国的天然气化工起步较晚，由天然气制取的合成氨仅占合成氨生产总能力的17.8%，制取甲醇的生产能力也不大。因此，我国天然气化工发展空间巨大。随着我国石油供需矛盾的不断加大，而天然气资源相对丰富，天然气将成为石油的补充和替代能源，天然气化工利用成为新世纪石油化工的重点。【 正文 】1 我国天然气资源及消费量21世纪以来，我国天然气市场进入大规模发展阶段，天然气消费量以每年两位数的速度增长。2010年，国内天然气产量继续保持稳定增长。2010年1-12月份，国内天然气产量944.8亿立方米，同比大幅增长12.1%。2010年，国内天然气表观消费量首次突破1000亿立方米

3、，达到1070.3亿立方米，同比大幅增长15.9%。2011年，我国天然气市场继续扩大，消费大幅增长，保供能力显著增强，产销平稳。2011年，我国天然气产量首次突破千亿立方米，达到1025.3亿立方米，与10年前相比增长3.6倍，年均增速达到14%；天然气表观消费量达到了创纪录的1307.1亿立方米，同比增长20.5%；全年进口天然气310亿立方米，同比增长82.3%。1.1天然气化工的现状和技术由于天然气主要成分是甲烷，分子结构非常稳定，可开发的下游化工产品大大少于石油化工和煤化工。据相关资料表明，纯天然气的化工利用主要有四条途径：（1）经转化先制成合成气（CO+H2），或含氢很高的合成氨原

4、料气，然后进一步合成甲醇、氨、高级醇和羰基化产品；（2）经部分氧化制乙炔；（3）经热裂解制乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯和乙炔；（4）直接制造化工产品。例如制造炭黑、氢氰酸、各种氯甲烷、硝基甲烷、甲醇和甲醛等。2 天然气的化工应用2.1天然气制合成氨近年来，由于天然气价格的快速上涨，合成氨正向天然气低价格地区转移。合成氨生产的方向是节能降耗和大型化，目前最大单系列的生产能力已达15002000td。2.2天然气制含氧化合物2.3天然气制甲醇甲醇是重要的基础化工原料，广泛应用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。随着科技发展，甲醇的燃料用途也越来越受重视。与轻油或煤炭为原料相比，天然气制甲醇具有流

5、程简单、投资省、成本低等优点。全球甲醇产能的近90以天然气为原料，主要工艺是ICI法、Lurgi低压法、合计占全球产能的80以上。降低装置投资和天然气单耗以降低生产成本是甲醇生产工艺改进的主要目标，大型化是甲醇生产发展的趋势。目前30万t/a以上的甲醇装置的生产能力已占总产能的80以上。Lurg等公司成功开发了500010000t/d的超大型甲醇装置生产技术，可显著降低投资和生产成本。2.4天然气经合成气制二甲醚二甲醚用途广泛，可用于许多精细化学品的合成及气雾剂推进剂。二甲醚还是性能优良的燃料，其燃烧性能优于柴油，是良好的车用替代燃料。二甲醚工业生产技术分为合成气直接合成和甲醇脱水两种工艺。甲

6、醇脱水法包括液相法和气相法，气相脱水法是二甲醚生产的主要方法。由合成气直接合成二甲醚现已取得工业化成果。丹麦Topsoe公司采用Cu基催化剂，当反应温度在2OO300、压力为3.08.0MPa时，CO单程转化率达6070。美国AirProduct公司成功开发了三相床合成气一步法合成二甲醚的工业示范装置，以沸石、固体酸负载的CuA1OSiO为催化剂，采用单一或多元分级式三相床反应器，工艺条件为：操作压力3.5496.307MPa，温度200290，空速100010000h。据资料介绍，天然气经合成气一步法生产二甲醚其成本仅为甲醇脱水二步法的1/4。日本NKK公司以液化天然气为原料在3万t/a的试

