淺談天然氣化工的利用與發(fā)展

張冰 鄭健雄（東華工程科技股份有限公司）

概述

改革開放為我國的機器化大生產(chǎn)和現(xiàn)代化建設(shè)提供了政策支持和保障，也為我國化工業(yè)生產(chǎn)注入了活力，迎來機遇，近年來我國天然氣化工工業(yè)發(fā)展迅速，在高經(jīng)濟增長趨勢下，社會環(huán)境問題也越來越突出并受到社會各界的廣泛關(guān)注，對天然氣化工的開發(fā)利用也給予高度重視。天然氣資源作為新型的能源，在人們生活領(lǐng)域發(fā)揮的作用廣泛，同時也是化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域中的重要支柱，成為城市居民生產(chǎn)生活不可缺少的能源。我國天然氣耗氣量占世界能源消耗總量的比重大，是天然氣能源消耗大國，發(fā)達國家逐漸在轉(zhuǎn)變本國的能源消費結(jié)構(gòu)，優(yōu)化能源資源利用，世界上大多數(shù)的國家也在致力于對新能源的開發(fā)，開展各種形式的能源研究活動，設(shè)立天然氣能源開發(fā)與利用項目等，來提高天然氣能源的利用率和節(jié)約環(huán)境成本。

一、我國天然氣技術(shù)的利用現(xiàn)狀

天然氣化工技術(shù)在我國起步較晚，還具有很大的開發(fā)利用價值，當(dāng)前天然氣技術(shù)的延伸主要體現(xiàn)在，利用天然氣合成聚甲醇、乙烯、甲醇等資源，這些衍生物在經(jīng)濟發(fā)展領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，提升了世界工業(yè)發(fā)展的層次。雖然化工技術(shù)在我國起步晚，但是也跟隨我國其他科學(xué)技術(shù)發(fā)展的步伐，取得了極大的進步，吸取世界化工技術(shù)的發(fā)展成果，并伴隨國內(nèi)市場的刺激，涌現(xiàn)出一批極具規(guī)模和實力的化工企業(yè)，推動我國天然氣開發(fā)利用技術(shù)的創(chuàng)新[1]。天然氣工業(yè)的壯大，并逐漸發(fā)展成一條產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)優(yōu)勢得以發(fā)揮，天然氣化工衍生品也在增多，但是，我國天然氣能源利用率低，環(huán)境破壞嚴重以及我國天然氣化工技術(shù)與發(fā)達國家直接的巨大差距等問題不容忽視，化工企業(yè)規(guī)模小，分散，能源消耗高，產(chǎn)品增值率低和工藝落后都是我國化工工藝在未來發(fā)展中需要改善的地方，其發(fā)展還受到能源不足、價格高等條件的限制。如何提高天然氣能源的利用率，進行更加可持續(xù)的開發(fā)成為我國能源開發(fā)與利用領(lǐng)域的重要目標。

二、天然氣化工技術(shù)的延伸

1.天然氣制甲醇

天然氣通過合成氣來制甲醇，這種工藝投資成本低，工藝流程簡單，是天然氣工藝延伸最簡潔有效的途徑，但是目前國內(nèi)的工藝技術(shù)比較落后，仍停留在最初的傳統(tǒng)開發(fā)階段，國際上也在研究和尋找更加便捷節(jié)約的方法，從少量的天然氣中獲得更多的甲醇。這些工藝主要有I C I法、Lu r g i低壓法，還包括均相氧化法和多相催化氧化法，這兩種方法是目前國際上普遍采用的研究方法，均相氧化法要比多相氧化法的效果好，甲烷的轉(zhuǎn)換率也高[2]。經(jīng)天然氣制成的甲醇用途廣泛，應(yīng)用于染料、涂料、醫(yī)藥等領(lǐng)域，應(yīng)用技術(shù)也在不斷改進，節(jié)約成本，降低投資，化工企業(yè)需要擴大生產(chǎn)規(guī)模，發(fā)展大型化的化工企業(yè)。

