21世天然气化工.docVIP

21世纪天然气化工 摘要：21世纪天然气不仅是清洁、优质的能源,更是重要的化工原料。以天然气为原料合成氨及化肥、甲醇、乙烯(丙烯)及其衍生品等具有原料和技术经济上的双重优势。世界上约80%的合成氨及化肥,90%的甲醇及甲醇化学品,80%的氢气,40%的乙烯(丙烯)及衍生品都是用天然气或天然气凝析油制取的。 关键字：21世纪、天然气、化工、衍生品。 1天然气化工技术现状 世界天然气化工从20世纪20年代至今一直保持稳定发展趋势近年来随着世界各国对天然气的重视得到了较快发展。目前,全球天然气化工年耗气量约占世界消费量的5%,天然气化工一次加工品包括合成氨、甲醇、乙炔、甲烷氯化物、甲醛和醋酸乙烯等总产量在116亿t以上[1]。我国中西部地区发展天然气化工起步较早,并形成了一定的产业基础,这些地区主要是利用当地廉价的天然气资源合成氨和化肥,甲醇及其衍生物,例如兰化公司、宁夏化肥厂以及四川、重庆、云南等地以天然气为原料的大化肥装置。发展的同时我们必须清醒地认识到我国的天然气化工与国外相比存在的差距主要表现在多数生产装置规模较小、工艺落后、能耗较高、产品附加值低,从而导致天然气生产企业市场竞争能力弱、效益差。虽然我国中西部地区开展天然气化工技术时间较早,但主要停留在合成氨生产化肥阶段,高附加值的精细化工产品占很小的比例。 从国内外天然气化工利用发展趋势分析,天然气制合成氨及尿素、甲醇及其系列产品,在21世纪仍将是主要发展方向。同时天然气氧化偶联生产乙(丙)烯天然气经合成气生产乙(丙)烯、乙二醇、乙醇、甲基叔丁基醚、合成汽油并副产乙烯等是科研和工程开发方向。世界上天然气资源比石油丰富,全球探明剩余石油开采储量为1400亿t探明率80%中东地区占54%世界年消耗石油22亿t尚可供60余年的需求。世界天然气资源量近300万亿立方米探明储量160万亿立方米探明率55%按目前世界天然气消耗量计至少可供70年以上的用量。因此,天然气不仅是21世纪的第一能源同时也是有机化工原料和合成材料的主要起始原料。 2天然气化工技术进展 21天然气氧化偶联制乙烯 近年来随着全球化工市场的好转由甲烷氧化偶联(OCM)制乙烯的研究受到重视。目前有40多个国家的实验室对2000多种催化剂进行过试验,开发出了很多新工艺。但是,由于甲烷氧化偶联制乙烯反应属于表面引发气相自由基与气固相反应相结合的机理,大量气相氧的存在使得自由基反应难于控制,在制乙烯过程中,甲烷转化率低(小于25%),C2烃单程收率低(小于25%),产物中乙烯含量约49%,丙烯约04%,产品分离也较为困难。因此,尽管采用甲烷直接制低碳烯烃被认为是最佳工艺路线但至今与石脑油裂解相比经济上仍不具竞争力,难以满足工业化的技术经济要求,因此寻找高活性、高选择性及长时间稳定性的催化剂体系仍是目前该技术研究的难点和热点。 22 天然气经合成气制烯烃 以甲醇或二甲醚为代表的含氧有机化合物是典型的碳一化合物主要由煤基或天然气基的合成气生产。甲醇或二甲醚制烯烃路线是以石油化工原料制备乙烯和丙烯的替代路线,以煤或天然气为主要原料,经合成气转化为甲醇或二甲醚然后再转化为烯烃的路线。从资源的角度考虑,发展以煤或天然气为主要原料制备低碳烯烃路线有着重要的战略意义,从技术的角度讲,洁净煤气化技术、天然气开采技术、“大甲醇”技术正蓬勃发展,甲醇或二甲醚制烯烃技术不断成熟无论是催化剂还是工艺过程都有所改进相信随着煤气化技术的不断发展天然气价格的降低由大规模甲醇装置垄断市场而导致的甲醇价格降低,由煤或天然气经合成气、甲醇制备乙烯和丙烯路线的经济性会愈发显著会有很多人考虑建立甲醇制烯烃的联合装置。 23天然气直接转化制甲醇、甲醛 天然气经合成气制取甲醇工艺投资费用高、工程设计复杂和生产成本高因此,国内外都在探索由天然气一步合成甲醇的捷径。目前研究开发的方法有均相氧化和多相催化氧化两种方法其中均相氧化工艺效果较好,甲烷转化率可达4%～15%,甲醇选择性为60%～90%[2]。我国西北大学研究人员以磷钨酸为催化剂醋酸为液相试剂,进行了甲烷部分氧化制甲醇实验研究,在267℃～280℃、01MPa反应条件下,甲烷转化率为2661%,产物选择性为9726%。UOP公司正在开发甲烷低温低压直接生产甲醇的新工艺该工艺首先合成一种有机过氧化氢然后使金属催化剂活化,把甲烷转化为甲醇,与间接法相比,预计投资可减少58%,能耗减60%,CO2排放量减少33%,甲醇生产成本可由每吨80美元降至58美元。 24 天然气制合成气 天然气生产清洁燃料和有机化学品的过程由制备合成气、产品合成和产品后处理三部分组成。其中合成气制备约占总投资和总成本的60%,所以研究开发合成气制备新工艺对于提高天然气化工利用的经济效益具有决定性作用。工业制备合成气主要采用天然气水蒸汽转化方法