7、验装置上采用自热重整技术（ATR）f1得氢（H2）碳（CO）体积比为1：l的合成气，再用传热特性优良、温度易于控制的淤浆床反应器合成二甲醚。在260，5MPa条件下，综合反应率达93，二甲醚选择性为9l，产品纯度达996，从而为建立工业二甲醚装置提供了数据。2.5天然气制烯烃2.5.1 天然气经合成气制烯烃以天然气或煤生产合成气制甲醇或二甲醚，再以甲醇或二甲醚制烯烃是石油化工原料制乙烯和丙烯的替代路线，因而发展以煤或天然气为主要原料制备低碳烯烃技术具有重要的战略意义。随着合成气生产技术、甲醇合成技术，甲醇或二甲醚制烯烃技术的不断进步，以煤或天然气经合成气制烯烃路线的经济性将会Et益显著。（1）

8、MT0工艺技术由UOP/Hydro公司开发的天然气转化制甲醇（GTM）、甲醇再转化制烯烃（MTO）的二步法工艺，采用流化床反应器和非沸石分子筛MT0100催化剂，催化剂连续再生，甲醇转化率可高达99以上，乙烯和丙烯产率可高达80，而且乙烯丙烯产率比可在0.751.5：1之间灵活调节。在目前的高油价形势下，天然气制低碳烯烃技术已经进入了工业化应用阶段。新加坡欧洲化学技术公司在尼日利亚利用廉价天然气建立大型甲醇装置，应用UOP/Hydro技术配套建设MTO工艺装置，规模为27万t/a，下游配套40万t/a聚乙烯和4O万t/a聚丙烯装置。（2）MTP工艺技术由Lurgi公司开发的甲醇制丙烯工艺技术（

9、MTP），采用分子筛催化剂和固定床反应器，在0130l6MPa和380480下操作，丙烯产率达到70左右。在此基础上Lurgi公司开发了与甲醇制丙烯（MTP）I艺一体化的甲醇制聚丙烯（PP）联合装置，在经济上颇具吸引力。Lurgi公司已经与伊朗Zagros石化公司商讨建设一套l67万t/a的甲醇装置和一套采用MTP技术的甲醇制丙烯装置，规模为52万t/a。国内伊化集团正在鄂尔多斯兴建天然气经甲醇制烯烃装置。一期工程将兴建一套从150万t/a甲醇经MTP工艺生产60万t/a聚乙烯、聚丙烯、副产液化燃料气的大型联合装置，日产甲醇5000t，年产烯烃类化工产品60万。2.5.2 天然气氧化偶联制烯烃

10、（0CM）自从1982年联碳公司发表甲烷可直接氧化偶联制得乙烯的第一篇报告以来，世界上40多个国家的实验室对2000多种催化剂进行了筛选，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最好。目前甲烷转化率2040，C+选择性508O，收率1425。由于甲烷转化率低，产物收率低且分离困难，与石油制乙烯相比经济上尚不具备竞争力。此外，高温强放热反应也使得反应器设计困难，目前常用的反应器为薄层式两段反应器。2.6 天然气经合成气制合成油技术（GTL）近年来，GTL技术在催化剂和反应器方面取得较大进展。Exxon公司推出高性能“薄层钴”催化体系，使产品收率比传统铁

11、系催化剂淤浆床反应器工艺高出3倍，从而可减少反应器台数，降低投资成本。而Sasol公司开发的牌号为SAC2100SB改进型的Co系GTL催化剂最近也投入工业应用。由于F-T合成新型钻基催化剂和淤浆床反应器的技术进步，GTL的投资和操作费用已大大降低。Sasol公司预测，到2020年世界GTL产量可达9000万t/a，前景乐观。2.7 天然气直接合成芳烃技术甲烷无氧条件下脱氢芳构化（DHAM）制芳烃，是近年甲烷优化利用的新方法之一，是生产芳烃的非石油原料新路线，国内外都进行了大量开发研究。迄今报道的催化剂多以HZSM-5分子筛为载体负载过渡金属（Pd，Pt，Re，Mo等）氧化物，其中以改性Mo-