2.天然氣制聚甲醛

聚甲醛是一種工程塑料，表面很光滑，致密和耐沖擊效果好，富有彈性，電性能好，是目前工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的工程結(jié)構(gòu)塑料。這種材料是通過甲醛水溶液合成的，在國內(nèi)較常用的工藝是均聚工藝和共聚工藝這兩種，共聚工藝工藝使用的是強酸催化劑，能夠?qū)⒓兹┧芤喉樌D(zhuǎn)化成三聚甲醛單體，再通過溶劑萃取等工藝制成。隨著化工生產(chǎn)的規(guī)模化和大型化，聚甲醛的需求量和消費量遞增速度迅速，尤其是我國國內(nèi)的需求量達，但是由于我國聚甲醛企業(yè)的產(chǎn)能低效，未能滿足國內(nèi)市場的需求，大部分都是依靠進口，不利于國內(nèi)生產(chǎn)的擴大。

3.天然氣制乙烯和芳烴

在全球市場需求的刺激下，制取乙烯工藝越來越受到世界工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注，國際上的大多數(shù)國家都建有自己的實驗室和研究中心，并已開發(fā)出諸多的新工藝。這種工藝主要是采用OC M制乙烯法，這種方法是結(jié)合氣相自由基和氣固反應(yīng)兩種原理的前提下，對乙烯開發(fā)和利用，但是由于這種制造工藝在制造過程中自由基難以控制，產(chǎn)品不易分離，乙烯轉(zhuǎn)化率比較低，使得OC M制乙烯工藝的市場競爭力低，技術(shù)開發(fā)的價值不大，不能滿足技術(shù)進步的要求，必須尋找到具有高活性的催化劑來克服這種技術(shù)瓶頸[3]。芳烴的制取有有氧和無氧兩種催化方法，有氧轉(zhuǎn)化下的轉(zhuǎn)化率低，主要是由于甲烷合成芳烴的工序難以控制和把握，造成芳烴的收率低，并且無法滿足芳烴工藝制取的要求；而在無氧條件下，有于我國在這方面的技術(shù)比較成熟，具有一定的優(yōu)勢，水平比較先進，能夠帶來更好的經(jīng)濟和社會效益，所以，我國目前著重對無氧技術(shù)催化的開發(fā)和利用。

4.天然氣化工利用的展望

我國天然氣化工利用的延伸工藝還比較貧乏，制甲醇、聚甲醇、乙烯和芳烴的能源的規(guī)模都比較小，裝備設(shè)施較落后，能耗和投資成本雙高，效益卻比較低，所以我國應(yīng)建設(shè)大規(guī)模的天然氣化工延伸企業(yè)。企業(yè)要提高天然氣的精細化深加工，延長化工工藝的產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)揮產(chǎn)品的增值效應(yīng)，追求高品質(zhì)的天然氣衍生產(chǎn)品，提高生產(chǎn)效能，為企業(yè)的發(fā)展營造更廣闊的發(fā)展空間；對于政府來說，能源的節(jié)約和利用率的提高，可以降低因能源開發(fā)所引發(fā)的社會問題并為此付出的社會成本，而且我國能源生產(chǎn)的原材料大多數(shù)是受政府管制和制約的，所以政府應(yīng)該制定完善的政策和法規(guī)鼓勵和支持天然氣化工工藝的發(fā)展，加大科研力度，適當(dāng)調(diào)整國家的原材料供應(yīng)渠道，為天然氣化工的利用和發(fā)展營造良好的政策環(huán)境和保障體系。

總結(jié)

天然氣作為一種新型的清潔能源，具有廣闊的發(fā)展空間和前景，是被國際認可的未來化工工業(yè)發(fā)展的原料來源，同時也是我國化工業(yè)發(fā)展的重要支柱，開發(fā)和利用天然氣化工的衍生產(chǎn)品已成為大勢所趨。雖說我國在天然氣化工產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展上不是很到位，但是通過天然氣制取甲醇、聚甲醛、乙烯和芳烴等工藝都具有比較成熟的研發(fā)技術(shù)，隨著天然氣利用工藝的開發(fā)，能源需求的擴大，環(huán)境保護的重要性，以及人類生存環(huán)境保護壓力的增加，更應(yīng)該開發(fā)具有高效能、高利于的天然氣衍生產(chǎn)品，在技術(shù)上的開發(fā)和利用都是我們對天然氣發(fā)展的展望和期待。

[1]潘作志.淺談天然氣化工技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2013,04:166.

[2]黃康勝.馮西平.天然氣化工現(xiàn)狀及技術(shù)進展[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2008,32:107-108.

[3]段榮全.解析天然氣化工利用現(xiàn)狀及發(fā)展動向[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量,2013,01:31