世纪天然气化工发展

21世纪，天然气化工摘要：笔者通过阐述了天然气的分布情况、利用结构和在化工领域中的发展趋势。特别地介绍了国内外当代天然气化工技术进展。以便与以后的天然气化工的研究方向。指出了天然气化工发展的越来越受到人们的关注。关键字：天然气、21世纪、化工、化工利用、化学加工、应用。前言天然气组成以气态低分子烃为主(主要成分是甲烷，同时也含有非烃气体)。相对密度0.65。比空气轻。具有无色、无味(天然气公司皆遵照政府规定添加臭剂。例如四氢噻吩)、无毒、可燃的特性。天然气的爆炸极限为5％～15％。天然气燃烧后生成二氧化碳和水。产生的温室气体是煤炭燃烧的1／2。石油的2／3。由于天然气热值高，燃烧产物对环境污染少。是未来世界普遍采用的清洁能源。世界能源结构逐步发生变化。为此，各国政府也通过立法程序来传达这种趋势，发展天然气工业已经成为世界各国改善环境和维持经济可持续发展的最佳选择。世界天然气化工从2O世纪2O年代至今一直保持稳定发展，近2O多年发展速度加快，2O世纪7O年代世界约5％左右的天然气资源用作化工原料，2O世纪8O年代上升到约10％。近年由于天然气产量大幅增加。此比例重新回落至5％左右(不包括我国)，中东、东欧、拉丁美洲、东南亚等地区均在8％～l1％范围目前世界石油资源日趋紧缺。油价不断刷新高位价格记录．而天然气的储量和产量增长均超过石油。为此天然气化工利用受到许多国家和地区的重视。2.天然气发展现状2.121世纪世界能源现状世界上蕴藏着相当丰富的天然气资源，常规资源总量327.4×1012，非常规资源总量849×1012，总计约1176.4×1012。截至2001年初，已探明储量149.48×1012，待探明储量152.6×1012，估计到2030年探明储量可达404×1012。天然气资源尽管以极高的消费速度增长，世界范围内的天然气供应仍可保证100多年。因此，在未来20～30年里，世界范围内的能源结构将发生重大变化。专家预测到本世纪中叶，世界能源结构中天然气将从目前的25%增加到40%，而石油将由现在的34%下降到20%，煤炭基本保持在27%左右。抓住机遇，推动天然气化工及综合利用，是关系到解决未来能源的化工原料交替的战略任务，也是造福子孙后代的重大决策。2.2我国天然气的发展状况我国是天然气资源比较丰富的国家，地质资源总量约为38×1012～39×1012，位居世界第十位，其中陆上为30×1012，海上为9×1012m3。已探明储量约1.9×1012m3，仅占资源总量的5%左右，列世界第16位，天然气资源勘探潜力很大。近年来，我国天然气勘探取得重大突破，陆上已在川渝、陕甘宁、新疆和青海形成四大气区；海上气田以渤海、南海西部地区和东海西湖凹陷作为重点勘探和增加产量的地区。2001年我国天然气产量294×108。预计2005年和2023年我国的天然气产量分别将达到630×108和860×108，增长速度较快。随着国家对经济和社会可持续发展问题的日益重视，政府逐步开始制定和颁布鼓励天然气工业发展的政策，不仅把天然气工业作为能源基础建设列为国家投资重点和鼓励发展的产业，还明确鼓励外商到中国进行天然气勘探开发、管道、储运设施等领域的合资合作，并且将出台一系列鼓励天然气开发利用的政策法规，包括融资政策、价格政策和税收政策等。3.天然气化工以天然气为原料生产化学产品的工业，是燃料化工的组成部分。由于天然气与石油同属埋藏地下的烃类资源，有时且为共生矿藏，其加工工艺及产品相互有密切的关系，故也可将天然气化工归属于石油化工。天然气化工一般包括天然气的净化分离、化学加工（所含甲烷、乙烷、丙烷等烷烃的加工利用）。3.1天然气的净化分离净化分离包括从地下采出的天然气，在气井现场，经脱水、脱砂与分离凝析油后，根据气体组成情况进行进一步的净化分离加工。富含硫化物的天然气，必须经过脱硫处理，以达到输送要求，副产品的硫磺作为硫资源，用以生产硫酸、二硫化碳等一系列硫化物；脱硫后，天然气经过深冷分离），可得到液化天然气；若天然气富含稀有气体氦，可同时得到氦气；若天然气是富含乙烷以上烷烃的湿气,则可同时得到天然气凝析液,后者常采用精馏的方法，以回收乙烷、丙烷、丁烷，并且还有一部分凝析油。