12、Zn/HZSM-5最佳，但高温下Mo易流失。现在全世界有80%90%的合成气是用天然气制的。据测算在相同的生产能力下，其投资约为煤的50%，重油的67%中国用天然气制的的合成气尽占合成气总量的22%25%。中国天然气储量丰富，今后也应大力发展用天然气为原料生产合成气的装置，以迅速提高中国尿素和甲醇的产量。3 结论综上，我国天然气化工应注意以下几个方面。（1）建设大规模天然气合成氨、天然气制甲醇装置。我国合成氨和甲醇装置尽管总产能较高，但单系列大规模（30万t/a以上）装置所占比重较低，原料结构不合理技术落后，物耗能耗高，生产成本高。（2）开展天然气化工深加工利用，延伸下游产品链，生产高附加值、

13、高品质产品如天然气制甲醇羰基化合成醋酸、碳酸二甲酯等；天然气经合成气合成高性能柴润滑油、微晶蜡等，为天然气的化工利用营造更大的发展空间。（3）3p大科技投入，加快天然气化工新技术开发步伐。如甲烷氧化偶联制乙烯天然气经合成气一步合成二甲醚，天然气直接合成芳烃技术等。应用实例：【90万吨/年天然气制合成氨】一、项目名称：90万吨/年天然气制合成氨二、所属产业：优势资源三、项目内容： 本项目产品规模为2套合成氨45万吨/年，公称能力为：78万吨/年尿素，中间产品合成氨只用于生产尿素。项目选址广安市经济技术开发区新桥工业集中区，建设工期2年。四、建设条件：本项目选址于广安市经济技术开发区新桥工业集中区

14、。项目选址合理、可行，符合广安市城乡建设总体规划。产品辐射重庆、达州、南充、遂宁等是我国农业主要产 区，化肥需求量大，市场前景广阔。项目选址区域内配套设施齐全，交通便利，运输成本低，建设条件优越，供水、供电、供气能力充足。五、前期工作：已完成项目建议书。六、投资概算： 项目总投资51.68亿元（单套23.2亿元，总投资25.84亿元），建设投资46.4亿元。七、市场预测：天然气是最佳的合成氨生产原料，全世界约3/4的合成氨都是由天然气生产的。而目前我国合成氨生产原料中天然气仅占21%，与世界平均水平相比相差较大。根据国家有关部门预测，预计20052020年，我国农业对化肥的需求年增长率在1.5

15、2.5%之间，氮肥中尿素的需求量约在6570%左右。我国化 肥需求总趋势是总量将稳步增加，化肥需求的结构问题及质量问题将越来越突出。高浓度磷肥、复(混)合肥及钾肥、专用肥等增长明显，低浓度氮肥趋减，因此，要继续扩大高浓度氮肥能力以补充碳铵等低浓度产品的能力丧失，还要大力调整产品结构，以满足农业结构调整的需求，高浓度氮肥尿素市场前景较好。八、效益分析： 本项目建成后，年均销售收入24.59亿元，年均所得税2.67亿元，年均利润额8.1亿元，投资利税率20.15%，投资利润率15.68%，全投资内部 收益率（I）22.86%，全部投资回收期（I）6.37年（含建设期），全投资内部收益率（II）17

16、.69%，全部投资回收期（II）7.65年（含 建设期）。九、合作方式：独资、合作。十、项目推出单位：广安市项目办联系单位：广安市发展和改革委员会项目办 参考文献 1 范嗣英天然气化学工业现状与发展趋势石油与天然气化工，2002，31（增刊）：1016 2 张惠明甲醇制低碳烯烃工艺技术新进展J化学反应工程与工艺，2008，24（2）：1781823 西南油气田分公司天然气研究院世界天然气化工技术发展趋势和我国天然气化工科技进步战略R-I19994 高晋生，张德祥甲醇制低碳烯烃的原理和技术进展J煤化工，2006，（4）：7135 李仲来甲醇制低碳烯烃（MTO）技术综述J氮肥技术，2007，28（2）：166 田霖天然气化工利用现状及发展Eli化工科技，2006，14（3）：64677 蕾甲醇制低碳烯烃产业发展概述及建议J上海化工。2006。32（10）：4145专心-专注-专业