对发展天然气化工的认识与建议

（５） 等离子反应技术。常压、低温条件下直接转化 ＣＨ４ 为 Ｃ２ 炔烃、烯烃与烷烃等等。
６ 关于 ＭＴＯ 工艺
“三烯”是石化工业最重要的支柱，并已形成石油炼制—烯烃生产一体化的格局。用资源条
件更优越、环境条件更友好的天然气取代石油原料意义重大。近 ２０ 年来，以天然气为原料制备低
碳烯烃的技术开发在国内外都开展了广泛的研究，主要形成了 ３ 条工艺路线。
（５） 建议抓紧完成中间试验。
７ 关于合成液体燃料
（１） 现实意义： ① 清洁能源。用天然气生产的合成液体燃料基本不含硫、芳烃、重烃； ② 资源利用。对开发中、小型分散气田与海上气田有一定价值； ③ 特种石蜡。目前生产高附加值的食用石蜡、线性石蜡等颇受青睐； ④ 技术进步。合成工艺涉及当前化学工程上多项新技术的综合应用； （２） 工程技术开发要点： ① ＡＴＲ 自热式造气工艺； ② 浆态床反应器； ③ 新型催化体系；
主题词 天然气 化工 合成气 甲醇 燃料 ＮＧＬ
１ 当前天然气化工的发展动向
经 ７０ 余年的发展，天然气化工已成为石油化工的一个重要分支，全球以天然气为原料的化
工产品年产量已达到约 １．６×１０８ ｔ。但鉴于甲烷反应活性低而氢当量高的特点，大宗产品只有 合成氨与甲醇两种。上世纪 ６０ 年代曾颇受重视的天然气制乙炔，７０ 年代后受迅速发展的乙烯工 业冲击，目前呈萎缩状态。其它如天然气制卤代烷、二硫化碳、硝基甲烷等产品不仅规模甚小， 且从保护环境的角度分析，今后也不会继续发展。目前天然气化工的态势可大致归纳如下。
９ 天然气凝液（ＮＧＬ）制备低碳烯烃
4
（１） 我国大部分 ＮＧＬ 作为优质原料用于乙烯生产； （２） 无乙烯装置的地区只能用于生产液化石油气和溶剂油； （３） 上世纪 ９０ 年代以来，为进一步合理利用资源和提高经济效益，国外开发了脱氢、异构化、 芳构化等多种工艺，有些已实现了工业化。如美国 ＵＯＰ 公司的丙烷脱氢制丙烯（Ｏｌｅｆｌｅｘ）工艺、 美国空气与化学产品公司的 Ｃ３～Ｃ５ 馏分脱氢制丙烯或异丁烯（Ｃａｔｏｆｉｎ）工艺、正丁烷催化氧化 制顺丁烯二酸酐工艺等等； （４） 总体而言，此类工艺适用于分散资源的综合利用，以便在缺乏“三 烯”资源的地区发展 精细化工产品； （５） 烷烃脱氢制烯烃工艺的催化剂体系较复杂，装置投资较高，且规模效应显著，一般不宜 建设 １０×１０４ ｔ／ａ 以下的丙烯装置； （６） 正丁烷催化氧化制顺丁烯二酸酐对我国是颇具经济价值的项目。
（４） 协作单位之间的分工不明确，并未充分体现优势互补； （５） 大部分科技队伍集中在实验室研究，工程与设备技术开发力量相对落后，导致大量小试 成果无法进一步放大； （６）迄今尚未形成有重大工业价值的自主技术。
１１ 对攻关项目的建议
（１） ＳＡＰＯ 型分子筛的定型生产和 ＭＴＯ 工艺的中间试验； （２） 甲醇液相羰基化合成 ＤＭＣ 和 ＤＭＯ； （３） ＡＴＲ 造气工艺与设备的技术开发； （４） 浆态床反应器的技术开发；
（３） 中试基地投资较高，应考虑多方面的资金渠道（包括国外资金），尽可能建成开放型实验 室；
（４） 加强国际交流、国际合作，引进急需的技术与装备，为开发自主技术奠定基础。 参 考 文 献