3.2化学加工包括在高温下进行的天然气热裂解，主要生产乙炔和炭黑；天然气蒸汽转化或天然气的部分氧化，可制得合成气；天然气经过氯化、硫化、硝化、氨化氧化、氧化可制得甲烷的各种衍生物；湿性天然气中的乙烷、丙烷、丁烷和天然气凝析液等，经蒸汽裂解或热裂解可生产乙烯、丙烯和丁二烯；丁烷脱氢或氧化可生产丁二烯或醋酸、甲基乙基酮、顺丁烯二酸酐等。浩4天惹然气窃的诸利用绞天然垃气化份工比姥较发禽达的版国家奉有美并国、拖苏联膀、加秤拿大柏等。扰美国巴发展丹天然沫气化脾工最蚂早，滨产品匪品种鹅和产欲量目俭前仍专居首茎位。歉消耗垂于化衡学工片业的队天然芒气，欲占该铃国化领工挎行业类所消猴耗原罚料和裤燃料艰总量越的一闹半以驻上。痛20偏世纪罪70奖年代岂中期悬苏联敞调整笨了化者学工饰业政谷策，驼加速才发展魂天然蹈气化长工生袜产。帽在西甲伯利桥亚天密然气随产区茄新建构生产象装置运，大逮规模收应用恰于喂合成补氨游、县甲醇够和乙齿烯、及二硫版化碳蚊。目伞前，丑其天般然气筑化工稠产品孔产量趟仅次南于美烟国。忘加拿无大有云丰富畜的天悉然气哭资源阅，用份于合齐成氨减、帐尿素幼、甲者醇和绿乙烯衫的生炼产。巡主要茶产品走方向躲1浩98而0年勺世界示主要驳国家逆的天堆然气芦化工蔑产品熄产量巧超过夏15疏0M洪t。疫年产笑1功0M山t以深上的丹产品厌有合命成氨罚、尿井素、玻甲醇誓、甲戚醛和断乙烯摆。在猜世界艇合成地氨产津量中改，约决80喉％以疼天然仔气为酒原料盼。悲中国乘天然遥气化获工艳始于痛20犁世纪罩60筐年代离初，饶现已脏初具暂规模卷，主果要分岔布于驴四川东、黑梯龙江醒、辽刻宁、舍山东险、台鲁湾省汁等地功。中挥国天旦然气吐主要行用于贱生产伸氮肥随，其吼次是沃生产域甲醇育、甲缝醛、糖乙炔拦、二吉氯甲舅烷、涂四氯吗化碳既、二皂硫化耳碳、顿硝基阴甲烷还、氢锡氰酸讨和炭网黑以趋及提香取氦归气。穷70忧年代卸以来扁，已朱兴建湾多座越天然残气和殖油田刊伴生韵气为榴原料嚷的大娃型合胞成氨寻厂，妄以及缎一批断中、触小型柿合成屡氨厂发，使套全国积合成晕氨生慕产原摧料逢结构饭中，抵天然消气所合占的灶比例更约达缠到3闪0％华；同名时还禁兴建葱了天召然气蹲制乙朗炔工摊厂，率以制阳造维召尼纶回和醋饶酸乙金烯酯昨，乙详炔尾宴气用帜于生首产甲防醇。夏采用距天然拨气热救氯化神法生莲产二椒氯甲脸烷以惯供感润光材迅料工祥业作悦溶剂距。吊目前锯，中朝国的障天然弟气一婶次化藏学加悦工产防品总盏产量饰约为恰70爪年代雁初期览的1凑4倍我。前豆景随色着世监界对药能源赌需要篇的增休长，配北海察、中竭东、闻北非俊、南候美和败苏联佛的天旺然气强和石淘油伴芒生气威资源愁正在拌加速再开发顿利用福，世脆界天吊然气钟产量删稳定致增长悉，为任天然丑气化吊工蓬刑勃发丛展提移供充候足的解原料久和能盯源。病4娇当代前天然谎气化善工的鸣技术握进展仙4.题1嚼甲革烷氧猴化偶关联制其乙烯推(O浮CM雄)军自从或19即82新年美浙国U念CC般公司忧发表盟了甲节烷可石直接龄氧化诊偶联呈制得浆乙烯贩的第护一篇兔报告笼以来迫，世剂界上籍40孙多个览国家巨的实严验室掘对2梅00忙0种去催化撤剂进盾行筛到选，都使用厦了除息周期秤表中捡零族同以外怕的全漂部元侄素，孙其中任以碱稀金属矿、碱讯土金扶属和粥稀有朵金属奏氧化暮物的救催化符活性汇较好磨。目躺前甲嘉烷转览化率践20践%～统40请%，术C2杆+选愁择性址50河%～茶80骂%，洲C2涌+烃妨收率性在1乎4%皇～2邀5%延之间金。由俘于反不应属骨于表何面引魂发气邪相自交由基服与气耕固相糕反应连相结宁合的吗机理极，而茫且乙蛮烷的比氧化歇脱氢负能力拖又大讽于甲谢烷，灰因而梯甲烷穴转化无率与都C2令+选另择性这之和叼难超均过1去00办%，匙即C吧2+舱收率较不易恒突破园25眉%，业因此引其经突济效吗益还样不能结与石材油制闸乙烯侮相比侧。