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煤制天然气发展概况与市场前景 天然气在我国是一种极其稀缺的优质、清洁能源，但资源紧张，目前全国天然气缺口为100亿m3左右，至“十一五”末缺口将达到200亿m3。发展煤制天然气是非石油路线生产替代石油产品及解决我国天然气供求矛盾的有效途径。并且煤制天然气的能量效率最高，是最有效的煤炭利用方式，也是煤制能源产品的最优方式，发展前景看好。一、制气工艺煤制天然气的工艺流程与煤制甲醇及煤制合成氨的流程基本相同，都是在煤制气后经净化处理。不同的地方是后两者是净化气用于甲醇或氨合成，要求甲烷越低越好。而煤制天然气是净化气经过甲烷化处理，生产热值大于0.3336 GJ/m3的代用天然气（SNG），要求甲烷越高越好，1t煤可以转化为400m3合成天然气。 1.煤气化转化工艺传统的煤制天然气工艺路线为碎煤加压气化生产合成气，经过粗煤气变换冷却、低温甲醇洗净化、吸收制冷、甲烷化、干燥得产品。生产副线包括酚、氨、硫的回收及废水残液等处理。这一传统工艺技术成熟，计算的热效率（原料褐煤的热值转化为天然气热值）为61.9%。煤制天然气工艺流程简单，技术成熟可靠、消耗低、投资省。甲烷合成可以在煤气化压力下合成，与生产甲醇、二甲醚相比，省去了多个环节，与煤制合成油相比省去的装置更多 。煤制天然气与煤制其他能源产品相比，竞争优势十分明显。煤制天然气转化率和选择性高，CO和H2的转化率接近100%。单位热值投资成本和水耗低，废热利用率高，总热效率最高。此外，煤制天然气更环保，废水不含有害物，易于利用，不需处理就可做锅炉给水或循环水补充水，而煤制甲醇和煤制油需对废水做深度处理。煤制能源产品的能量效率和单位热值水耗比较见表1。??表1 煤制能源产品的能量效率和单位热值水耗比较2.其他工艺除了煤气化转化工艺生产天然气这种成熟的工业化技术外，还有催化蒸汽气化技术（Catalytic gasification）和氢气化技术(hydrogasification) 这两种在研究开发阶段的新技术。催化蒸汽气化技术是由美国Exxon公司在20世纪70年代开发的，用碳酸钾（碱过度金属氧化物或碱土）作为催化剂，煤与水蒸气反应生产甲烷。计算热效率达到71.9%。项目投资为煤气化制天然气工艺的75%。氢气化技术以氢气作为气化剂，煤与氢气在气化装置中气化转化为天然气，计算热效率达到79.6%，项目投资为煤气化制天然气工艺的75%。美国、日本和澳大利亚等国近期有大量有关这方面的研究开发报道，而且对于工业化试验进程也有明确的时间进度安排,以求在这一技术工业化方面有所突破。这一技术可以提高煤炭转化率和降低项目投资，从而进一步提高煤制天然气项目的竞争能力。 3.美国巨点工艺美国巨点能源公司（GreatPoint Energy）开发的一步法煤制天然气技术，又称“蓝气技术”。巨点能源技术通过使用新的催化剂来打断炭键，并将煤变成清洁可燃的甲烷（天然气）。这种一步法制造甲烷的技术被称做“催化煤甲烷”。通过在煤气化装置中加入催化剂，在加压流化气化炉中一步合成煤基天然气，可以降低汽化装置的操作温度，在温和的“催化”条件下，直接催化反应并生产出甲烷。其具有煤种适应性广泛、工艺简单、设备造价低、节能、节水、环保等优点。除了褐煤、次烟煤等煤基能源外，沥青砂、石油焦和渣油等低成本炭也可作为原料，生产出的天然气符合管道运输条件标准。此外，此工艺省去除渣过程，减少了维护需求，增加了热效率，又因为省去空分装置而降低了投资（该单元的投资占整个气化装置总投资的20%）。 4.丹麦托普索工艺丹麦托普索公司推出的一种煤制天然气TREMP技术，该技术采用托普索的专用催化剂，可将煤炭或生物质转化为天然气。煤炭先转化为合成气，再经过一个耐硫的脱酸性气体装置去除H2S和过量的CO2碳化物。同时为防止甲烷化催化剂中毒，脱酸后的合成气还需通过一个脱硫床去除剩余的微量硫化物组分。随后合成气与循环气混合来控制最高升温并通过第一个甲烷化反应器，H2与CO和CO2反应生成CH4.反应在300℃以上温度进行，以防止生成羟基镍化合物。为了使反应转化完全，冷却后的部分甲烷化后的合成气陆续经过2到3个串联的甲烷化反应器。以使CO几乎完全转化成CH4。从最后一个反应器出来的气体就是合格的产品气。产品气主要以CH4为主，其中包含微量的H2，CO2及N2和Ar等惰性气体，二、技术进展 1.国外情况早在20世纪70～80年代，国外一些公司就已对煤制天然气进行过试验，德国、南非、美国等相继建成了试验工厂，并取得了可喜的试验成果。但目前世界上煤制天然气商业运行装置只有美国位于北达科他州的大平原（Great Plain）公司一家，该公司第一期工程的设计能力为日产代用天然气389万m3(相当于日产原油2万桶),于1980年动工，1984年投入运行