１ 张新志．天然气化工发展战略．石油与天然气化工，２００１，３０（１）：１ ２ 陈赓良．对我国天然气化工科技进步的看法与建议．石油与天然气化工， １９９９，２８（４）：２３７ ３ 夏代宽 等．二氧化碳与氢气合成二甲醚催化剂的研制．石油与天然气化工， ２００２，３１（１）：１ ４ 上官荣昌 等．二氧化碳氧化丙烷制丙烯的热力学分析．石油与天然气化工， ２００２，３１（１）：５ ５ 刘业奎 等．二氧化碳加氢合成低碳烯烃．石油与天然气化工，２００３， ３２（６）：３４３ ６ Ｃｈｅｎ Ｇｅｎｇｌｉａｎｇ．Ｎｅｗ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ＣＨ4 ａｎｄ ＣＯ2．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ
对发展天然气化工的认识与建议
中国石油股份公司西南油气田分公司天然气研究院
二○○五年八月
7
对发展天然气化工的认识与建议
常宏岗 黄黎明 陈赓良 四川省成都市双流县华阳镇，６１０２１３ 中油西南油气田分公司天然气研究院
（４）将资源丰富的温室效应气体 ＣＯ２ 转化为有用产品开拓了资源综合利用的全新途径，具 有极大的理论与实用价值；
（５）实验室研究已证实利用 ３ 种生物酶催化剂可在常温、常压条件下实现下的选择性催
化反应。
ＣＯ２——→ＨＣＯＯＲ——→ＨＣＨＯ——→ＣＨ３ＯＨ ．
（FDH）
（FADH）
（ADH）
直接转化为乙醇、乙酸、乙二醇以及二甲醚。
３．２ 以 ＣＨ３ＯＨ 为原料
（１） ＭＴＯ 工艺制乙烯／丙烯； （２） 液相羰基化制 ＤＭＣ、ＤＭＯ，进一步发展高附加值下游产品。
３．３ 以 ＣＨ４为原料
（１） 气相非催化直接氧化制甲醛； （２） 液相直接氧化制甲醇。
３．４ 以 ＣＯ２为原料
（１） 甲烷氧化偶联。由于存在催化剂活性、反应器结构、工艺流程安排 、产品分离方案等诸
多工程问题，估计近期内尚不具备中间试验的条件；
（２） 以合成气为原料制烯烃：尚未突破低级烯收率太低的难点，估计实现工业化还有相当距
离；
3
（３） 甲醇转化为烯烃（ＭＴＯ）：已完成小规模的中间试验，基本具备工程开发的条件； （４） ＭＴＯ 工艺工程开发要点： ① 定型并试产 ＳＡＰＯ－３４ 催化剂； ② 选择流化床反应器；
１．１ 合成气制备工艺技术开发取得重大进展
（１） 蒸汽转化与部分氧化相结合的自热式（ＡＴＲ）工艺已开始工业应用； （２） 流化床（ＡＧＣ－２１）造气工艺即将投入工业应用； （３） 陶瓷薄膜制氧新技术正在大力开发之中。
１．２ 择形分子筛催化剂和均相催化体系正逐步完善
（１） ＳＡＰＯ 型分子筛催化剂； （２） 甲醇液相羰基化制乙酸（ＢＰ 专利技术）。
5
（５） 合成液体燃料的中间试验； （６） 探索 ＮＧＬ 的合理利用途径； （７） 建立天然气化工中间试验基地。
１２ 对加快技术进步的建议
（１） 明确目标、联合攻关、加强交流、分工协作，处理好室内研究／工程开发、工艺研究／设 备开发等关系；
（２） 建立中间试验基地势在必行，但建设目的不能完全着眼于近期的经济效益，应从能源、 环保、发展三方面综合考虑；
（３）建议对综合工程技术开发要点开展试验。
８ 关于甲醇下游产品开发