此核外在孙工程芳开发挠上，纤高温况强放出热反鼓应使昏反应乳器设猛计困牵难，健目前差常用胁的反菌应器略为薄牵层式搏两段幸反应泄器。咸普遍季认为退单靠恋改进公催化怜剂来锐突破镇C2怖+2蝶5%猴的收孩率很滨困难铅，只铁有在颈整个提系统企优化汉的情橡况下干，寻蠢求最透佳的饥技术崭经济它方案踩，特踪别是祖一次颠通过安不循劫环，乌直接言利用尽稀乙铸烯的繁方案运。产侄品气采中乙刊烯、搬乙烷胁的分魔离复曾杂，冰无论脸是深骂冷分垄离法辰、膨域胀机浪法、旦络合质分离排法、浪中冷争油吸浓收法谢和吸建附分喊离法睛，都答有投喘资和踏成本烫偏大猜的问胳题。避4.知2颜甲烷寻直接知合成炸芳烃香甲烷劳无氧哭条件文下催晋化脱倡氢芳晌构化灭(D泉HA浮M)规制芳示烃，潮是近备年甲奥烷优疏化利江用的仅新方骆法之狭一。饶迄今约报道灶催化嚷剂多骄以H斧ZS边M-皇5分炕子筛社为载捷体负枝载过隆渡金扣属(笔Pd价，P须t，丝Re较，M掉o等值)氧万化物株，其迹中以援改性爽Mo磁/H蓬ZS馋M-律5最酬佳。修在常范压、壮80费0议℃忽以上必进行肌反应冲，转际化率抢可达甲到2叫0%旨左右丘，但绸高温躲下M别o易瓶流失齿。国勾内厦宣门大韵学提接出W未-Z玩n-能H2它SO馆4/垒HZ房SM偷-5哪催化命剂，携稳定刷性有帝所提勺高，碗CH锄4转搞化率伞可达灰23壶%以阿上，节苯选煤择性寻97遣%，线未观虾察到冻W的祖流失辫，且足3h贤结炭敢量仅票0.绘02镜%，阴明显德优于刺迄今驴国内罩外的施报告回。津4.淘3拉甲烷饥直接振部分筝氧化嚷制甲衬醛/驾甲醇圆在压昨力4堤.9停～9热.8嫂MP誓a、环温度垃32怒0～弓40沾0被℃齐、空彼速1脑50竟00吼～2孟50煮00斯h-雁1下凝甲烷盘直接冻氧化肝，其催转化缩率可扣达1友0%俭，选秋择性档可达老60建%～宪90舞%，组收率粉可达秋4%淘。俄值罗斯芹在均艳相氧他化的兄基础圈上，斗开发享了C胆PO蜓工艺科，在滤边远抬天然晴气气不田使飞用。梦国内肉利用志膜分雨离技悄术进裹行研孩究，寺也进礼行了牲多相往催化极剂的握研究轨。巷4.肢4揪用等蹲离子法技术渔加工剧甲烷象由于成甲烷勿结构撤的稳率定性利，为申了获学取各吧种化惜合物芝，采视用等恭离子正技术匀是一管种方捕法。贡早期帜用等纽离子映体制厅乙炔闭和炭葱黑，漫近年是来研简究用燕非平拳衡等眠离子声体使丸甲烷膜氧化园制甲熟醛，私CH叉4/支O2汁比1闯.4待左右瞒，7架×1萍0-升1m比mH锅g真眯空下凳，甲蚁烷转壮化率标可达时30仰%，证甲醛械选择享性达甘80嘴%，遍甲酸封+甲桃醛总刮选择锈性>赵97全%。肆利用帮辉光遥放电精等离得子体否法从碗甲烷垃制取呆类金男刚石旧膜，丛采用蹦频率鞠为1有3.旦56孤MH君z的爪射频猎电源燥，平麻行板脏电极愈，在杆功率转为8星0～辞12狮0W扇、电源压为驰10他0～栋30鼠0V奥、真讲空度思1～炸10独Pa伸下，乎炭沉枝积速傍率达融50湖～1热0.杆0n苏m/极mi勿n。州用冷建等离酒子体朽使甲籍烷脱面氢偶滚联制接C2出烃，方转化苏率可殃以达烂到1汁8%蚊，生忙成C史2烃蚊（乙芳烷、逮乙炔垄、乙盘烯）乳选择阔性大敲于6踩0%怎。锡4.那4霸甲补烷直航接转医化制已甲醇穷美国纯加利筛福尼眨亚州裹的长指塔利抗蒂卡怖新技而术公耍司和验丹麦僻技术葡大学套都报百告了剑甲烷雪有选弱择性滥地氧祸化甲丸醇的续高效具催化屠剂，啊这样售的催警化剂只被美努国著哭名权疮威刊苦物《浓Ch篇em冲ic赔al嘱&厅E蕉ng惭in葡ee锦ri牲ng搜N构ew坊s》剖在1队99蹲3适年列绿为世芦界上惑催化国剂研化究的临十大奶挑战搁难题侮。房与现获有的值甲醇裳生产巧方法墙相比州，直伤接法患具有柄明显储的优且势：痰(1背)反方应条酒件更捐温和并，压株力2谊～4荒MP拦a，冻温度缓<2元00督℃猫；阳(2宪)原炎料天仓然气册不需垄脱硫摊，单类程转壳化率拐>9恨8%箭，原拴料气歉消耗膏低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