（１） 甲醇下游产品的技术开发重点是发展高附加值的绿色产品； （２） 在众多开发方向中最受重视的是甲醇通过羰基化、氧化羰基化、还原羰基化等反应合成 一系列精细化工产品和中间体，如乙酸／乙酐、乙醇、甲酸甲酯等含氧二碳产品； （３） 甲醇液相（或气相）羰基化合成 ＤＭＣ；以 ＤＭＣ 为原料与双酚－Ａ 反应合成聚碳酯（ＰＣ）的 技术路线目前在国际上颇受重视。作为五大工程塑料之一的 ＰＣ 发展迅速，用途广泛；但国内产量 很少，基本上依靠进口； （４） 利用类似工艺，只要适当改变原料配比和反应条件，也可以生产另一种重要的精细化工 原料草酸二甲酯（ＤＭＯ）。
１０ 当前发展天然气化工面临的困难与机遇
（１） 我国天然气价格偏高，缺乏经济上的驱动力；但近期原油价格飚升 ，应是发展天然气化 工的良好机遇；
（２） 受国际政治环境影响，近期原油价格大幅回落的可能性不大，故石化产品的价格普遍看 涨，为我们提供又一个良好机遇；
（３） 国内的科研与开发技术力量虽较雄厚，但高度分散；同时由于各系统均有自身的规划目 标及切身利益，故以往组织的联合攻关选题未必都切合我公司的现实；
摘 要 当前国际原油价格飚升为发展天然气化工创造了良好机遇，且世界化石能源的资源储藏及消费结构正在
向有利于天然气的方向发展。在分析了当前国外天然气化工技术发展动向和国内现状的基础上，提出天然气制合 成气新工艺、甲醇制低碳烯烃（MTO 工艺）、合成流体燃料及天然气凝液（NGL）化工利用等课题是值得重视的 技术开发方向；并在工艺开发的同时，必须充分重视新型设备的研制。在甲醇下游产品开发方面则应重视碳酸二 甲酯（D M C）、草酸二甲酯（DMO）和二甲醚（D M E）。此外，结合国情对加快天然气化工技术进步提出了若干 建议。
５ 新型工艺技术与设备开发
实践证明，新工艺和新产品的开发是与新型设备的开发密切相关的，两者相辅相成，缺一不
可。当今开发的新型工艺技术与设备有：
（１） 浆态床反应技术；
（２） 均相催化反应技术：过渡金属配位络合物催化剂等等；
（３） 超临界流反应技术；
（４） 生物催化技术。化学模拟甲烷氧化酶（ＭＭＯ）等等；
１．３ 结合新工艺要求大力探索新型催化技术
（１） 光化学催化；
1
（２） 电化学催化； （３） 酶催化与生物催化。
１．４ 根据特殊工艺要求开发新型分离与反应设备
（１） ＡＴＲ 造气炉； （２） 浆态床反应器； （３） 膜式分离器。
２ 当前发展一碳化工的战略目标
根据我国天然气资源特点及市场需求状况，发展一碳化工新工艺和新产品开发的战略目标可 归纳为：以成本较低的合成气及高效下游合成工艺制备环境友好的液体燃料、含氧二碳化合物及 重要树脂单体。
２．１ 开发新型清洁能源
合成液体燃料、氢能源、燃料电池、转化二氧化碳。
２．２ 研制绿色环保型化工产品
其中受到普遍重视的有 ＤＭＣ、ＤＭＯ、ＤＭＥ 等。
２．３ 作好原料接替的准备
以储藏量更为丰富的煤炭和天然气资源取代石油作为“三烯”原料。 ３ 一碳化学的探索方向（示例）
３．１ 以合成气（Ｈ２＋ＣＯ）为原料
Ｇａｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００２，１１（３～４）：１０９ ７ 谢 波 等．一碳化学技术在清洁能源与绿色化工中的应用前景．石油与天然气化工，２００３，３２（６）：３３９ ８ 陈赓良．甲烷直接转化的新进展．石油与天然气化工，２００２，３１（１）：８